CN217878074U - 一种变压器光纤数字温度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光纤测试技术领域,涉及一种变压器光纤数字温度计，包括：MCU模块、电流测量模块、荧光光纤测温模块、实时时钟模块、4‑20mA输出模块、继电器模块、电源模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块；本实用新型具有三路测温通道，包括两路油面温度和一路绕组热点温度、9个可单独设置报警策略的微动开关、3路4‑20mA模拟输出、串口RS485、LAN通信接口等功能。相较于传统的指针式油温和绕组热点温度测量装置，本实用新型具有兼容原有油温绕温测量报警系统、温度及报警信息直观、测温准确，稳定性好，可靠性强，可扩展性强的优势，满足未来智能化变电站要求。

Description

一种变压器光纤数字温度计

技术领域

本实用新型属于光纤测试技术领域，涉及一种变压器光纤数字温度计。

背景技术

变压器可分为油浸式变压器和干式变压器，除一些特殊用途的中小容量变压器和气体变压器外，绝大多数大中型变压器仍使用变压器油作为冷却和绝缘介质的油浸变压器。油浸式变压器绝缘采用油纸绝缘结构形式，寿命主要取决于固体绝缘(纤维纸)寿命，促使绝缘老化的主要因素是温度、水分和氧气等，其中变压器绕组运行时产生绕组温度升高产生的热效应作用最为突出，是变压器老化的决定性因素。根据相关资料统计，在变压器事故中，因绕组超温运行，导致绝缘老化，变压器绕组击穿、烧损事故占有相当大比例。因此准确、实时的监测变压器绕组及其绝缘油的温度是保证变压器正常运行的必要条件。

现有监测绕组热点温度的温度表称为绕温表，监测绝缘油温度的温度表称为油温表，一个油浸式变压器一般需要两个油温表监测顶层和底层油面温度，一个绕温表监测绕组热点温度。其中，油温表由温包、毛细管、弹性元件、压敏电阻等元件封闭构成，将温包通过衬管插入，使温包浸没在变压器油中，并旋转固定，当变压器油温度升高时，温包内的液体膨胀，通过毛细管将压力传送到弹性元件(布尔登管)。弹性元件连接到指针心轴，驱动心轴转动，从而将温度变化和当前温度值指示到刻度盘上，这是一个纯机械的测量系统，不需要外部输入功率。而绕温表只是在油温表基础上增加了一个电流匹配器和一个电热元件，温度计的传感器(温包)插在变压器油箱顶部的温度计座内，当变压器负载为零时，绕组温度计的读数为变压器油箱顶层油面的温度，当变压器带上负载后，通过电流互感器取出的与负荷成正比的电流，经电流匹配器调整后流经弹性元件内的电热元件，使弹性元件的位移量增加，从而指示绕组温度。

因此，现有变压器监测不足之处在于：1、无法准确反馈热点温度，2、功能简单，3、可扩展性差。

无法准确反馈热点温度的原因是：传统绕温表使用的是热模拟测量法，在稳态的情况下是可以直接参考的，但在动态下受到油对热源热交换时间常数较大的影响，有一定的局限性，在超额定电流运行时也不能准确地反映绕组温度。另外若运行中的变压器采用强油循环或冷气器，在不同的负载条件或温度下，所投入的冷却器数量不同，从而变压器内部油流速有较大的变化,进而引起变压器绕组对油的温升特性发生较大的变化，这样就可能在某些工况下，变压器的温升特性与温度计电热元件的温升特性有较大的差别。

功能简单的原因是：传统绕温和油温表仅将温度使用指针式的显示方法在变压器附近展示，改进版本可将温度转化为4-20mA模拟信号远传。在当下智能化电站时代，这些功能无法做到无人巡检，远程操控、变压器大数据统计分析等需求。

可扩展性差的原因是：一套测温系统仅能测量一个点，且需要较多外围设备，如，需要测量绕温，需要增加镇流器模块，需要数字化显示需要增加显示仪表，需要数字通信需要加RS485模块等。

因此，需要一种功能简单、可扩展性强、准确反馈热点温度的变压器温度计装置来解决这一问题。

发明内容

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种变压器光纤数字温度计，包括：MCU模块、电流测量模块、荧光光纤测温模块、实时时钟模块、4-20mA输出模块、继电器模块、电源模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块；

MCU模块用于控制管理温度计内其他模块之间的指令、数据交互及电源管理；电流测量模块用于使用CT感应待测电流，通过后端采样、滤波放大电路，及算法处理，在40-60Hz范围内，以±10mA误差测量电流；荧光光纤测温模块用于监控变压器温度；实时时钟模块用于给整个温度计提供时钟源；4-20mA输出模块用于输出模拟信号；继电器模块用于对不同类型、不同功率的负载的控制；电源模块用于给整个温度计提供电源供给；显示及按键控制模块用于实时显示温度计的实时测量温度、查询历史数据日志结果的显示、按键输入调整温度计内的参数设置；大数据存储模块用于存储各类日志记录信息、历史告警数据及变压器历史温度；通信模块用于与总线通信接口对接，实现温度计的远程监控；设备内部环境监测模块用于实时监测温度计内部的使用环境信息；

电流测量模块、荧光光纤测温模块、实时时钟模块、4-20mA输出模块、继电器模块、电源模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块均电连接至MCU模块，所述MCU模块、电流测量模块、继电器模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块均电连接至电源模块。

优选的，所述温度计设有一路电流测量模块和三路荧光光纤测温模块，其中三路荧光光纤测温模块分别用于两路油面温度，一路绕组热点温度。

优选的，所述温度计还包括电源质量分析模块，电源质量分析模块除用于计量电流外，还用于计量电源的相位，功率因数，以便于更直观反映变压器运行质量；所述电源质量分析模块电连接至MCU模块。

优选的，所述温度计还包括模块扩展总线，模块扩展总线用于挂载多个不同功能的模块，以便于实现不同应用场景的适应。

优选的，所述荧光光纤测温模块包括分离式光纤测温温包，分离式光纤测温温包包括长度可变的光纤测温探头和不同长度的转接光纤，转接光纤通过接头连接温包至温度计。

更优的，所述光纤测温探头内设有加热丝，温包上设有光纤接口、加热丝供电接口、调整加热丝加热电流模块。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型具有三路测温通道，包括两路油面温度和一路绕组热点温度、9个可单独设置报警策略的微动开关、3路4-20mA模拟输出、串口RS485、LAN通信接口等功能。相较于传统的指针式油温和绕组热点温度测量装置，本实用新型具有兼容原有油温绕温测量报警系统、温度及报警信息直观、测温准确，稳定性好，可靠性强，可扩展性强的优势，满足未来智能化变电站要求。

2、本实用新型可实现一个装置替换传统多块绕温表、油温表的；对传统油浸式变压器测温系统的完美兼容，无需较大改动即可实现替换；模块化设计，通过总线控制，实现更多功能；数字化温度处理，针对不同场景有不同的测温算法，测温更精准；数字化通信控制，满足未来无人巡检，自动控制，智能化管控需求。

附图说明

图1是一种变压器光纤数字温度计功能框架图；

图2是温度计外壳图；

图3是温包示意图。

101、光纤测温探头；102、不同长度的转接光纤；103、转接光纤；104、加热丝；105、光纤接口；106、加热丝供电接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的相关技术进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1～3，一种变压器光纤数字温度计，包括：MCU模块、电流测量模块、荧光光纤测温模块、实时时钟模块、4-20mA输出模块、继电器模块、电源模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块；

MCU模块用于控制管理温度计内其他模块之间的指令、数据交互及电源管理；电流测量模块用于使用CT感应待测电流，通过后端采样、滤波放大电路，及算法处理，在40-60Hz范围内，以±10mA误差测量电流；荧光光纤测温模块用于监控变压器温度；实时时钟模块用于给整个温度计提供时钟源；4-20mA输出模块用于输出模拟信号；继电器模块用于对不同类型、不同功率的负载的控制；电源模块用于给整个温度计提供电源供给；显示及按键控制模块用于实时显示温度计的实时测量温度、查询历史数据日志结果的显示、按键输入调整温度计内的参数设置；大数据存储模块用于存储各类日志记录信息、历史告警数据及变压器历史温度；通信模块用于与总线通信接口对接，实现温度计的远程监控；设备内部环境监测模块用于实时监测温度计内部的使用环境信息；

电流测量模块、荧光光纤测温模块、实时时钟模块、4-20mA输出模块、继电器模块、电源模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块均电连接至MCU模块，所述MCU模块、电流测量模块、继电器模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块均电连接至电源模块。

进一步的，所述温度计设有一路电流测量模块和三路荧光光纤测温模块，其中三路荧光光纤测温模块分别用于两路油面温度，一路绕组热点温度。

进一步的，所述温度计还包括电源质量分析模块，电源质量分析模块除用于计量电流外，还用于计量电源的相位，功率因数，以便于更直观反映变压器运行质量；所述电源质量分析模块电连接至MCU模块。

进一步的，所述温度计还包括模块扩展总线，模块扩展总线用于挂载多个不同功能的模块，以便于实现不同应用场景的适应。

进一步的，所述荧光光纤测温模块包括分离式光纤测温温包，分离式光纤测温温包包括长度可变的光纤测温探头101和不同长度的转接光纤102，转接光纤102通过接头103连接温包至温度计。

更进一步的，所述光纤测温探头101内设有加热丝104，温包上设有光纤接口105、加热丝供电接口106、调整加热丝加热电流模块。

实施例

本实施例中，温度计具有1个电流测量模块，可扩展为3个电流测量模块，以便于测量三项电流中的ABC各项的电流情况；电流测量模块使用CT感应待测电流，通过后端采样、滤波放大电路，及算法处理，可以在40-60Hz范围内，以±10mA误差测量电流。后期可升级实现相位、功率因数等值的测量。

本实施例温度计具有三路荧光光纤测温模块，可扩展。荧光光纤测温模块使用具有耐高压、耐腐蚀的测温模块，测温精度高，适合作为变压器温度监控。

本实施例温度计具有一个9路继电器模块，可扩展。该继电器模块采用隔离式驱动，通过更换模块类型可以实现对不同类型、不同功率的负载的控制。并且每一个继电器都可以单独设置不同的动作策略。

本实施例温度计具有一个3路4-20mA输出模块。该4-20mA输出模块经过配置可输出4-20mA，0-10V等模拟信号，兼容多个系统。

本实施例温度计MCU模块采用工业级控制板，该核心板有一个处理单元，实现相关算法和逻辑；一个内部总线通信接口，实现模块的通信控制；一个SD卡存储单元，实现各类信息的日志记录，方便历史数据查询和趋势分析；一个LAN通信接口，可组建工业局域网；一个rs485通信接口；一个环温测量模块。

综上所述，本实用新型具有三路测温通道，包括两路油面温度和一路绕组热点温度、9个可单独设置报警策略的微动开关、3路4-20mA模拟输出、串口RS485、LAN通信接口等功能。相较于传统的指针式油温和绕组热点温度测量装置，本实用新型具有兼容原有油温绕温测量报警系统、温度及报警信息直观、测温准确，稳定性好，可靠性强，可扩展性强的优势，满足未来智能化变电站要求，因此本实用新型拥有广泛的应用前景。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种变压器光纤数字温度计，其特征在于，包括：MCU模块、电流测量模块、荧光光纤测温模块、实时时钟模块、4-20mA输出模块、继电器模块、电源模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块；

所述MCU模块用于控制管理温度计内其他模块之间的指令、数据交互及电源管理；

所述电流测量模块用于使用CT感应待测电流，通过后端采样、滤波放大电路，及算法处理，在40-60Hz范围内，以±10mA误差测量电流；

所述荧光光纤测温模块用于监控变压器温度；

所述实时时钟模块用于给整个温度计提供时钟源；

所述4-20mA输出模块用于输出模拟信号；

所述继电器模块用于对不同类型、不同功率的负载的控制；

所述电源模块用于给整个温度计提供电源供给；

所述显示及按键控制模块用于实时显示温度计的实时测量温度、查询历史数据日志结果的显示、按键输入调整温度计内的参数设置；

所述大数据存储模块用于存储各类日志记录信息、历史告警数据及变压器历史温度；

所述通信模块用于与总线通信接口对接，实现温度计的远程监控；

所述设备内部环境监测模块用于实时监测温度计内部的使用环境信息；

所述电流测量模块、荧光光纤测温模块、实时时钟模块、4-20mA输出模块、继电器模块、电源模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块均电连接至MCU模块，所述MCU模块、电流测量模块、继电器模块、显示及按键控制模块、大数据存储模块、通信模块、设备内部环境监测模块均电连接至电源模块。

2.根据权利要求1所述的一种变压器光纤数字温度计，其特征在于，所述温度计设有一路电流测量模块和三路荧光光纤测温模块。

3.根据权利要求1所述的一种变压器光纤数字温度计，其特征在于，所述温度计还包括电源质量分析模块，所述电源质量分析模块除用于计量电流外，还用于计量电源的相位，功率因数，以便于更直观反映变压器运行质量；所述电源质量分析模块电连接至MCU模块。

4.根据权利要求1所述的一种变压器光纤数字温度计，其特征在于，所述温度计还包括模块扩展总线，所述模块扩展总线用于挂载多个不同功能的模块，以便于实现不同应用场景的适应。

5.根据权利要求1所述的一种变压器光纤数字温度计，其特征在于，所述荧光光纤测温模块包括分离式光纤测温温包，所述分离式光纤测温温包包括长度可变的光纤测温探头(101)和不同长度的转接光纤(102)，所述转接光纤(102)通过接头(103)连接温包至温度计。

6.根据权利要求5所述的一种变压器光纤数字温度计，其特征在于，所述光纤测温探头(101)内设有加热丝(104)，所述温包上设有光纤接口(105)、加热丝供电接口(106)、调整加热丝加热电流模块。

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