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干式变压器温度控制器及其控制方法
- 2019-11-22-

  变压器在运行中,遇到短路、过载、环境温度过高或冷却通风不够等情况时,就会过热。干式变压器热平衡性能差,绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏是导致变压器不能正常工作的主要原因。因此,对变压器绕组的运行温度进行检测、驱动风机实现强迫风冷及报警控制是十分重要的。
  干式变压器温度控制系统是维护干式变压器运行的重要部件,它能有效防止变压器温升过高引发事故,还能促进变电站的科学管理。当前市场上的干式变压器温度控制器产品测量精度不高,且受环境温度影响较大;此外,干式变压器温控器产品一般应用于存在强电磁干扰的场合,工频干扰对测量稳定性影响很大。
  干式变压器温度控制器是随干式变压器而发展的,它主要用于对干式变压器的保护,防止其绕组温度过高而损坏变压器。此外,它还具有综合测温和显示功能,可显示三相绕组的温度、最高温度、整定温度以及用户设定的温度等;能指示超温、超高温、故障状态,通过键盘可更改设定温度等,通过远距离测量传送数据实现保护。
  目前我国干式变压器用的温度控制器利用预埋在变压器绕组的测温孔中的箔热电阻来测量绕组的温度并进行数字显示,提供绕组超温报警、超温跳闸以及传感器故障报警等功能,利用设定温度点控制风机启停,对提高干式变压器运行的安全性、可靠性及使用寿命起到一定的作用。例如三大电子生产的干式变压器温控仪。但是,不能清晰显示对干式变压器使用寿命具体影响值,仍然很难判断绕组热点温度为多少才能够达到即经济又高效,只能靠经验推算,不能真正量化。
  中国专利文献号CN201556107U于2010年08月18日公开了一种干式变压器智能温控仪,包括温度检测单元和控制单元,控制单元依次连接温度信号处理单元、主控制器以及可对干式变压器进行散热的散热单元,温度检测单元与控制单元中的温度信号处理单元的输入端相连,温度信号处理单元对温度检测单元采集到的温度数据进行信号处理,将信号送入主控制器,由主控制器判断是否启动散热单元对干式变压器进行散热,其中温控仪还包括人机交互界面单元、温升自动控制单元、高温报警单元、高温跳闸单元和温度检测单元,分别于主控制相连。
  鉴于上述存在的问题,本发明的目的是提供一种测控精度高、受环境温度及电磁干扰影响小、测控稳定的低成本干式变压器温控器及其控制方法。
  为实现上述目的,本发明一实施例公开了一种干式变压器温度控制器,采取了以下技术方案:
一种干式变压器温度控制器,包括:微控制器和温度传感器电路,温度传感器电路连接相互串联的ESD保护电路、信号调理电路、多路切换开关以及A/D转换电路,即温度传感器电路与ESD保护电路相连,ESD保护电路与信号调理电路相连,信号调理电路与A/D转换电路相连,A/D转换电路的另一端连接微控制器;所述的温度传感器电路为外接半桥式差分电路,温度传感器为电阻型温度传感器Rs,温度传感器并联一个电阻Rr,并联后的一端通过传感器导线连接到ESD保护电路,另一端通过传感器导线连接到电阻Ra。所述外接半桥式差分温度传感器电路,其含温度传感器的二分之一半桥电路,通过传感器导线连接到干式变压器温控器主机电路板上。其优点是可以抵消传感器长导线上的共模干扰信号,提高测量的精度和稳定性。
  进一步的,电阻Ra的另一端连接基准电压;电阻Rb—端连接基准电压,另一端连接信号调理电路的电阻R1。
  进一步的,信号调理电路包括一个运算放大器U1,运算放大器Ul的输入正极连接电阻Rl和电阻R2 ;运算放大器Ul的输入负极连接电阻R3,电阻R3的另一端连接ESD保护电路。
  进一步的,电容Cl和电阻R4并联后,一端连接运算放大器Ul的输入负极,另一端连接运算放大器Ul的输出端;运算放大器Ul的输出端连接到A/D转换电路。
  进一步的,还包括键盘、显示单元和指示灯,键盘、显示单元和指示灯分别连接微控制器。
  进一步的,还包括多路继电器,多路继电器连接微控制器。
  进一步的,温度传感器电路至少包括A相、B相、C相三相。根据实际需要还可以添加一个d路。
  进一步的,还包括RS485通讯电路和4_20mA输出电路,RS485通讯电路和4_20mA输出电路分别连接微控制器。
  本发明的另一实施例公开了一种基于上述干式变压器温度控制器的控制方法,采取了以下技术方案:
温度传感器电路分别测量得到电桥左半臂的电压和电桥右半臂的电压;
信号调理电路将得到电桥输出电压放大给A/D转换电路;
A/D转换电路进行模拟量与数字量的转换,并传送给微控制器;
微控制器根据用户设定的参数,分析温度传感器电路传送的信息,进而控制多路继电器的通断,实现干式变压器温度控制。
[0018]电桥左半臂的电压为:
权利要求
  1.一种干式变压器温度控制器,其特征在于,包括:微控制器和温度传感器电路,温度传感器电路连接相互串联的ESD保护电路、信号调理电路、多路切换开关以及A/D转换电路,即温度传感器电路与ESD保护电路相连,ESD保护电路与信号调理电路相连,信号调理电路与A/D转换电路相连,A/D转换电路的另一端连接微控制器;所述的温度传感器电路为外接半桥式差分电路,温度传感器为电阻型温度传感器Rs,温度传感器并联一个电阻Rr,并联后的一端通过传感器导线连接到ESD保护电路,另一端通过传感器导线连接到电阻Ra。
  2.根据权利要求1所述的干式变压器温度控制器,其特征在于,电阻Ra的另一端连接基准电压;电阻Rb—端连接基准电压,另一端连接信号调理电路的电阻R1。
  3.根据权利要求1或2所述的干式变压器温度控制器,其特征在于,信号调理电路包括一个运算放大器Ul,运算放大器Ul的输入正极连接电阻Rl和电阻R2 ;运算放大器Ul的输入负极连接电阻R3,电阻R3的另一端连接ESD保护电路。
  4.根据权利要求3所述的干式变压器温度控制器,其特征在于,电容Cl和电阻R4并联后,一端连接运算放大器Ul的输入负极,另一端连接运算放大器Ul的输出端;运算放大器Ul的输出端连接到A/D转换电路。
  5.根据权利要求1或2所述的干式变压器温度控制器,其特征在于,还包括键盘、显示单元和指示灯,键盘、显示单元和指示灯分别连接微控制器。
  6.根据权利要求3所述的干式变压器温度控制器,其特征在于,还包括多路继电器,多路继电器连接微控制器。
  7.根据权利要求1所述的干式变压器温度控制器,其特征在于,温度传感器电路至少包括A相、B相、C相三相。
  8.根据权利要求4所述的干式变压器温度控制器,其特征在于,还包括RS485通讯电路和4-20mA输出电路,RS485通讯电路和      4_20mA输出电路分别连接微控制器。
  9.一种基于上述干式变压器温度控制器的控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 温度传感器电路分别测量得到电桥左半臂的电压和电桥右半臂的电压; 信号调理电路将得到电桥输出电压放大给A/D转换电路; A/D转换电路进行模拟量与数字量的转换,并传送给微控制器; 微控制器根据用户设定的参数,分析温度传感器电路传送的信息,进而控制多路继电器的通断,实现干式变压器温度控制; 电桥输出电压计算公式如下: 电桥左半臂的电压为:
电桥右半臂的电压为:
电桥输出电压,即电桥两个臂的电压差为:
以上公式中,Ra和Rs电桥左半臂、Rb和Rr是电桥右半臂,Vref是基准电压,Va是电桥左半臂电压,Vb是电桥右半臂电压,Ed是差模干扰电压,Vab是电桥的输出电压,其中Ra=Rb。
10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,信号调理电路即差分放大电路,包括电阻町、1?2、1?3、1?4和电容Cl及运算放大器U1,其中R1=R3,R2=R4,用于将电桥两个电桥臂间的微小电压差值进行放大。