變壓器在運行中,遇到短路、過載、環境溫度過高或冷卻通風不夠等情況時,就會過熱。干式變壓器熱平衡性能差,繞組溫度超過絕緣耐受溫度使絕緣破壞是導致變壓器不能正常工作的主要原因。因此,對變壓器繞組的運行溫度進行檢測、驅動風機實現強迫風冷及報警控制是十分重要的。
干式變壓器溫度控制系統是維護干式變壓器運行的重要部件,它能有效防止變壓器溫升過高引發事故,還能促進變電站的科學管理。當前市場上的干式變壓器溫度控制器產品測量精度不高,且受環境溫度影響較大;此外,干式變壓器溫控器產品一般應用于存在強電磁干擾的場合,工頻干擾對測量穩定性影響很大。
干式變壓器溫度控制器是隨干式變壓器而發展的,它主要用于對干式變壓器的保護,防止其繞組溫度過高而損壞變壓器。此外,它還具有綜合測溫和顯示功能,可顯示三相繞組的溫度、最高溫度、整定溫度以及用戶設定的溫度等;能指示超溫、超高溫、故障狀態,通過鍵盤可更改設定溫度等,通過遠距離測量傳送數據實現保護。
目前我國干式變壓器用的溫度控制器利用預埋在變壓器繞組的測溫孔中的箔熱電阻來測量繞組的溫度并進行數字顯示,提供繞組超溫報警、超溫跳閘以及傳感器故障報警等功能,利用設定溫度點控制風機啟停,對提高干式變壓器運行的安全性、可靠性及使用壽命起到一定的作用。例如三大電子生產的干式變壓器溫控儀。但是,不能清晰顯示對干式變壓器使用壽命具體影響值,仍然很難判斷繞組熱點溫度為多少才能夠達到即經濟又高效,只能靠經驗推算,不能真正量化。
中國專利文獻號CN201556107U于2010年08月18日公開了一種干式變壓器智能溫控儀,包括溫度檢測單元和控制單元,控制單元依次連接溫度信號處理單元、主控制器以及可對干式變壓器進行散熱的散熱單元,溫度檢測單元與控制單元中的溫度信號處理單元的輸入端相連,溫度信號處理單元對溫度檢測單元采集到的溫度數據進行信號處理,將信號送入主控制器,由主控制器判斷是否啟動散熱單元對干式變壓器進行散熱,其中溫控儀還包括人機交互界面單元、溫升自動控制單元、高溫報警單元、高溫跳閘單元和溫度檢測單元,分別于主控制相連。
鑒于上述存在的問題,本發明的目的是提供一種測控精度高、受環境溫度及電磁干擾影響小、測控穩定的低成本干式變壓器溫控器及其控制方法。
為實現上述目的,本發明一實施例公開了一種干式變壓器溫度控制器,采取了以下技術方案:
一種干式變壓器溫度控制器,包括:微控制器和溫度傳感器電路,溫度傳感器電路連接相互串聯的ESD保護電路、信號調理電路、多路切換開關以及A/D轉換電路,即溫度傳感器電路與ESD保護電路相連,ESD保護電路與信號調理電路相連,信號調理電路與A/D轉換電路相連,A/D轉換電路的另一端連接微控制器;所述的溫度傳感器電路為外接半橋式差分電路,溫度傳感器為電阻型溫度傳感器Rs,溫度傳感器并聯一個電阻Rr,并聯后的一端通過傳感器導線連接到ESD保護電路,另一端通過傳感器導線連接到電阻Ra。所述外接半橋式差分溫度傳感器電路,其含溫度傳感器的二分之一半橋電路,通過傳感器導線連接到干式變壓器溫控器主機電路板上。其優點是可以抵消傳感器長導線上的共模干擾信號,提高測量的精度和穩定性。
進一步的,電阻Ra的另一端連接基準電壓;電阻Rb—端連接基準電壓,另一端連接信號調理電路的電阻R1。
進一步的,信號調理電路包括一個運算放大器U1,運算放大器Ul的輸入正極連接電阻Rl和電阻R2 ;運算放大器Ul的輸入負極連接電阻R3,電阻R3的另一端連接ESD保護電路。
進一步的,電容Cl和電阻R4并聯后,一端連接運算放大器Ul的輸入負極,另一端連接運算放大器Ul的輸出端;運算放大器Ul的輸出端連接到A/D轉換電路。
進一步的,還包括鍵盤、顯示單元和指示燈,鍵盤、顯示單元和指示燈分別連接微控制器。
進一步的,還包括多路繼電器,多路繼電器連接微控制器。
進一步的,溫度傳感器電路至少包括A相、B相、C相三相。根據實際需要還可以添加一個d路。
進一步的,還包括RS485通訊電路和4_20mA輸出電路,RS485通訊電路和4_20mA輸出電路分別連接微控制器。
本發明的另一實施例公開了一種基于上述干式變壓器溫度控制器的控制方法,采取了以下技術方案:
溫度傳感器電路分別測量得到電橋左半臂的電壓和電橋右半臂的電壓;
信號調理電路將得到電橋輸出電壓放大給A/D轉換電路;
A/D轉換電路進行模擬量與數字量的轉換,并傳送給微控制器;
微控制器根據用戶設定的參數,分析溫度傳感器電路傳送的信息,進而控制多路繼電器的通斷,實現干式變壓器溫度控制。
[0018]電橋左半臂的電壓為:
權利要求
1.一種干式變壓器溫度控制器,其特征在于,包括:微控制器和溫度傳感器電路,溫度傳感器電路連接相互串聯的ESD保護電路、信號調理電路、多路切換開關以及A/D轉換電路,即溫度傳感器電路與ESD保護電路相連,ESD保護電路與信號調理電路相連,信號調理電路與A/D轉換電路相連,A/D轉換電路的另一端連接微控制器;所述的溫度傳感器電路為外接半橋式差分電路,溫度傳感器為電阻型溫度傳感器Rs,溫度傳感器并聯一個電阻Rr,并聯后的一端通過傳感器導線連接到ESD保護電路,另一端通過傳感器導線連接到電阻Ra。
2.根據權利要求1所述的干式變壓器溫度控制器,其特征在于,電阻Ra的另一端連接基準電壓;電阻Rb—端連接基準電壓,另一端連接信號調理電路的電阻R1。
3.根據權利要求1或2所述的干式變壓器溫度控制器,其特征在于,信號調理電路包括一個運算放大器Ul,運算放大器Ul的輸入正極連接電阻Rl和電阻R2 ;運算放大器Ul的輸入負極連接電阻R3,電阻R3的另一端連接ESD保護電路。
4.根據權利要求3所述的干式變壓器溫度控制器,其特征在于,電容Cl和電阻R4并聯后,一端連接運算放大器Ul的輸入負極,另一端連接運算放大器Ul的輸出端;運算放大器Ul的輸出端連接到A/D轉換電路。
5.根據權利要求1或2所述的干式變壓器溫度控制器,其特征在于,還包括鍵盤、顯示單元和指示燈,鍵盤、顯示單元和指示燈分別連接微控制器。
6.根據權利要求3所述的干式變壓器溫度控制器,其特征在于,還包括多路繼電器,多路繼電器連接微控制器。
7.根據權利要求1所述的干式變壓器溫度控制器,其特征在于,溫度傳感器電路至少包括A相、B相、C相三相。
8.根據權利要求4所述的干式變壓器溫度控制器,其特征在于,還包括RS485通訊電路和4-20mA輸出電路,RS485通訊電路和 4_20mA輸出電路分別連接微控制器。
9.一種基于上述干式變壓器溫度控制器的控制方法,其特征在于,包括以下步驟: 溫度傳感器電路分別測量得到電橋左半臂的電壓和電橋右半臂的電壓; 信號調理電路將得到電橋輸出電壓放大給A/D轉換電路; A/D轉換電路進行模擬量與數字量的轉換,并傳送給微控制器; 微控制器根據用戶設定的參數,分析溫度傳感器電路傳送的信息,進而控制多路繼電器的通斷,實現干式變壓器溫度控制; 電橋輸出電壓計算公式如下: 電橋左半臂的電壓為:
電橋右半臂的電壓為:
電橋輸出電壓,即電橋兩個臂的電壓差為:
以上公式中,Ra和Rs電橋左半臂、Rb和Rr是電橋右半臂,Vref是基準電壓,Va是電橋左半臂電壓,Vb是電橋右半臂電壓,Ed是差模干擾電壓,Vab是電橋的輸出電壓,其中Ra=Rb。
10.根據權利要求9所述的控制方法,其特征在于,信號調理電路即差分放大電路,包括電阻町、1?2、1?3、1?4和電容Cl及運算放大器U1,其中R1=R3,R2=R4,用于將電橋兩個電橋臂間的微小電壓差值進行放大。
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