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专利名称：数字式变压器绕组温度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温度测量装置，特别涉及一种适用于变压器绕组的数字式温度测量装置。
背景技术：
变压器绕组的热特性决定了电力变压器的负载能力及其绝缘可用寿命，这使得变压器绕组温度成为影响电力变压器正常工作的决定性因素。因此及时掌握变压器的绕组温度，对确保变压器的安全、经济运行具有重要意义。目前测量变 压器绕组温度主要是采用机械式变压器绕组温度测量装置，通过热模拟原理近似地测量出变压器绕组温度，但是受到传统机械指针式仪表的结构限制，该机械式温度测量装置不仅测量精度低，需要经常校准，无法精确反映绕组温度；而且体积偏大，安装不便，自动化程度低，不便于操作，影响工作效率。

实用新型内容本实用新型主要解决现有变压器绕组温度测量装置受结构限制无法精确测量绕组温度，自动化程度低，不便于操作等技术问题，提供一种测量精确度高、自动化程度高、安装使用方便的变压器绕组温度测量装置。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用新型包括用于间接地测量变压器的输出电流变流器；用于设定热响应时间的响应时间设定装置；用于测量变压器的顶层油温的油温传感器；以及用于输出计算结果并实现相关控制的温度显示与控制装置；还包含连接输出电流变流器和响应时间设定装置的微处理器，用于计算变压器的温度与电流的关系，确定当前温度的偏移量；以及连接微处理器、油温传感器和温度显示与控制装置的加法计算装置，加法计算装置用于计算得当前变压器出绕组温度。本实用新型的有益效果是通过对变压器绕组温升特性进行数学建模，利用软件计算的方法达到热模拟的目的，充分利用微处理器技术，改善原有变压器绕组温度测量方法误差大、难操作等问题，达到可靠性高、自动化程度高、使用和维护方便、使用寿命长的效果。

附图I为数字式变压器绕组温度测量装置的工作原理框图；附图2加热器典型温升曲线；附图3热模拟特性-温升与电流对应表；附图4 一阶系统的阶跃响应曲线；附图5变压器绕组温度测量、计算的软件流程图。
具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的技术方案做进一步具体的说明。如图I所示，数字式变压器绕组温度测量装置是利用数学建模来实现热模拟效果。变流器I与变压器相连，用于间接地测量变压器的输出电流。对变流器I输出的电流进行测量，得到一个与变压器负荷成正比的有效电流值，并提供给关系计算装置2。关系计算装置2由微处理器软件计算实现，根据变流器I输出的电流与温升的对应关系，计算变压器输出某个电流值时，绕组达到热平衡后的平均温升。热模拟计算装置3同样由微处理器软件计算完成，依据变压器的温升特性，根据关系计算装置2所 得到的当前变压器平均温升和用户设定的热响应时间常数，计算出当前的温度偏移量。油温传感器4采用热敏电阻，如铠装的热电阻PT100，用于测量变压器的顶层油温。加法计算装置5对上述所得数据进行整合处理，计算得出绕组温度。响应时间设定装置6用于设定热响应时间。绕组温度显示与控制装置7用于输出计算结果并实现相关的控制，如冷却、跳闸控制等。进一步的，变流器I与关系计算装置2相连，关系计算装置2与热模拟计算装置3相连，热模拟计算装置3、油温传感器4和绕组温度显示与控制装置7分别与加法计算装置5相连；响应时间设定装置6连接热模拟计算装置3。参见附图1，本实用新型数字式变压器绕组温度测量装置的工作原理是通过测量变压器油层温度，叠加一个和变压器输出电流有关的温度偏移量，作为变压器绕组的平均温度值。运用热模拟原理，即根据IEC354《变压器负载导则》的规定，油浸式电力变压器绕组温度I；可等效为Tr = TdKiAT即绕组热点温度是附加温升AT与顶层油温Ttl的函数。式中AT是热模拟装置提供的附加温升，Ki为与变压器结构有关的热点系数。式中Ttl可以使用油温传感器4获得，其原理是利用热敏电阻感应顶层油温的变化，该技术已经非常成熟，可以用铠装的热电阻PT100来实现。换言之，如能测得热模拟装置提供的附加温升AT，也就能得出绕组热点
温度Tr。当变压器带上负载时，由于变压器的输出电流过大，在实际应用中，一般通过变流器来间接测量变压器的输出电流。当变压器带上负荷后，与其负荷成正比的电流经变流器I变换，向关系计算装置2提供一个电流信号It。关系计算装置2的工作原理是参见附图3，为国家行业标准JB/T8450-2005中规定变流器输出0. 5A 5A的附加电流时，热模拟装置所产生的附加温升对应表格。根据该温升与电流对应表，可以确定热模拟装置所产生的平均温升AT。通过最小二乘法，可以拟合出附加温升A T和变流器输出电流It的数学表达式，即为关系计算装置2的运算公式AT = a0+a1 X It+a2 XIt2其中a0= -0. 592166414611468，al = I.92532306426727E-03,a2 = I.72397453373464E-05。由响应时间设定装置6设定热模拟的响应时间和采样周期，通过热模拟计算装置3计算得出热模拟系统的温度偏移量。热模拟计算装置3的工作原理是通过数学建模方式，依据一阶系统原理，将变压器的电流Ih、平均温升AT等参数与时间的关系进行数学建模，通过微处理器计算出当前的绕组附加温度偏移量。参见附图2是一个典型的加热器加入固定大小的电流时的温升曲线。分析该曲线，可以发现其与一阶系统具有近似的特性。本实用新型中即采用一阶滞后响应系统来描述模拟变压器绕组发热的加热器模型。一阶系统S域的传递函数为
权利要求1.一种数字式变压器绕组温度测量装置，包括 用于间接地测量变压器的输出电流变流器；用于设定热响应时间的响应时间设定装置；用于测量变压器的顶层油温的油温传感器；以及用于输出计算结果并实现相关控制的温度显示与控制装置； 其特征在于还包含连接输出电流变流器和响应时间设定装置的微处理器，用于计算变压器的温度与电流的关系，确定当前温度的偏移量；以及连接微处理器、油温传感器和温度显示与控制装置的加法计算装置，加法计算装置用于计算得当前变压器出绕组温度。
专利摘要本实用新型公开了一种数字式变压器绕组温度测量装置，包括用于间接测量变压器的输出电流变流器；用于设定热响应时间的响应时间设定装置；用于测量变压器的顶层油温的油温传感器；用于输出计算结果并实现相关控制的温度显示与控制装置；其特征在于还包含微处理器，用于计算变压器的温度与电流的关系，确定当前温度的偏移量；以及连接微处理器、油温传感器和温度显示与控制装置的加法计算装置，加法计算装置用于计算得当前变压器出绕组温度。本实用新型通过增设变流器和电路装置，实现电流信号输出，并通过数学建模，应用微处理器计算变压器绕组温度，达到高精确度，高自动化，使用方便的效果。
文档编号G01K7/22GK202442807SQ20112031958
公开日2012年9月19日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者郭明皇 申请人:杭州鸿程科技有限公司