[发明专利]数字式变压器绕组温度测量装置

说明书

技术领域

本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明包括用于间接地测量变压器的输出电流变流器；用于绕组达到热平衡后的平均温升关系计算模块；用于计算当前温度偏移量的热模拟计算模块；用于设定热响应时间的响应时间设定模块；用于计算得出绕组温度的加法计算模块；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模块；

其特征在于：变流器与关系计算模块相连，关系计算模块与热模拟计算模块相连，热模拟计算模块、油温传感器和温度显示与控制模块分别与加法计算模块相连；响应时间设定模块连接热模拟计算模块。

进一步的，关系计算模块的计算公式为：ΔT＝a₀+a₁×I_t+a₂×I_t²，其中：a₀＝-0.592166414611468，

a₁＝1.92532306426727E-03，

a₂＝1.72397453373464E-05。

进一步的，热模拟计算模块的差分方程为：

Y(n)＝aΔT(n)+(1-a)Y(n-1)

其中，ΔT(n)为当前的变压器输出电流所对应的稳态平均温升，Y(n)为当前的温度偏移量；Y(n-1)为上一次采样时的温度偏移量；a是与响应时间设定模块设定的响应时间相关的参数。

进一步的，加法计算模块根据公式：T_r＝T₀+Y(n)，计算得到变压器绕组温度。

本发明的有益效果是：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。

附图说明

附图1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

下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

如图1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1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1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，并提供给关系计算模块2。关系计算模块2由微处理器软件计算实现，根据变流器1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。热模拟计算模块3同样由微处理器软件计算完成，依据变压器的温升特性，根据关系计算模块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。加法计算模块5对上述所得数据进行整合处理，计算得出绕组温度。响应时间设定模块6用于设定热响应时间。温度显示与控制模块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。