[发明专利]大功率高频变压器双层油温监控系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于调节或控制系统领域，尤其是用于监控大功率高频变压器双层油温的监控系统。

背景技术

随着电网容量的不断增大，对电力系统的安全运行和供电可靠性提出了更高的要求。油浸式变压器作为电力系统中的一种重要设备，在电力工程领域获得了广泛应用。大功率高频高压变压器近年来得道工程领域的广泛应用，其中变压器的高压硅堆整流桥整个浸入变压器绝缘油中，因此温升是考核变压器能否正常运行的一个重要指标，因此变压器出厂之前都要进行必要的温升试验。

变压器正常运行时，内部的铁心、绕组与结构件均会产生损耗，由能量守恒可知这些损耗最终会转变为热能，继而引起变压器各部件发热，特别是大容量、高频率的变压器发热温升很是严重，特别有一些特定用途的大功率高频变压器工作的环境比较恶劣，往往在外界温度高于40度以上的环境中工作，遭受高温下阳光直射，内部跟外部的温升散热问题都很严重。当温度超过绝缘材料所允许的最高工作温度时，就会加速绝缘材料的老化继而影响变压器的寿命。

近年来，由于变压器过热所造成的电网事故在国内外不断发生，这些事故给社会造成了巨大的经济损失，因此越来越引起人们的密切关注。因此全面地分析变压器内部各部件的温度分布，准确地测量计算出内部油温的温度以及温升，再通过对在外界高温工作下的变压器外壳进行有效散热，使其不对内部的油温进行负面影响，通过双层温降保护在变压器油温过热之前将其油温有效降低并使其在合理的范围内工作，是变压器安全可靠运行的重要保障。

现有风冷自动控制箱内采用数字式温度调节仪为主控制器；温度控制器通过测温电阻和测温模块，实时采集主变压器上层油的温度；通过开关量发送启动或停止控制命令到风冷自动控制箱内的主控制器，主控制器控制交流接触器实现风扇电机的启动或停止。但是考虑到特别是大容量、高频率的变压器发热温升很是严重，仅仅通过对上层的温度检测之后使用风冷进行调节，而不进行一定的功率控制，这种控制策略在一定情况下调节效果会不理想，比如绕组内部短路，该策略就只能驱动风扇不停冷却，不能停止变压器工作，带来安全隐患；

再者，一些特定用途的大功率高频变压器工作的环境比较恶劣，往往在外界太阳直晒温度高于40度以上的环境中工作，遭受高温下阳光直射，内部跟外部的温升散热问题都很严重，当温度超过绝缘材料所允许的最高工作温度时，就会加速绝缘材料的老化继而影响变压器的寿命仅仅解决内部散热问题显然不行，需要对外部的高温影响也采用一定的策略进行控制。

发明内容

发明目的：提供一种大功率高频变压器双层油温监控系统及方法，以解决现有技术的至少部分问题。

技术方案：一种大功率高频变压器双层油温监测调节系统，它包括：

一油温采集电路，用于采集油浸式变压器内的油温数据；

一滤波保护电路，用于接收油温采集电路的数据，经处理后送给控制电路；

一控制电路，用于接收滤波保护电路的信号，并将其转化为数字量，将该数字量与预设值比如，判断温度是否过高；

一PWM波输出电路，与控制电路的输出端口连接，当温度高于预设值时，通过其输出预期占空比的PWM波；

一驱动电路，连接于PWM波输出电路和变压器油温控制主电路中的逆变电路之间；

以及供电电源电路，与控制电路连接。

所述控制电路包括模糊控制模块、位置式PID模块、A/D转化电路和D/A转化电路，所述系统还包括设置于变压器外壳的风机、用于采集风机外壳温度的温度采集电桥电路，以及差分放大电路；

所述模糊控制模块用于实现油温调节模糊控制；变压器的外壳温度由温度采集器桥电路转化成相应信号，经差分放大电路后输送给A/D转换电路变成数字量，位置式PID模块将该数字量与预设的外壳温度进行比较，单片机芯片得出油温的过热偏差，判断外壳温度是否过高；如果高于预设的外壳温度，则输出相应控制信号，驱动电路驱动外壳安装的风机对外壳进行冷却。

所述油温采集电路包括串联分压电路和光耦隔离电路。所述控制电路包括TMS320F2812芯片。

所述控制电路的控制流程为：

油温采集电路得到的电压信号输送至控制电路的A/D转换电路，转换成数字量，通过与预设的油温数据值进行比较温度过高情况是否发生，控制电路得出温度的偏差及温度偏差变化率；

由得到的油温偏差及油温偏差率根据控制算法算出相应的控制信号并转换成对应的PWM波占空比，输送给PWM波输出电路，经PWM输出电路输出占空比可变的PWM波给负载电源的驱动电路。