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一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置

阅读：114发布：2021-03-02

IPRDB可以提供一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，将变压器本体的输出端依次经过电流互感器、电流匹配器后接入电热元件的输入端，电压器本体旁设置的绕组温度测量装置其输出端也接入电热元件的输入端，电热元件的输出端接入机械指示仪表，机械指示仪表的输出端经过智能变送装置处理后传输至用户显示仪表；所述智能变送装置包括机械角度数字化转换模块、工业端口通讯模块、数字量转模拟量模块、低功耗CPU模块和低功耗电源模块。本发明所公开的大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，不改变原有机械传动机构，采用旋转式光电旋转编码器进行非接触式的测量，实现数字变送，可以达到14位的测量精度。，下面是一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，其特征在于：变压器本体的输出端依次经过电流互感器、电流匹配器后接入电热元件的输入端，电压器本体旁设置的绕组温度测量装置其输出端也接入电热元件的输入端，电热元件的输出端接入机械指示仪表，机械指示仪表的输出端经过智能变送装置处理后传输至用户显示仪表；

所述智能变送装置包括机械角度数字化转换模块、工业端口通讯模块、数字量转模拟量模块、低功耗CPU模块和低功耗电源模块，其中，所述低功耗电源模块给其他模块供电；

智能变送装置与机械指示仪表通过机械角度数字化转换模块对接，智能变送装置将角度值实时转换为数值量之后，通过工业端口通讯模块传输至低功耗CPU模块，低功耗CPU模块跟据用户设定好的参数进行数据补偿计算后，将相关数据传输至数字量转模拟量模块进行转换，最后传输给用户显示仪表。

2.如权利要求1所述的一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，其特征在于：所述智能变送装置为角度光电旋转编码器，角度光电旋转编码器与绕组温度测量装置的机械指示仪表的旋转延长轴，通过连轴器装置对接，角度光电旋转编码器将角度值实时转换为数值量。

3.如权利要求1所述的一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，其特征在于：所述工业端口通讯模块以数字量通讯协议将相关数据传输给用户数字量采集仪表。

4.如权利要求1所述的一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，其特征在于：所述智能变送装置中，信号输入输出量程采用手动和数控两种方式进行设置，手动设置通过电位器调整，数控设置通过PC机进行数字量对应值设置，数据线性拟合补偿。

5.如权利要求2所述的一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，其特征在于，所述智能变送装置的工作流程实现方法包括:智能变送装置投出工作前，预先设定初始化数据；

机械指示仪表将指针的位置信息传递给角度光电旋转编码器；

角度光电旋转编码器此时停留位置的数字编码值，实时写入本身低功耗CPU模块的RAM中；

CPU主板发送读取位置数值命令，编码器验证读取命令后反馈相应数据，CPU主板将读到的数值进行分析处理，与预设的初始化数据进行数据比例的转化；

经过上述处理的数据分别形成三路输出方式：

第一路是将运算好的数据量通过通讯端口传输共享给其他系统或者计算机；

第二路是通过DA电路输出线性电压信号，送给采集电压的二次仪表；

第三路是将电压信号再输入给V-I比例转化电路，电压转电流电路将电压信号变成对应值远传给其他二次采集仪表。

6.如权利要求5所述的一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，其特征在于：所述初始化数据包括量程、运行方向、滤波参数、限流值和预设位置数值。

7.如权利要求5所述的一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，其特征在于：第三路输出方式中，所述其他二次采集仪表为PCS。

说明书全文

一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置

技术领域

[0001] 本发明公开了一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，涉及变压器参数测量技术领域。

背景技术

[0002] 电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，其运行状况对电力系统安全可靠运行关系极大。据相关资料统计， 110kV及以上变压器的平均事故率约为0.69%。其中因绕组超温运行，导致绝缘老化，变压器绕组击穿、烧毁事故占有相当大比例。对于油浸式变压器，其寿命实际主要是固体绝缘（纤维纸）的寿命。促使绝缘老化的主要因素是温度、水分和氧气，其中在变压器带负载时，热效应的作用最为突出。可以说热效应是变压器老化的决定性因素，也就是说变压器绕组绝缘的热老化速度与绕组的热点温度有关。

[0003] 按GB1094电力变压器标准设计的油浸式电力变压器，GB/T15164―94《油浸式电力变压器负载导则》规定其热点温度基准值是98℃，即在此温度下绝缘的相对老化率为1。在80～140℃范围内，温度每增加6K，老化率就增加一倍（所谓的6K法则）。油浸式变压器的相对热老化率和温度相关，变压器在140℃下运行1h，其老化量相当于在98℃下运行128h，可见适当降低绕组的运行温度和控制绕组最热点温度不超过允许温度，对延长绕组绝缘物的使用寿命极为重要。

[0004] 对于大型的、冷却系统采用强油循环的油浸电力变压器，油的时间常数约为1～2h，而绕组的时间常数很小，只有约5～10min，两者差别较大。所以由于热传导过程影响，目前所采用检测油顶层温度来推断绕组温度以作为变压器运行工况的判据的方法，存在不准确、不及时、不直观的弱点。

[0005] 现有技术中，采用绕组温度计测量绕组的温度是一种已有的测量方式，但是绕组温度计都是机械式的，将机械式的指示数值送到控制室需要进行变送，现有技术中采用的方法是通过连接机构带动旋转电位器反馈电压，再将电压转变为电流送到上端DCS系统进行显示，旋转式电位器为接触式的，没有零位自动锁定功能，量程调节也不够灵活，没有智能化设置功能，长时间的运行接触点会出现磨损，现有技术中的变送存在下列问题：1、数值波动；2、数据不连续，会丢失数据点；3、数据线性误差偏大，测量精度下降；4、设置固定化，模拟量不能灵活的进行设置，零位初始定位不方便；5、数据漂移严重；6、精度等级偏低，。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，不改变原有机械传动机构，采用旋转式光电旋转编码器，非接触式的测量，数字变送，实现14位的测量精度。

[0007] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，变压器本体的输出端依次经过电流互感器、电流匹配器后接入电热元件的输入端，电压器本体旁设置的绕组温度测量装置其输出端也接入电热元件的输入端，电热元件的输出端接入机械指示仪表，机械指示仪表的输出端经过智能变送装置处理后传输至用户显示仪表；
所述智能变送装置包括机械角度数字化转换模块、工业端口通讯模块、数字量转模拟量模块、低功耗CPU模块和低功耗电源模块，其中，所述低功耗电源模块给其他模块供电；
智能变送装置与机械指示仪表通过机械角度数字化转换模块对接，智能变送装置将角度值实时转换为数值量之后，通过工业端口通讯模块传输至低功耗CPU模块，低功耗CPU模块跟据用户设定好的参数进行数据补偿计算后，将相关数据传输至数字量转模拟量模块进行转换，最后传输给用户显示仪表。

[0008] 作为本发明的进一步优选方案，所述智能变送装置为角度光电旋转编码器，角度光电旋转编码器与绕组温度测量装置的机械指示仪表的旋转延长轴，通过连轴器装置对接，角度光电旋转编码器将角度值实时转换为数值量。

[0009] 作为本发明的进一步优选方案，所述工业端口通讯模块以数字量通讯协议将相关数据传输给用户数字量采集仪表。

[0010] 作为本发明的进一步优选方案，所述智能变送装置中，信号输入输出量程采用手动和数控两种方式进行设置，手动设置通过电位器调整，数控设置通过PC机进行数字量对应值设置，数据线性拟合补偿。

[0011] 作为本发明的进一步优选方案，所述智能变送装置的工作流程实现方法包括:智能变送装置投出工作前，预先设定初始化数据；
机械指示仪表将指针的位置信息传递给光电旋转编码器；
光电旋转编码器此时停留位置的数字编码值，实时写入本身低功耗CPU模块的RAM中；
CPU主板发送读取位置数值命令，编码器验证读取命令后反馈相应数据，CPU主板将读到的数值进行分析处理，与预设的初始化数据进行数据比例的转化；
经过上述处理的数据分别形成三路输出方式：
第一路是将运算好的数据量通过通讯端口传输共享给其他系统或者计算机；
第二路是通过DA电路输出线性电压信号，送给采集电压的二次仪表；
第三路是将电压信号再输入给V-I比例转化电路，电压转电流电路将电压信号变成对应值远传给其他二次采集仪表。

[0012] 作为本发明的进一步优选方案，所述初始化数据包括量程、运行方向、滤波参数、限流值和预设位置数值。

[0013] 作为本发明的进一步优选方案，第三路输出方式中，所述其他二次采集仪表为PCS。

[0014] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所公开的大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，不改变原有机械传动机构，采用旋转式光电旋转编码器进行非接触式的测量，实现数字变送，可以达到14位的测量精度。

附图说明

[0015] 图1是本发明中，绕组温度测量装置整体的电路原理示意图；图2是本发明中，智能变送装置的工作流程示意图；
图3是本发明中，智能变送装置的实物结构示意图；
其中，1、变压器本体，2、电流互感器，3、绕组温度测量装置，4、电流匹配器，5、电热元件，6、机械指示仪表，7、智能变送装置；8、机械角度数字化转换模块；9、工业端口通讯模块；
10、数字量转模拟量模块；11、低功耗CPU模块；12、低功耗电源模块。

具体实施方式

[0016] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

[0017] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：本发明中，绕组温度测量装置整体的电路原理示意图如图1所示，智能变送装置的实物结构示意图如图3所示，所述大型油浸电力变压器绕组温度测量智能变送装置，其变压器本体的输出端依次经过电流互感器、电流匹配器后接入电热元件的输入端，电压器本体旁设置的绕组温度测量装置其输出端也接入电热元件的输入端，电热元件的输出端接入机械指示仪表，机械指示仪表的输出端经过智能变送装置处理后传输至用户显示仪表；所述智能变送装置包括机械角度数字化转换模块、工业端口通讯模块、数字量转模拟量模块、低功耗CPU模块和低功耗电源模块，其中，所述低功耗电源模块给其他模块供电；智能变送装置与机械指示仪表通过机械角度数字化转换模块对接，智能变送装置将角度值实时转换为数值量之后，通过工业端口通讯模块传输至低功耗CPU模块，低功耗CPU模块跟据用户设定好的参数进行数据补偿计算后，将相关数据传输至数字量转模拟量模块进行转换，最后传输给用户显示仪表。

[0018] 作为本发明的进一步优选方案，所述智能变送装置为角度光电旋转编码器，角度光电旋转编码器与绕组温度测量装置的机械指示仪表的旋转延长轴，通过连轴器装置对接，角度光电旋转编码器将角度值实时转换为数值量。

[0019] 作为本发明的进一步优选方案，所述工业端口通讯模块以数字量通讯协议将相关数据传输给用户数字量采集仪表。

[0020] 作为本发明的进一步优选方案，所述智能变送装置中，信号输入输出量程采用手动和数控两种方式进行设置，手动设置通过电位器调整，数控设置通过PC机进行数字量对应值设置，数据线性拟合补偿。

[0021] 本发明中，智能变送装置的工作流程示意图如图2所示，所述智能变送装置的工作流程实现方法包括:智能变送装置投出工作前，预先设定初始化数据；
机械指示仪表将指针的位置信息传递给光电旋转编码器；
光电旋转编码器此时停留位置的数字编码值，实时写入本身低功耗CPU模块的RAM中；
CPU主板发送读取位置数值命令，编码器验证读取命令后反馈相应数据，CPU主板将读到的数值进行分析处理，与预设的初始化数据进行数据比例的转化；
经过上述处理的数据分别形成三路输出方式：
第一路是将运算好的数据量通过通讯端口传输共享给其他系统或者计算机；
第二路是通过DA电路输出线性电压信号，送给采集电压的二次仪表；
第三路是将电压信号再输入给V-I比例转化电路，电压转电流电路将电压信号变成对应值远传给其他二次采集仪表。

[0022] 作为本发明的进一步优选方案，所述初始化数据包括量程、运行方向、滤波参数、限流值和预设位置数值。

[0023] 作为本发明的进一步优选方案，第三路输出方式中，所述其他二次采集仪表为PCS。

[0024] 在本发明的具体实施例中，智能变送装置部分的具体功能说明如下：1、机械位置转换采用非接触式的光电旋转编码器，原件均采用低温漂原件，多种数据远传方式：电流（DC（4-20）mA电流）、电压（DC （0-5）V）和数字通讯。

[0025] 2、主板采用低功耗单片机和嵌入式软件系统，可以进行智能化组态设置，数字化设置，数字量程、旋转方向、采集滤波、预定位置设置等可以通过计算机通讯设置。

[0026] 3、电压转电流量程和零点可灵活调整。

[0027] 4、数据到电压变送，量程和线性修正可通过组态进行设置。

[0028] 5、安装零位一键锁定，灵活可靠。

[0029] 6、量程及参数随时可以设定，360度范内任意选定测量区域。

[0030] 7、变送总体精度达到0.8%，软件修正和电位器线性修正。

[0031] 8、直流宽电压供电7 30Vdc。~

[0032] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

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