變壓器光纖溫控裝置制造方法
【專利摘要】變壓器光纖溫控裝置，涉及變壓器。設(shè)有計算機(jī)、光纖測溫儀、遙控輸出板和冷卻控制設(shè)備；計算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)總線與光纖測溫儀的溫度數(shù)據(jù)輸出端連接，光纖測溫儀的光纖探頭與變壓器的繞組線圈以及油箱頂層相連；計算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線與遙控輸出板連接，遙控輸出板與冷卻控制設(shè)備連接；光纖測溫儀設(shè)有油箱溫度測量系統(tǒng)和繞組線圈溫度測量系統(tǒng)，油箱溫度測量系統(tǒng)設(shè)有光源驅(qū)動器、第1LED光源、光纖耦合器、油箱溫度探頭、第1光電轉(zhuǎn)換器、第2光電轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器；繞組線圈溫度測量系統(tǒng)設(shè)有微處理器、第2LED光源、耦合透鏡、第1濾光片、第1光纖耦合器、熒光探頭、第2光纖耦合器、第2濾光片、第3光電轉(zhuǎn)換器和放大電路。
【專利說明】變壓器光纖溫控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及變壓器，尤其是涉及可為變壓器冷卻控制設(shè)備提供運(yùn)行策略的變 壓器光纖溫控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器作為電網(wǎng)運(yùn)行中的關(guān)鍵設(shè)備，其可靠性在電網(wǎng)運(yùn)行中極其重要。變壓 器內(nèi)部溫度變化可以直觀迅速地反應(yīng)出其運(yùn)行狀態(tài)，但是常規(guī)的變壓器溫控器都不采用直 接接觸測量，而是把測溫探頭放置在變壓器頂部，其所得到的溫度值是通過對測定的油溫 進(jìn)行電子換算獲得的，不能準(zhǔn)確監(jiān)控繞組溫度和內(nèi)部油溫。
[0003]由于變壓器冷卻控制系統(tǒng)介于變電一次設(shè)備與二次設(shè)備之間，變壓器制造廠家的 研發(fā)重點(diǎn)在于變壓器的結(jié)構(gòu)，很少考慮冷卻控制系統(tǒng)的改進(jìn)，而二次設(shè)備生產(chǎn)廠家只注重 繼電保護(hù)等電網(wǎng)主設(shè)備，沒有考慮對變壓器冷卻控制系統(tǒng)的研發(fā)，從而造成變壓器冷卻控 制系統(tǒng)的研發(fā)嚴(yán)重滯后于其他技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)的冷卻控制系統(tǒng)是按照油頂層溫度和繞組 溫度來控制投切的，由于它們相對于負(fù)載的變化有一定的滯后性，反應(yīng)不夠靈敏，因此目前 控制邏輯中增加了按負(fù)載來控制冷卻系統(tǒng)，按這種方式運(yùn)行的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動化 程度不高、可靠性較差、維修不便。
[0004]中國專利91224248.5公開了一種變壓器內(nèi)部測溫裝置。該裝置由電源、傳感器、 前端電路盒、信號分配器、報警器、信號的采樣、傳輸、處理等單元組成，電源部分采用電源 耦合器，通過高頻振蕩將電壓由低壓側(cè)向高壓側(cè)傳送；傳感器采用金屬鉬膜電阻為熱敏元 件，裝置中傳感器埋設(shè)在變壓器內(nèi)部的高低壓繞組、鐵心及油箱壁等處；溫度信號的采樣、 處理通過8031單片計算機(jī)實(shí)現(xiàn)；溫度信號的傳輸通過光纖耦合器實(shí)現(xiàn)高、低壓區(qū)的隔離。 該裝置雖然克服現(xiàn)有測試儀器的不足，能及時測出變壓器內(nèi)部各點(diǎn)溫度，但是該裝置在變 壓器內(nèi)部的各處沒有設(shè)置多個傳感器測溫點(diǎn)，其檢測的結(jié)果不夠精確地反應(yīng)變壓器運(yùn)行狀 況，對于變壓器運(yùn)行不夠可靠。單片機(jī)加引在變壓器強(qiáng)大電磁干擾作用下，需要很強(qiáng)抗干擾 設(shè)計。
[0005]中國專利200920306417.5公開一種變壓器測溫器。它包括光纖測溫探頭、接收 器、PID控制器、加熱線圈、溫度顯示器。其特征在于通過將光纖測溫探頭繞到變壓器內(nèi)部 直接測溫，將所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理，再通過電流加熱線圈將所得到的溫度顯示到溫 度顯示器上。該裝置雖然提供一種可以直接測變壓器內(nèi)部溫度并能及時和處理故障的變壓 器測溫器，但是在變壓器發(fā)生故障后最終采取的措施是直接斷開電源，這對于電網(wǎng)的運(yùn)行 十分不利。該裝置測量變壓器內(nèi)部溫度僅僅測量油箱中的溫度，缺少可靠性，該專利中的測 溫裝置在繞組線圈上也設(shè)置了溫度測量，對變壓器運(yùn)行提供更可靠的溫度數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種變壓器光纖溫控裝置。
[0007]本實(shí)用新型設(shè)有計算機(jī)、光纖測溫儀、遙控輸出板和冷卻控制設(shè)備；[0008]所述計算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)總線與光纖測溫儀的溫度數(shù)據(jù)輸出端連接，光纖測溫儀的光纖探頭與變壓器的繞組線圈以及油箱頂層相連；計算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線與遙控輸出板連接，遙控輸出板與冷卻控制設(shè)備連接；
[0009]所述光纖測溫儀設(shè)有油箱溫度測量系統(tǒng)和繞組線圈溫度測量系統(tǒng)，所述油箱溫度測量系統(tǒng)設(shè)有光源驅(qū)動器、第ILED光源、光纖稱合器、油箱溫度探頭、第I光電轉(zhuǎn)換器、第2光電轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述油箱溫度探頭設(shè)于變壓器油箱頂層上，光源驅(qū)動器的輸出端接第ILED光源，第ILED光源發(fā)出的脈沖光經(jīng)光纖耦合器分為兩路，其中一路直接進(jìn)入第I光電轉(zhuǎn)換器和第2光電轉(zhuǎn)換器，另一路進(jìn)入油箱溫度探頭再反射回光纖耦合器，第I光電轉(zhuǎn)換器的信號電壓輸出端和第2光電轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸出端分別接A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端接微處理器(MCU)的輸入端口，得油箱溫度探頭所在點(diǎn)的溫度；所述繞組線圈溫度測量系統(tǒng)設(shè)有微處理器(MCU)、第2LED光源、耦合透鏡、第I濾光片、第I光纖率禹合器、突光探頭、第2光纖稱合器、第2濾光片、第3光電轉(zhuǎn)換器和放大電路；所述突光探頭設(shè)于變壓器繞組線圈上，微處理器(MCU)的輸出端口接第2LED光源，第2LED光源發(fā)出的激勵光依次經(jīng)稱合透鏡、第I濾光片和第I光纖稱合器后照射在突光探頭上，突光探頭的熒光信號依次經(jīng)接收光纖、第2光纖耦合器和第2濾光片后進(jìn)入第3光電轉(zhuǎn)換器，第3光電轉(zhuǎn)換器的輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接微處理器(MCU)的輸入端口。
[0010]通過直接測量變壓器內(nèi)部繞組溫度和油溫，從而對冷卻控制設(shè)備發(fā)出最優(yōu)控制指令，從而將變壓器的運(yùn)行溫度控制在最佳水平。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過光纖測溫儀對變壓器內(nèi)部繞組和油箱溫度進(jìn)行測量，之后將溫度數(shù)據(jù)傳至計算機(jī)，計算機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，經(jīng)由數(shù)據(jù)總線對遙控輸出板發(fā)出控制命令，遙控輸出板則根據(jù)計算機(jī)的命令啟動相應(yīng)數(shù)量的冷卻控制設(shè)備?？梢愿鼫?zhǔn)確知道繞組熱點(diǎn)溫度，并將實(shí)時數(shù)據(jù)發(fā)送給決策層，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)配置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。
[0013]圖2為光纖測溫儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見圖1和2，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有計算機(jī)1、光纖測溫儀2、遙控輸出板4和冷卻控制設(shè)備5。
[0015]所述計算機(jī)I經(jīng)數(shù)據(jù)總線與光纖測溫儀2的溫度數(shù)據(jù)輸出端連接，光纖測溫儀2的光纖探頭6與變壓器3的繞組線圈以及油箱頂層相連；計算機(jī)I通過數(shù)據(jù)總線與遙控輸出板4連接，遙控輸出板4與冷卻控制設(shè)備5連接。
[0016]所述光纖測溫儀2設(shè)有油箱溫度測量系統(tǒng)201和繞組線圈溫度測量系統(tǒng)202，所述油箱溫度測量系統(tǒng)201設(shè)有光源驅(qū)動器7、第ILED光源8、光纖耦合器9、油箱溫度探頭10、第I光電轉(zhuǎn)換器11、第2光電轉(zhuǎn)換器12和A/D轉(zhuǎn)換器13，所述油箱溫度探頭10設(shè)于變壓器油箱頂層上，光源驅(qū)動器7的輸出端接第ILED光源8，第ILED光源8發(fā)出的脈沖光經(jīng)光纖耦合器9分為兩路，其中一路直接進(jìn)入第I光電轉(zhuǎn)換器11和第2光電轉(zhuǎn)換器12，另一路進(jìn)入油箱溫度探頭10再反射回光纖耦合器9，第I光電轉(zhuǎn)換器11的信號電壓輸出端和第2光電轉(zhuǎn)換器12的參考電壓輸出端分別接A/D轉(zhuǎn)換器13的輸入端,A/D轉(zhuǎn)換器13的輸出端 接微處理器(MCU) 14的輸入端口，得油箱溫度探頭10所在點(diǎn)的溫度；所述繞組線圈溫度測 量系統(tǒng)202設(shè)有微處理器(MCU)14、第2LED光源15、耦合透鏡16、第I濾光片17、第I光纖 率禹合器18、突光探頭19、第2光纖稱合器20、第2濾光片21、第3光電轉(zhuǎn)換器22和放大電 路23 ;所述熒光探頭19設(shè)于變壓器繞組線圈上，微處理器(MCU) 14的輸出端口接第2LED 光源15,第2LED光源15發(fā)出的激勵光依次經(jīng)稱合透鏡16、第I濾光片17和第I光纖I禹合 器18后照射在熒光探頭19上，熒光探頭19的熒光信號依次經(jīng)接收光纖、第2光纖耦合器 20和第2濾光片21后進(jìn)入第3光電轉(zhuǎn)換器22，第3光電轉(zhuǎn)換器22的輸出端接放大電路23 的輸入端，放大電路23的輸出端接微處理器(MCU) 14的輸入端口。
[0017]光纖測溫儀中采用以砷化鎵為溫度敏感元件的光纖測溫系統(tǒng)來負(fù)責(zé)測量變壓器 油溫，系統(tǒng)中光源驅(qū)動器驅(qū)動LED發(fā)出脈沖光。此光經(jīng)光纖耦合器分為兩路，一路直接進(jìn)入 第2光電轉(zhuǎn)換器12，轉(zhuǎn)換成電壓信號UK(稱為參考電壓)；另一路進(jìn)入探頭后再反射回耦合 器，經(jīng)耦合器進(jìn)入第I光電轉(zhuǎn)換器11，轉(zhuǎn)換成電壓信號Us, Us是經(jīng)溫度調(diào)制的，稱為信號電 壓。UE、Us兩個電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入計算機(jī)處理，即可得探頭所在點(diǎn)的溫度。
[0018]光纖測溫儀中采用熒光式光纖測溫來負(fù)責(zé)測量變壓器繞組溫度。系統(tǒng)中微處理 器(MCU)控制LED發(fā)光強(qiáng)度，激勵光發(fā)出后經(jīng)透鏡耦合入光纖，通過濾光片將一些雜散光消 除，將光纖耦合器分成若干光纖并照射在熒光探頭上的熒光材料，激發(fā)出熒光。熒光信號進(jìn) 入接收光纖，通過光纖耦合器和濾光片進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換器，并經(jīng)放大電路，得到測溫現(xiàn)場的溫 度值對應(yīng)的電壓值，再由微處理器(MCU)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊讀取電壓值并進(jìn)行余輝時間常數(shù) 的數(shù)據(jù)處理。
[0019]光纖測溫儀2分別對變壓器的繞組溫度和油溫進(jìn)行測量，并將數(shù)據(jù)傳回計算機(jī)I 處理分析，計算機(jī)I經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后通過數(shù)據(jù)總線向遙控輸出板4發(fā)出最優(yōu)控制指令，則遙 控輸出板4啟動冷卻控制設(shè)備5的投切數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.變壓器光纖溫控裝置，其特征在于設(shè)有計算機(jī)、光纖測溫儀、遙控輸出板和冷卻控制設(shè)備；所述計算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)總線與光纖測溫儀的溫度數(shù)據(jù)輸出端連接，光纖測溫儀的光纖探頭與變壓器的繞組線圈以及油箱頂層相連；計算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線與遙控輸出板連接，遙控輸出板與冷卻控制設(shè)備連接；所述光纖測溫儀設(shè)有油箱溫度測量系統(tǒng)和繞組線圈溫度測量系統(tǒng)，所述油箱溫度測量系統(tǒng)設(shè)有光源驅(qū)動器、第ILED光源、光纖稱合器、油箱溫度探頭、第I光電轉(zhuǎn)換器、第2光電轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述油箱溫度探頭設(shè)于變壓器油箱頂層上，光源驅(qū)動器的輸出端接第ILED光源，第ILED光源發(fā)出的脈沖光經(jīng)光纖耦合器分為兩路，其中一路直接進(jìn)入第I光電轉(zhuǎn)換器和第2光電轉(zhuǎn)換器，另一路進(jìn)入油箱溫度探頭再反射回光纖耦合器，第I光電轉(zhuǎn)換器的信號電壓輸出端和第2光電轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸出端分別接A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端接微處理器的輸入端口，得油箱溫度探頭所在點(diǎn)的溫度；所述繞組線圈溫度測量系統(tǒng)設(shè)有微處理器、第2LED光源、耦合透鏡、第I濾光片、第I光纖耦合器、熒光探頭、第2光纖耦合器、第2濾光片、第3光電轉(zhuǎn)換器和放大電路；所述熒光探頭設(shè)于變壓器繞組線圈上，微處理器的輸出端口接第2LED光源，第2LED光源發(fā)出的激勵光依次經(jīng)耦合透鏡、第I濾光片和第I光纖耦合器后照射在熒光探頭上，熒光探頭的熒光信號依次經(jīng)接收光纖、第2光纖稱合器和第2濾光片后進(jìn)入第3光電轉(zhuǎn)換器,第3光電轉(zhuǎn)換器的輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接微處理器的輸入端口。
【文檔編號】G05D23/20GK203433388SQ201320548140
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】陳天翔, 張輯, 田洪, 方曉臨, 陳婕梅, 康彬, 王清強(qiáng) 申請人:廈門理工學(xué)院