[發明專利]大功率高頻變壓器雙層油溫監控系統及方法

有效

• 申請號: 201410410072.3
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104156017A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 馮友兵;王黎明;竇金生;趙強;楊官校;馬建榮;楊煒;吳尚;翟林林
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于調節或控制系統領域，尤其是用于監控大功率高頻變壓器雙層油溫的監控系統。

背景技術

隨著電網容量的不斷增大，對電力系統的安全運行和供電可靠性提出了更高的要求。油浸式變壓器作為電力系統中的一種重要設備，在電力工程領域獲得了廣泛應用。大功率高頻高壓變壓器近年來得道工程領域的廣泛應用，其中變壓器的高壓硅堆整流橋整個浸入變壓器絕緣油中，因此溫升是考核變壓器能否正常運行的一個重要指標，因此變壓器出廠之前都要進行必要的溫升試驗。

變壓器正常運行時，內部的鐵心、繞組與結構件均會產生損耗，由能量守恒可知這些損耗最終會轉變為熱能，繼而引起變壓器各部件發熱，特別是大容量、高頻率的變壓器發熱溫升很是嚴重，特別有一些特定用途的大功率高頻變壓器工作的環境比較惡劣，往往在外界溫度高于40度以上的環境中工作，遭受高溫下陽光直射，內部跟外部的溫升散熱問題都很嚴重。當溫度超過絕緣材料所允許的最高工作溫度時，就會加速絕緣材料的老化繼而影響變壓器的壽命。

近年來，由于變壓器過熱所造成的電網事故在國內外不斷發生，這些事故給社會造成了巨大的經濟損失，因此越來越引起人們的密切關注。因此全面地分析變壓器內部各部件的溫度分布，準確地測量計算出內部油溫的溫度以及溫升，再通過對在外界高溫工作下的變壓器外殼進行有效散熱，使其不對內部的油溫進行負面影響，通過雙層溫降保護在變壓器油溫過熱之前將其油溫有效降低并使其在合理的范圍內工作，是變壓器安全可靠運行的重要保障。

現有風冷自動控制箱內采用數字式溫度調節儀為主控制器；溫度控制器通過測溫電阻和測溫模塊，實時采集主變壓器上層油的溫度；通過開關量發送啟動或停止控制命令到風冷自動控制箱內的主控制器，主控制器控制交流接觸器實現風扇電機的啟動或停止。但是考慮到特別是大容量、高頻率的變壓器發熱溫升很是嚴重，僅僅通過對上層的溫度檢測之后使用風冷進行調節，而不進行一定的功率控制，這種控制策略在一定情況下調節效果會不理想，比如繞組內部短路，該策略就只能驅動風扇不停冷卻，不能停止變壓器工作，帶來安全隱患；

再者，一些特定用途的大功率高頻變壓器工作的環境比較惡劣，往往在外界太陽直曬溫度高于40度以上的環境中工作，遭受高溫下陽光直射，內部跟外部的溫升散熱問題都很嚴重，當溫度超過絕緣材料所允許的最高工作溫度時，就會加速絕緣材料的老化繼而影響變壓器的壽命僅僅解決內部散熱問題顯然不行，需要對外部的高溫影響也采用一定的策略進行控制。

發明內容

發明目的：提供一種大功率高頻變壓器雙層油溫監控系統及方法，以解決現有技術的至少部分問題。

技術方案：一種大功率高頻變壓器雙層油溫監測調節系統，它包括：

一油溫采集電路，用于采集油浸式變壓器內的油溫數據；

一濾波保護電路，用于接收油溫采集電路的數據，經處理后送給控制電路；

一控制電路，用于接收濾波保護電路的信號，并將其轉化為數字量，將該數字量與預設值比如，判斷溫度是否過高；

一PWM波輸出電路，與控制電路的輸出端口連接，當溫度高于預設值時，通過其輸出預期占空比的PWM波；

一驅動電路，連接于PWM波輸出電路和變壓器油溫控制主電路中的逆變電路之間；

以及供電電源電路，與控制電路連接。

所述控制電路包括模糊控制模塊、位置式PID模塊、A/D轉化電路和D/A轉化電路，所述系統還包括設置于變壓器外殼的風機、用于采集風機外殼溫度的溫度采集電橋電路，以及差分放大電路；

所述模糊控制模塊用于實現油溫調節模糊控制；變壓器的外殼溫度由溫度采集器橋電路轉化成相應信號，經差分放大電路后輸送給A/D轉換電路變成數字量，位置式PID模塊將該數字量與預設的外殼溫度進行比較，單片機芯片得出油溫的過熱偏差，判斷外殼溫度是否過高；如果高于預設的外殼溫度，則輸出相應控制信號，驅動電路驅動外殼安裝的風機對外殼進行冷卻。

所述油溫采集電路包括串聯分壓電路和光耦隔離電路。所述控制電路包括TMS320F2812芯片。

所述控制電路的控制流程為：

油溫采集電路得到的電壓信號輸送至控制電路的A/D轉換電路，轉換成數字量，通過與預設的油溫數據值進行比較溫度過高情況是否發生，控制電路得出溫度的偏差及溫度偏差變化率；

由得到的油溫偏差及油溫偏差率根據控制算法算出相應的控制信號并轉換成對應的PWM波占空比，輸送給PWM波輸出電路，經PWM輸出電路輸出占空比可變的PWM波給負載電源的驅動電路。