一種油浸式變壓器的溫度智能監測裝置的製作方法

2023-07-21 19:40:31 1

一種油浸式變壓器的溫度智能監測裝置，屬於變壓器溫度監測技術領域。

背景技術：

目前輸變電系統的變壓器絕大部分是油浸式電力變壓器，而變壓器的壽命主要取決於絕緣系統的壽命。促進絕緣老化的決定性因素是熱效應，所以變壓器溫度的監測和控制對變壓器絕緣物的壽命至關重要。國內的變壓器油溫監測儀由兩部分組成，一部分為機械式溫度計，通過指針指示溫度，現場觀測不直觀，機械式開關控制，需要手動撥動儀表錶盤上的指針來設置報警值，而變壓器所需的溫度報警參數一般有三個，這就需要在同一錶盤上有4個指針，導致溫度讀數不方便，容易產生混亂；一部分為熱電阻溫度計，將熱電阻溫度計輸出的溫度信號送入溫度變送器信號處理單元，將輸出的溫度信號轉換成標準的4~20mA信號進行遠傳，信號雖能進行遠傳，但是現場操作複雜。現有的一些溫度變送控制器，有RS485進行遠程通訊，但不能在本地用可攜式筆記本進行參數的讀取和上位機軟體的讀取。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種實現了與上位機之間有效通訊，同時提高了數據輸出時抗幹擾特性的油浸式變壓器的溫度智能監測裝置。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：該油浸式變壓器的溫度智能監測裝置，其特徵在於：包括RTD傳感器、A/D轉換單元、CPU單元、通訊單元以及輸出單元，RTD傳感器的輸出端與A/D轉換單元的輸入端相連，A/D轉換單元的輸出端與CPU單元的輸入端相連，CPU單元的輸出埠與輸出單元相連，CPU單元的輸入輸出埠與通訊單元雙向連接，還設置有為RTD傳感器、A/D轉換單元、CPU單元、通訊單元以及輸出單元提供工作電壓的供電單元，在所述的供電單元與通訊單元和輸出單元之間分別設置有隔離單元。

優選的，所述的通訊單元包括485通訊單元以及USB通訊單元，在供電單元與485通訊單元之間設置所述的隔離單元。

優選的，所述的輸出單元包括輸出開關信號的控制輸出單元以及輸出4~20mA電流信號的變送輸出單元，在供電單元與變送輸出單元之間設置所述的隔離單元。

優選的，所述的供電單元包括AC/DC轉換單元，220V交流電源連接AC/DC轉換單元的輸入端，AC/DC轉換單元分別輸出5V直流電源和24V直流電源；

5V直流電源與所述的RTD傳感器、A/D轉換單元、CPU單元以及通訊單元的供電端相連，24V直流電源與所述的輸出單元的供電端相連。

優選的，設置在所述的供電單元與485通訊單元之間的隔離單元為5VDC/DC隔離單元。

優選的，設置在所述的供電單元與變送輸出單元之間的隔離單元為24VDC/DC隔離單元。

優選的，還設置有LED顯示單元和按鍵操作單元，所述CPU單元的輸出埠與LED顯示單元相連，按鍵操作單元與CPU單元的輸入埠相連。

優選的，所述的控制輸出單元包括繼電器以及用於驅動繼電器動作的驅動電路。

優選的，所述的RTD傳感器設置在變壓器油箱的頂部。

與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是：

1、在本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置中，通過設置通訊單元以及隔離單元，實現了與上位機之間有效通訊，同時提高了數據輸出時的抗幹擾特性。

2、在本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置中，通過設置USB通訊單元實現了本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置通過USB的形式與上位機進行通訊，因此縮短了USB外設產品的開發周期，便於本地讀取參數及進行4~20mA線性校準操作。通過本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置和上位機形成通訊，通訊協議採用ModbusRTU，上位機通過USB埠讀取出溫度監測數據之後，便於對溫度數據進行分析，供廠家進行變壓器壽命使用的參考。

3、在本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置中，上述的按鍵操作單元採用常規的三按鍵電路，通過按鍵操作單元便於對本在本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置進行功能設置，方便用戶在現場設置參數。

4、通過設置與CPU單元相連的變送輸出單元，可以通過變送輸出單元輸出常規的4~20mA電流信號，通過4~20mA電流信號可以對變壓器的溫度狀態進行實時監控，即使在控制室不打開RS485通訊的情況下，也能實現實時溫度的遠傳，便於監控變壓器的當前溫度狀態。

5、通過設置在485通訊單元與AC/DC轉換單元之間的5V隔離DC/DC單元和設置在變送輸出單元與AC/DC轉換單元之間的24V隔離DC/DC單元，可以為485單元以及變送輸出單元提供更為穩定的工作電源，提高了數據輸出時的抗幹擾特性。

6、控制輸出單元包括繼電器以及用於驅動繼電器動作的驅動電路，當變壓器的溫度出現異常時，CPU單元通過改變其輸出埠的電平信號，通過驅動電路驅動繼電器動作，便於實現溫度異常的報警。

附圖說明

圖1為油浸式變壓器的溫度智能監測裝置原理方框圖。

具體實施方式

圖1是本實用新型的最佳實施例，下面結合附圖1對本實用新型做進一步說明。

如圖1所示，一種油浸式變壓器的溫度智能監測裝置，包括：RTD傳感器、A/D轉換單元、CPU單元、LED顯示單元、按鍵操作單元、485通訊單元、USB通訊單元、控制輸出單元、變送器輸出單元、5V隔離DC/DC單元、24V隔離DC/DC單元以及AC/DC轉換單元。

RTD傳感器的輸出端與A/D轉換單元的信號輸入端相連，A/D轉換單元的信號輸出端與CPU單元的信號輸入端相連。CPU單元的輸出埠與LED顯示單元、控制輸出單元以及變送輸出單元相連；CPU單元的輸入輸出埠同時與485通訊單元以及USB通訊單元雙向連接；按鍵操作單元與CPU單元的輸入埠相連。

220V交流電接入AC/DC轉換單元的輸入端，AC/DC轉換單元用於將220V交流電轉換為本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置在工作時所需要的直流電源，在本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置中，通過AC/DC轉換單元將220V交流電分別轉換為5V直流電源和24V直流電源。通過AC/DC轉換單元轉換得到的5V直流電源分別連接至上述USB通訊單元、按鍵操作單元、LED顯示單元、RTD傳感器、A/D轉換單元以及CPU單元的供電端，為上述單元提供工作所需的電壓。5V直流電源同時通過5V隔離DC/DC單元與上述的485通訊單元相連，為其提供工作所需的電壓。通過AC/DC轉換單元轉換得到的24V直流電源與上述的控制輸出單元的供電端連接，為其提供工作所需的電壓，24V直流電源同時通過24V隔離DC/DC單元與上述的變送輸出單元相連，為其提供工作所需的電壓。

在本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置中，USB通訊單元採用市售常見的USB橋接晶片實現，從而實現了本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置通過USB的形式與上位機進行通訊，因此縮短了USB外設產品的開發周期，便於本地讀取參數及進行4~20mA線性校準操作。通過本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置和上位機形成通訊，通訊協議採用ModbusRTU，上位機通過USB埠讀取出溫度監測數據之後，便於對溫度數據進行分析，供廠家進行變壓器壽命使用的參考。

在本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置中，上述的按鍵操作單元採用常規的三按鍵電路，通過按鍵操作單元便於對本在本油浸式變壓器的溫度智能監測裝置進行功能設置，方便用戶在現場設置參數。

通過設置與CPU單元相連的變送輸出單元，可以通過變送輸出單元輸出常規的4~20mA電流信號，通過4~20mA電流信號可以對變壓器的溫度狀態進行實時監控，即使在控制室不打開RS485通訊的情況下，也能實現實時溫度的遠傳，便於監控變壓器的當前溫度狀態。

通過設置在485通訊單元與AC/DC轉換單元之間的5V隔離DC/DC單元和設置在變送輸出單元與AC/DC轉換單元之間的24V隔離DC/DC單元，可以為485單元以及變送輸出單元提供更為穩定的工作電源，提高了數據輸出時的抗幹擾特性。

控制輸出單元包括繼電器以及用於驅動繼電器動作的驅動電路，當變壓器的溫度出現異常時，CPU單元通過改變其輸出埠的電平信號，通過驅動電路驅動繼電器動作，便於實現溫度異常的報警。

具體工作過程及工作原理如下：

A/D轉換單元通過其外部的偏置電路為RTD傳感器輸入提供工作電流，RTD傳感器設置在油浸式變壓器油箱的頂部，用於測量油浸式變壓器的頂層油溫。RTD傳感器輸入將採集到的模擬信號傳遞給與之相連的A/D轉換單元，通過A/D轉換單元將模擬信號轉換成數位訊號送入CPU單元，CPU單元將轉換後的數位訊號通過數據濾波、計算、處理後，一路處理結果通過LED顯示單元顯示出來，另一路由USB通訊單元或485通訊單元與外界進行通訊。當需要本地讀取設置的參數及測量的溫度值時可以用USB通訊單元，當需要在控制室端遠傳讀取設置的參數及溫度值時可以打開485通訊單元。

通過按鍵操作單元，可設置控制輸出單元的報警值參數；控制輸出單元與CPU單元的輸入輸出埠口相連，當達到設置的報警值時，CPU單元的輸出端改變電平狀態，驅動控制輸出單元內的繼電器動作。變送輸出單元與CPU單元通過SPI總線相連，通過變送輸出單元中的集成V/I轉換晶片轉換成標準的4~20mA信號，遠傳實時採集到的溫度值。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍。