一种本安电路用变压器温升数据记录仪的制作方法

本发明涉及变压器绕组温升电阻测量，具体涉及一种本安电路用变压器温升数据记录仪，尤其适用于依据gb/t 3836.4-2021《爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》标准进行本安电路用变压器温升试验时的绕组电阻自动记录。

背景技术：

1、变压器广泛应用于电子产品、电器产品、照明装置、电动工具、工业自动控制等领域，用电阻法测试变压器绕组温升是电工产品安全测试的重要项目。对于本安电路用变压器，依据gb/t 3836.4-2021标准，电源变压器需要满足结构设计要求以及例行试验和型式试验，型式试验要求变压器在相应的试验条件下进行至少6小时的温升试验以验证绕组的温升符合要求。

2、电阻法测绕组温升的核心原理为：通过测量绕组在冷态和热态下的电阻值，利用电阻与温度的正比关系计算温升。其中，热态电阻（即断电瞬间的绕组电阻值）的准确获得是技术难点。由于变压器绕组的等效电感、电容效应的影响，对断电零时刻的电阻进行直接测试并不现实。相关标准均规定通常采用断电后尽快在每隔一段短的间隔时间读取各电阻测量值，以画出电阻随时间变化的曲线从而确定断电时刻的电阻值。

3、针对上述技术需求，现有技术中已提出若干解决方案。公开号cn1888919a的专利申请公开了一种对断电后绕组电阻值进行动态同步测试的方法，其通过计算机将测阻装置在间隔时间点的测试电阻数据取回存储，从而获得断电后各间隔时间点的绕组电阻值。该方法实现了断电后间隔时间点与该时刻电阻数据的准确对应，并且无需人工观察记录断电延迟时间及电阻读数。然而，该方法采用固定间隔的采集方式，未能根据绕组电阻的实际变化规律优化数据采集密度，固定间隔采集要么在后期采集过多冗余数据，要么在初期采集数据不足影响拟合精度。此外，该方法的断电延迟时间计时由计算机软件实现，其计时起点依赖于软件响应速度，存在不确定性延迟。公告号cn103954872b的专利公开了一种变压器温升测量装置，通过连续测量10至30个阻值并利用趋势图函数公式逆推获得断电瞬间电阻值，同样采用固定数量的数据采集方式，未解决数据采集密度与绕组温度场干扰之间的矛盾。公告号cn114113836b的专利公开了一种隔离变压器的温升实验装置及方法，通过定时的方法自动切换隔离变压器上电工作和断电测量绕组内阻实现测试时间的控制，虽实现了自动测量，但其采集方式仍为定时采集。

4、综上，现有技术中尚缺乏一种能够根据绕组电阻变化规律自适应调整采集间隔、实现断电瞬间硬件同步触发、并自动完成多绕组独立优化采集的本安电路用变压器温升数据记录仪。

技术实现思路

1、本发明针对现有本安电路用变压器温升试验中绕组电阻数据采集方式存在的上述缺陷，提供一种本安电路用变压器温升数据记录仪，旨在解决以下技术问题：在依据gb/t3836.4-2021标准进行温升试验时，如何在不增加人工操作误差和对绕组温度场额外干扰的前提下，以最优的数据采集密度获取断电后绕组电阻变化曲线，从而提高断电瞬间电阻值拟合推算的精度。

2、为实现上述目的，本发明提供一种本安电路用变压器温升数据记录仪，采用如下技术方案：

3、一种本安电路用变压器温升数据记录仪，包括：

4、中央处理器，配置为执行数据采集控制与数据处理；

5、电阻测量模块，与所述中央处理器通信连接，配置为测量变压器绕组的电阻值；

6、电压跌落检测电路，连接于为所述记录仪供电的电源模块的输出端，配置为检测所述电源模块的输出电压跌落并在电压跌落至预设阈值以下时向所述中央处理器发送触发信号；

7、所述中央处理器响应于所述触发信号记录断电时刻，并控制所述电阻测量模块以第一采集间隔开始采集变压器绕组的电阻值；

8、所述中央处理器还配置为实时计算相邻两次采集的电阻值变化率，当所述变化率小于预设阈值时，将采集间隔切换为大于所述第一采集间隔的第二采集间隔。

9、进一步地，还包括模拟开关矩阵，连接于所述电阻测量模块与变压器绕组之间，所述模拟开关矩阵由所述中央处理器控制，在一次侧绕组和二次侧绕组之间切换测量通道。

10、进一步地，所述第一采集间隔为2秒至5秒，所述第二采集间隔为10秒至30秒，所述预设阈值为0.3%/秒至1.0%/秒。

11、进一步地，所述电压跌落检测电路包括电压比较器和基准电压源，所述电压比较器的反相输入端连接所述电源模块的输出端，同相输入端连接所述基准电压源的输出端，所述电压比较器的输出端连接所述中央处理器的中断引脚。

12、进一步地，所述电压跌落检测电路的预设阈值为所述电源模块额定输出电压的5%至15%。

13、进一步地，所述模拟开关矩阵由低接触电阻的继电器构成，所述中央处理器通过通用输入输出接口控制所述继电器的通断。

14、进一步地，还包括与所述中央处理器连接的计时模块、存储模块、显示模块和输入模块，所述计时模块用于为每次采集记录时间戳，所述存储模块用于存储采集数据，所述显示模块用于实时显示采集结果，所述输入模块用于设置采集参数。

15、进一步地，所述中央处理器为一次侧绕组和二次侧绕组分别维护独立的电阻变化率历史数据，并分别控制各自的采集间隔切换。

16、本发明方案通过电压跌落检测电路实现断电瞬间的硬件级同步触发，消除软件计时或人工计时的时间延迟误差；通过中央处理器内置的变间隔自适应采集算法，根据绕组电阻的实际变化速率动态调整采集间隔；通过模拟开关矩阵实现多绕组的自动切换与独立变间隔采集。通过与现有技术相比，本发明方案具有如下有益效果：

17、（1）通过电压跌落检测电路实现的断电瞬间硬件同步触发，消除了传统方法中软件计时或人工计时的时间延迟误差，使断电时刻的确定精度达到微秒级。

18、（2）通过变间隔自适应采集算法，在电阻变化速率最快的断电初期获得更密集的数据点，提高了断电瞬间电阻值拟合推算的精度，同时避免了后期数据冗余。

19、（3）变间隔策略在后期采用长间隔，减少了频繁切换测量回路可能引入的额外热量对绕组温度场的干扰。

20、（4）通过模拟开关矩阵的自动切换，消除了人工更换测量接线的操作，避免了接线错误和时间延误。

21、（5）通过为各绕组独立维护变化率历史数据和采集间隔状态，使每个绕组都能根据自身的温度变化规律获得最优的数据分布。

1.一种本安电路用变压器温升数据记录仪，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的本安电路用变压器温升数据记录仪，其特征在于，还包括模拟开关矩阵，连接于所述电阻测量模块与变压器绕组之间，所述模拟开关矩阵由所述中央处理器控制，在一次侧绕组和二次侧绕组之间切换测量通道。

3.根据权利要求1所述的本安电路用变压器温升数据记录仪，其特征在于，所述第一采集间隔为2秒至5秒，所述第二采集间隔为10秒至30秒，所述预设阈值为0.3%/秒至1.0%/秒。

4.根据权利要求1所述的本安电路用变压器温升数据记录仪，其特征在于，所述电压跌落检测电路包括电压比较器和基准电压源，所述电压比较器的反相输入端连接所述电源模块的输出端，同相输入端连接所述基准电压源的输出端，所述电压比较器的输出端连接所述中央处理器的中断引脚。

5.根据权利要求1所述的本安电路用变压器温升数据记录仪，其特征在于，所述电压跌落检测电路的预设阈值为所述电源模块额定输出电压的5%至15%。

6.根据权利要求2所述的本安电路用变压器温升数据记录仪，其特征在于，所述模拟开关矩阵由低接触电阻的继电器构成，所述中央处理器通过通用输入输出接口控制所述继电器的通断。

7.根据权利要求1所述的本安电路用变压器温升数据记录仪，其特征在于，还包括与所述中央处理器连接的计时模块、存储模块、显示模块和输入模块，所述计时模块用于为每次采集记录时间戳，所述存储模块用于存储采集数据，所述显示模块用于实时显示采集结果，所述输入模块用于设置采集参数。

8.根据权利要求1所述的本安电路用变压器温升数据记录仪，其特征在于，所述中央处理器为一次侧绕组和二次侧绕组分别维护独立的电阻变化率历史数据，并分别控制各自的采集间隔切换。