一种变压器温度测量系统和变压器的制作方法

1.本发明实施例涉及温度测量技术领域，尤其涉及一种变压器温度测量系统和变压器。


背景技术：

2.变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯，因此变压器运行时会产生大量热量，因此，通常采用油液来对变压器进行散热冷却，通过油液的上下对流，热量通过散热器散出，变压器得以正常运行，为确保变压器可靠降温，需要对变压器中油液的温度进行监控。
3.目前，变压器温度表主要采用指针式温度表，一方面，温度表一般安装在变压器顶部位置，位置较高，读取温度值一般都是仰视来读，因不能平视温度表指针，导致读数误差较大，读取温度值低于实际温度，不能及时发现变压器温度升高的情况，另一方面，指针式温度表体积大，且温度表表盘和探头为一体式无法拆分，导致其中某一部件故障时，需要变压器停电以及将测温装置全部拆除更换，造成资源的浪费，同时也增加了停电的次数，给现场运维人员维护工作带来一定的困难。


技术实现要素：

4.本发明实施例提出了一种变压器温度测量系统和变压器，以解决在变压器指针式温度表容易读数错误、表盘和表头不能拆接容易引起资源浪费和增加停电次数的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种变压器温度测量系统，包括：
6.电阻式测温探头、数字显示模块以及连接器，所述电阻式测温探头与所述数字显示模块通过所述连接器电连接，
7.所述电阻式测温探头设置于变压器的油液中；
8.所述数字显示模块包括电源子模块、变送器、信号处理子模块以及数码管，所述变送器分别与所述连接器和所述信号处理子模块连接，所述信号处理子模块与所述数码管连接，所述电源子模块分别与所述变送器和所述信号处理子模块连接，
9.所述变送器用于在所述电阻式测温探头感应到所述油液的温度时输出模拟信号到所述信号处理子模块；
10.所述信号处理子模块用于根据所述模拟信号驱动所述数码管显示温度数值。
11.可选地，所述连接器的接头为可拆卸式接头。
12.可选地，所述电阻式测温探头为铂热电阻pt100。
13.可选地，所述电阻式测温探头的接线方式为三线制。
14.可选地，所述信号处理子模块包括a/d转换单元、比较器，控制逻辑单元，所述a/d转换单元分别与所述变送器和所述比较器连接，所述控制逻辑单元分别与所述比较器与所述数码管连接，
15.所述a/d转换单元用于将所述模拟信号转换为数字信号；
16.所述比较器用于将所述数字信号与零电平进行比较得到驱动信号，并将所述驱动信号发送给所述控制逻辑单元；
17.所述控制逻辑单元用于依据所述驱动信号驱动所述数码管显示温度数值。
18.可选地，所述控制逻辑单元还用于在所述电源子模块输入的电压值超过预设电压时产生溢出信号，并依据所述溢出信号驱动所述数码管显示预设数值。
19.可选地，所述a/d转换单元包括模拟开关和积分器，所述控制逻辑单元分别于所述积分器、所述模拟开关连接；
20.所述积分器用于将所述模拟信号与预设的基准电压进行积分得到数字信号；
21.所述控制逻辑单元还用于依据所述积分器的工作状态控制所述模拟开关的闭合。
22.可选地，所述电源子模块为所述变送器和所述信号处理子模块提供电源，所述电源至少包括220v交流电源和24v直流电源中的一种。
23.可选地，还包括电源驱动，所述电源驱动分别与所述电源子模块、所述变送器以及所述信号处理子模块连接，
24.所述电源驱动用于将所述电源转换为预设的电压或电流。
25.第二方面，本发明实施例还提供了一种变压器，所述变压器包括如第一方面任一项所述的变压器温度测量系统。
26.本发明实施例的一种变压器温度测量系统，包括电阻式测温探头、数字显示模块以及连接器，电阻式测温探头与数字显示模块通过连接器电连接，电阻式测温探头设置于变压器的油液中，数字显示模块包括电源子模块、变送器、信号处理子模块以及数码管，变送器分别与连接器和信号处理子模块连接，信号处理子模块与数码管连接，电源子模块分别与变送器和信号处理子模块连接，变送器用于在电阻式测温探头感应到油液的温度时输出模拟信号到信号处理子模块，信号处理子模块用于根据模拟信号驱动数码管显示温度数值。一方面，通过数码管来显示温度数值，方便工作人员直接读取变压器温度，避免通过指针表读取数值时的误差，可及时发现变压器温度升高的情况，实现数码管显示的温度数值随变压器油液温度变化而变化，另一方面，电阻式测温探头、数字显示模块通过连接器分隔和连接，当其中某一部件故障时，可单独对该部件进行拆卸更换，不需要将变压器停电且将测温装置全部拆除更换，节约了资源，同时减少了停电的次数，给现场运维人员维护工作带来便利。
附图说明
27.图1为本发明实施例一提供的一种变压器温度测量系统结构框图；
28.图2为本发明实施例一提供的另一种变压器温度测量系统结构框图；
29.图3是本发明实施例一提供的一种信号处理子模块结构框图；
30.图4为本发明实施例一提供的另一种信号处理子模块结构框图；
31.图5为本发明实施例二提供的一种变压器的结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便
于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
33.实施例一
34.参照图1，示出了本发明实施例一提供的一种变压器温度测量系统的结构框图，该变压器温度测量系统可以包括：电阻式测温探头10、数字显示模块30以及连接器20，电阻式测温探头10与数字显示模块30通过连接器20电连接。
35.电阻式测温探头一般为热敏电阻材质，利用热敏电阻材质的阻值会随着温度的增加而线性增加或者降低的特性，通过测量电阻式测温探头阻值或与阻值相关的其他参数来得到目标物的温度值。电阻式测温探头主要包括铂热电阻pt100，铂热电阻pt1000，铜热电阻cu50，鉴于金属铂材料化学稳定性好、能耐高温高湿，可适用于本技术中电阻式测温探头10需置放于变压器的油液中的场景，因此，在本实施例中，可以采用铂热电阻pt100或pt1000。
36.在具体的实现中，电阻式测温探头10设置于变压器的油液中，用于感应变压器的油液的温度得到电阻信号，然后通过连接器20将电阻信号传输给数字显示模块30，由数字显示模块30依据该电阻信号来计算得到对应的数值，并显示出该数值，即变压器中油液的温度值，由于电阻式测温探头10的电阻信号随着油液温度的变化而变化，则数字显示模块30端根据电阻信号计算得到的温度数值也是相应变化的，即，实现了根据变压器油液的温度来显示温度数值。
37.其中，连接器20可以为电缆等具备电连接和信号传输功能的器件，例如，连接器20可以为设置有插头的连接柱，电阻式测温探头10和数字显示模块30可分别插接于连接器20上形成电连接。通过连接器20来分隔以及连接电阻式测温探头10与数字显示模块30，当电阻式测温探头10与数字显示模块30中任意一器件发生损坏时，可以对损坏的器件进行单方面更换，避免如传统的一体式温度测量表那样，需要将整个温度测量系统替换，操作简单，替换速度快，避免耽误应更换温度测量系统而停止使用变压器，减少了停电时间。
38.在本实施例中，电阻式测温探头10的插入深度可达到120mm以上，其能够正确反映变压器的实际温度，减小由于电阻式测温10探头插入深度不足导致温度测量温度误差。
39.其中，数字显示模块可以安装于变压器上或变压器附近便于工作人员读取数据的位置。
40.在本发明的一个可选实施例中，连接器20的接头为可拆卸式接头，可方便电阻式测温探头10和数字显示模块30连接或拆解，进一步为更换损坏的电阻式测温探头10或数字显示模块30提供了便利。
41.在本发明的一个可选实施例中，如图2所示，数字显示模块30可以包括电源子模块310、变送器320、信号处理子模块330以及数码管340，变送器320分别与连接器20和信号处理子模块330连接，信号处理子模块330与数码管340连接，电源子模块310分别与变送器320和信号处理子模块330连接。
42.变送器分为压力变送器、流量变送器、液位变送器、温度变送器等，各自将被测工艺参数，如压力、流量、液位、温度等物理量转换成相应的统一标准信号，并传送到指示记录仪、运算器和控制器等，在本实施例中，变送器320用于在电阻式测温探头10感应到油液的温度时输出模拟信号到信号处理子模块330，亦即将油液的温度转换为模拟信号并输出到信号处理子模块330。
43.在本实施例中，变送器320实质上是一个电桥装置，电阻式测温探头10作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，容易造成测量误差。因此，电阻式测温探头10可以采用三线制的接线方式，所谓三线制就是电源正端用一根线，信号输出正端用一根线，电源负端和信号负端共用一根线，消除连接导线电阻引起的测量误差。采用三线制接线方式，可以减小变送器320的体积和重量、并提高抗干扰性能、还可以简化变送器320的接线。
44.为了控制变送器320的模拟信号输出线性，变送器320还可以包括模拟输出单元(即反馈部分)，信号处理子模块330在根据模拟信号计算出温度值后，输出至数码管340进行显示，并同时输出至模拟输出单元，通过模拟输出单元产生线性模拟信号，模拟输出单元输出的模拟信号可以是电流信号或电压信号。
45.信号处理子模块330用于根据模拟信号驱动数码管340显示温度数值。
46.数码管是由多个发光二极管封装在一起组成8字型的半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管，共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(com)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极com接到 5v，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮，共阴数码管则与共阳极数码管的接线方式、亮灯控制方式均相反。本实施例中的数码管340可以为led数码管或lcd数码管。
47.信号处理子模块330相当于驱动数码管340显示数字的单片机，将变送器320输出的模拟信号转换为方波，以驱动数码管340显示与方波对应的字形。通过数码管340来显示温度数值，方便工作人员直接读取变压器中油液的温度，避免通过指针表读取数值时的误差，可及时发现变压器温度升高的情况。
48.在本发明的一个可选实施例中，如图3所示，信号处理子模块330包括a/d转换单元331、比较器332，控制逻辑单元333，a/d转换单元331分别与变送器320和比较器332连接，控制逻辑单元333分别与比较器332与数码管340连接，a/d转换单元331用于将模拟信号转换为数字信号，比较器332用于将数字信号与预设信号进行比较得到驱动信号，并将驱动信号发送给控制逻辑单元333，控制逻辑单元333用于依据驱动信号驱动数码管340显示温度数值。
49.模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，例如温度、电压、压力等都是随时间连续变化的模拟信号，但为了模拟信号只有在转换为相应的数字信号之后才能被计算机处理，因此，本实施例采用a/d转换单元331来将变送器320发送的模拟信号转换为数字信号，比较器332则将a/d转换单元331输出的数字信号与零电平进行比较，将比较结果作为控制逻辑单元333的驱动信号，以实现依据电阻信号转换得到的模拟信号、并根据模拟信号来进一步计算得到温度数值。
50.在本发明的一个可选实施例中，如图4所示，a/d转换单元331包括积分器3311和多个模拟开关3312，控制逻辑单元333分别与积分器3311、模拟开关3312连接，积分器3311作为a/d转换单元331的核心部分，在一个测量周期内，积分器3311将模拟信号与预设的基准电压进行积分得到数字信号，控制逻辑单元333还用于依据积分器3311的工作状态控制模拟开关3312的闭合。控制逻辑单元333识别a/d转换单元331的工作状态，适时发出控制信号，使各个模拟开关3312接通或断开，使得整个a/d转换单元331能循环进行。
51.在上述实施例的基础上，控制逻辑单元333还可以包括计数器、译码器和驱动器，计数器分别与积分器3311和译码器连接，译码器与数码管340连接，计数器对积分过程的时钟脉冲进行计数，得到输出编码，译码器则将输出编码译成数码管340七段笔画组成数字的逻辑电平，驱动器则将译码器输出的逻辑电平转换成方波，并依据该方波驱动数码管340显示相应的数值，该数值即为变压器中油液的温度。
52.在本发明的一个可选实施例中，控制逻辑单元333还用于在电源子模块310输入的电压值超过预设电压时产生溢出信号，并依据溢出信号驱动数码管340显示预设数值。当输入电压超量限时发出溢出信号，依据溢出信号控制数码管340的千位显示“1”，其余码全部熄灭，同时，也可以在电压超量时发出警报，提醒工作人员对电路进行检测。
53.在本发明的一个可选实施例中，电源子模块310为变送器320和信号处理子模块330提供电源，电源至少包括220v交流电源和24v直流电源中的一种。
54.其中，220v交流电源可以是变压器降低电压之后的市电，24v直流电源可以是蓄电池、干电池或直流发电机等。具体地，可根据变压器测量系统的需求来选取电源子模块310的电源，本发明不作限定。
55.在本发明的一个可选实施例中，如图2所示，变压器测量系统还包括电源驱动350，电源驱动350分别与电源子模块310、变送器320以及信号处理子模块330连接，电源驱动350用于将电源转换为预设的电压或电流，以为变送器320和信号处理子模块330以及数码管340供电。当数码管340的灯珠为led或lcd时，其驱动电应当是针对半导体器件的特性设计的直流电源，必须具备横流功能，因为灯珠通电后发热严重，属于正温度系数器件，温度越高电流越大，而电流过大会烧毁灯珠。电源驱动具备电路检测功能，例如，当若干组灯珠并联，其中一组烧毁断路时，电源驱动350会自动减小相应的供电电流，保证流过灯珠的电流不会因过大而烧毁灯珠。
56.为了详尽地展示整个系统中各模块、单元的连接关系和工作原理，现对本发明实施例的变压器温度测量系统描述如下：
57.电阻式测温探头10在感应到变压器的油液的温度时产生电阻信号，并通过连接器20将电阻信号发送至变送器320，变送器320将电阻信号转换为可以被计算机处理的模拟信号，并将该模拟信号发送至a/d转换单元331，a/d转换单元331通过积分器3311将该模拟信号转换为数字信号，并在模拟开关3312闭合时将该数字信号将该数字信号发送给比较器332，比较器332则将数字信号与零电平进行比较，得到驱动信号，控制逻辑单元333则将该驱动信号译成可驱动数码管340显示数值的方波，该数值即为变压器的油液的温度数值。
58.另一方面，电源子模块310经电源驱动350将电源转换为各模块所需的电源，电源子模块310可以为变送器320和信号处理子模块330进行供电，数码管340与信号处理子模块330电连接，因此，电源子模块310页可以为数码管340供电。
59.本实施例一种变压器温度测量系统，包括电阻式测温探头、数字显示模块以及连接器，电阻式测温探头与数字显示模块通过连接器电连接，电阻式测温探头设置于变压器的油液中，数字显示模块包括电源子模块、变送器、信号处理子模块以及数码管，变送器分别与连接器和信号处理子模块连接，信号处理子模块与数码管连接，电源子模块分别与变送器和信号处理子模块连接，变送器用于在电阻式测温探头感应到油液的温度时输出模拟信号到信号处理子模块，信号处理子模块用于根据模拟信号驱动数码管显示温度数值。一
方面，通过数码管来显示温度数值，方便工作人员直接读取变压器温度，实现数码管显示的温度数值随变压器油液温度变化而变化，避免通过指针表读取数值时的误差，可及时发现变压器温度升高的情况，另一方面，电阻式测温探头、数字显示模块通过连接器分隔和连接，当其中某一部件故障时，可单独对该部件进行拆卸更换，不需要将变压器停电且将测温装置全部拆除更换，节约了资源，同时减少了停电的次数，给现场运维人员维护工作带来便利。
60.实施例二
61.图5为本发明实施例二提供的一种变压器，具体可以包括变压器40本体、电阻式测温探头10、数字显示模块30以及连接器20，电阻式测温探头10与数字显示模块30通过连接器20电连接，变压器40包括油箱50，油箱50中装有油液，电阻式测温探头10设置于油箱50的油液中，电阻式测温探头10感应到油液的温度时，其产生的电阻信号随温度变化而变化，并将产生的电阻信号通过连接器20发送至数字显示模块30，数字显示模块30用于根据电阻信号显示计算并显示相应的数值，即变压器40的油液的温度数值。
62.本发明实施例所提供的变压器可通过本发明实施例一所提供的变压器温度测量系统来测量温度，具备与系统相应的功能模块和有益效果。
63.需要说明的是，上述变压器温度测量系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
64.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。