一种干式变压器温度监控系统及监控方法与流程

1.本发明属于变压器监控技术领域，具体涉及一种干式变压器温度监控系统及监控方法。


背景技术：

2.干式变压器温度控制系统是随干式变压器而发展的,它主要用于对干式变压器的保护,防止干式变压器温度过高而造成损坏。干式变压器温度控制系统是维护干式变压器运行的重要部件，它能有效防止变压器温升过高引发事故。干式变压器在运行中，遇到短路、过载、环境温度过高或冷却通风不够等情况时，就会过热，干式变压器绕组温度过高会导致变压器不能正常工作。因此，对变压器绕组的运行温度进行检测、驱动风机实现强迫风冷至关重要。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供的一种干式变压器温度监控系统及监控方法，以解决干式变压器温度控制过程复杂及其器温度监控系统功耗高的问题。
4.本发明技术方案为：
5.一种干式变压器温度监控系统，包括测温模块、温度监控模块和信号处理器模块和风机模块；
6.其中，所述信号处理器模块分别与所述测温模块、温度监控模块和风机模块连接；
7.所述测温模块用于采集干式变压器绕组的温度信号，所述温度监控模块用于生成预测温度，并根据预测温度发送温度控制指令；所述信号处理器模块用于收集所述测温模块发送的温度信号，并发送至温度监控模块，还用于根据温度监控模块的指令控制风机模块；所述风机模块用于降低干式变压器的温度。
8.进一步地：所述测温模块包括若干铂电阻温度传感器；每个所述铂电阻温度传感器安装于干式变压器的绕组中；
9.所述风机模块具体为干式变压器冷却风机。
10.进一步地：所述信号处理器模块包括依次连接的信号放大子模块、ad转换器和单片机子模块；所述信号放大子模块还与每个所述铂电阻温度传感器连接；所述单片机子模块还分别与所述温度监控模块和风机模块连接。
11.信号放大子模块将信号放大后直接输入至ad转换器，可以避免了共模干扰，提高了信号处理器模块的抗干扰能力。
12.进一步地：所述信号放大子模块具体为信号放大电路，所述信号放大电路的第一输入端和第二输入端均与每个所述铂电阻温度传感器连接，所述信号放大电路的第一输出端和第二输出端均与所述ad转换器连接；
13.所述信号放大电路包括npn型三极管q1、npn型三极管q2、npn型三极管q3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻
r12、电阻r13、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、接地电容c9和电容c10；
14.其中，所述电容c1的一端与所述电容c2的一端连接并作为所述信号放大电路的第一输入端，所述电容c1的另一端分别与所述电阻r2的一端、电阻r4的一端、电容c3的一端、电阻r7的一端、电阻r9的一端、电容c5的一端、电阻r11的一端、电阻r12的一端、电容c7的一端和电容c10的一端连接，所述电容c1的另一端作为所述信号放大电路的第二输入端，所述电容c2的另一端分别与所述电阻r1的一端、电阻r2的另一端、电阻r5的一端和npn型三极管q1的基极连接，所述电阻r5的另一端与所述电容c8的一端连接，所述电阻r1的另一端分别与所述电阻r3的一端、电阻r6的一端、电阻r8的一端、电阻r10的一端、电阻r13的一端、npn型三极管q3的集电极、电容c8的另一端和电容c10的一端连接，所述电阻r13的另一端分别与vcc电源和接地电容c9连接，所述npn型三极管q1的集电极分别与所述电阻r3的另一端和电容c4的一端连接，所述npn型三极管q1的发射极分别与所述电阻r4的另一端和电容c3的另一端连接；所述电容c4的另一端分别与所述电阻r6的另一端、电阻r7的另一端和npn型三极管q2的基极连接，所述npn型三极管q2的集电极分别与所述电阻r8的另一端和电容c6的一端连接，所述npn型三极管q2的发射极分别与所述电阻r9的另一端和电容c5的另一端连接，所述电容c6的另一端分别与所述电阻r10的另一端、电阻r11的另一端和npn型三极管q3的基极连接，所述npn型三极管q3的发射极分别与所述电阻r12的另一端和电容c7的另一端连接；所述电容c10的一端作为所述信号放大电路的第一输出端，所述电容c10的另一端作为所述信号放大电路的第二输出端。
15.本发明的放大电路可以将输入信号进行不失真放大。
16.一种干式变压器温度监控方法，包括以下步骤：
17.s1、采集干式变压器的绕组温度值，并将其发送至温度监控模块；
18.s2、通过温度监控模块接收绕组温度值生成温度控制指令，并将其发送至信号处理器模块；
19.s3、通过信号处理器模块接收温度控制指令，控制风机模块，降低干式变压器的温度。
20.进一步地：所述步骤s1具体为：
21.s11、根据测温模块采集干式变压器的温度信号，并将其发送至信号处理器模块；
22.s12、通过信号处理器模块处理温度信号生成绕组温度值，并将其发送至温度监控模块。
23.进一步地：所述步骤s2包括以下分步骤：
24.s21、根据绕组温度值制作输入样本集，并将其输入bp神经网络；
25.s22、通过bp神经网络处理输入样本，得到预测温度值；
26.s23、根据预测温度值确定温度控制指令，并将其发送至信号处理器模块。
27.上述进一步方案的有益效果为：通过bp神经网络计算预测温度值，可以得到精确的预测温度。
28.进一步地：所述步骤s21中，所述输入样本集具体为a＝[a1,a2,
…
,an]，其中aj为第j个输入样本子集，其中j＝1,2,
…
,n，n为干式变压器绕组总数；且aj具体为在设定时间范围内第j个干式变压器绕组的温度值；
[0029]
所述步骤s22中，得到预测温度值yj的表达式具体为：
[0030][0031]
式中，w
qm
为神经元q到神经元m的权值，其中，神经元q为bp神经网络输入层的神经元，s为bp神经网络输入层神经元的总数，神经元m为bp神经网络隐藏层的神经元；f(
·
)为激活函数；为性能指标函数，其表达式具体为：
[0032][0033]
式中，u为干式变压器输出电压，λ为干式变压器放热系数，cosφ为干式变压器功率因数；
[0034]
所述步骤s23中，温度控制指令包括风机启动信号和风机停止信号；
[0035]
所述步骤s23具体为：设定干式变压器的第一温度阈值和第二温度阈值，根据预测温度值计算平均温度，当平均温度高于第一温度阈值时，则发送风机启动信号至信号处理器模块；当平均温度低于第二温度阈值时，发送风机停止信号至信号处理器模块。
[0036]
上述进一步方案的好处为：根据实际使用的干式变压器设定温度阈值，防止干式变压器工作过程中温度过高造成损坏。
[0037]
本发明的有益效果为：
[0038]
(1)本发明可以实现干式变压器的绕组温度检测，并进行干式变压器的温度控制，及时开启风机模块降温，防止干式变压器温度过高而发生故障。
[0039]
(2)本发明通过计算预测温度值，并依据预测温度值降低干式变压器温度，操作且性能可靠，在降低干式变压器温度的过程中大大降低了风机模块的功耗，降低了干式变压器温度监控系统的成本。
附图说明
[0040]
图1为一种干式变压器温度监控系统的结构框图；
[0041]
图2为信号放大子模块的原理图；
[0042]
图3为一种干式变压器温度监控方法的流程框图。
具体实施方式
[0043]
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0044]
实施例1：
[0045]
如图1所示，在本发明的一个实施例中，一种干式变压器温度监控系统，包括测温模块、温度监控模块和信号处理器模块和风机模块；
[0046]
其中，所述信号处理器模块分别与所述测温模块、温度监控模块和风机模块连接；
[0047]
所述测温模块用于采集干式变压器绕组的温度信号，所述温度监控模块用于生成
预测温度，并根据预测温度发送温度控制指令；所述信号处理器模块用于收集所述测温模块发送的温度信号，并发送至温度监控模块，还用于根据温度监控模块的指令控制风机模块；所述风机模块用于降低干式变压器的温度。
[0048]
所述测温模块包括若干铂电阻温度传感器；每个所述铂电阻温度传感器安装于干式变压器的绕组中；铂电阻温度传感器用于测量干式变压器绕组的温度值。
[0049]
所述风机模块具体为干式变压器冷却风机，干式变压器冷却风机用于降低干式变压器的温度。
[0050]
所述信号处理器模块包括依次连接的信号放大子模块、ad转换器和单片机子模块；所述信号放大子模块还与每个所述铂电阻温度传感器连接；所述单片机子模块还分别与所述温度监控模块和风机模块连接。
[0051]
信号放大子模块将信号放大后直接输入至ad转换器，可以避免了共模干扰，提高了信号处理器模块的抗干扰能力。
[0052]
所述信号放大子模块具体为信号放大电路，所述信号放大电路的第一输入端和第二输入端均与每个所述铂电阻温度传感器连接，所述信号放大电路的第一输出端和第二输出端均与所述ad转换器连接；
[0053]
如图2所示，所述信号放大电路包括npn型三极管q1、npn型三极管q2、npn型三极管q3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、接地电容c9和电容c10；
[0054]
其中，所述电容c1的一端与所述电容c2的一端连接并作为所述信号放大电路的第一输入端，所述电容c1的另一端分别与所述电阻r2的一端、电阻r4的一端、电容c3的一端、电阻r7的一端、电阻r9的一端、电容c5的一端、电阻r11的一端、电阻r12的一端、电容c7的一端和电容c10的一端连接，所述电容c1的另一端作为所述信号放大电路的第二输入端，所述电容c2的另一端分别与所述电阻r1的一端、电阻r2的另一端、电阻r5的一端和npn型三极管q1的基极连接，所述电阻r5的另一端与所述电容c8的一端连接，所述电阻r1的另一端分别与所述电阻r3的一端、电阻r6的一端、电阻r8的一端、电阻r10的一端、电阻r13的一端、npn型三极管q3的集电极、电容c8的另一端和电容c10的一端连接，所述电阻r13的另一端分别与vcc电源和接地电容c9连接，所述npn型三极管q1的集电极分别与所述电阻r3的另一端和电容c4的一端连接，所述npn型三极管q1的发射极分别与所述电阻r4的另一端和电容c3的另一端连接；所述电容c4的另一端分别与所述电阻r6的另一端、电阻r7的另一端和npn型三极管q2的基极连接，所述npn型三极管q2的集电极分别与所述电阻r8的另一端和电容c6的一端连接，所述npn型三极管q2的发射极分别与所述电阻r9的另一端和电容c5的另一端连接，所述电容c6的另一端分别与所述电阻r10的另一端、电阻r11的另一端和npn型三极管q3的基极连接，所述npn型三极管q3的发射极分别与所述电阻r12的另一端和电容c7的另一端连接；所述电容c10的一端作为所述信号放大电路的第一输出端，所述电容c10的另一端作为所述信号放大电路的第二输出端。
[0055]
实施例2：
[0056]
本实施例针对一种干式变压器温度监控系统的方法；
[0057]
如图3所示，在本实施例中，一种干式变压器温度监控方法，包括以下步骤：
[0058]
s1、采集干式变压器的绕组温度值，并将其发送至温度监控模块；
[0059]
s2、通过温度监控模块接收绕组温度值生成温度控制指令，并将其发送至信号处理器模块；
[0060]
s3、通过信号处理器模块接收温度控制指令，控制风机模块，降低干式变压器的温度。
[0061]
所述步骤s1具体为：
[0062]
s11、根据测温模块采集干式变压器的温度信号，并将其发送至信号处理器模块；
[0063]
s12、通过信号处理器模块处理温度信号生成绕组温度值，并将其发送至温度监控模块。
[0064]
所述步骤s2包括以下分步骤：
[0065]
s21、根据绕组温度值制作输入样本集，并将其输入bp神经网络；
[0066]
s22、通过bp神经网络处理输入样本，得到预测温度值；
[0067]
s23、根据预测温度值确定温度控制指令，并将其发送至信号处理器模块。
[0068]
所述步骤s21中，所述输入样本集具体为a＝[a1,a2,
…
,an]，其中aj为第j个输入样本子集，其中j＝1,2,
…
,n，n为干式变压器绕组总数；且aj具体为在设定时间范围内第j个干式变压器绕组的温度值；
[0069]
输入样本子集aj可以反映设定时间范围内第j个干式变压器绕组的温度变化，可以将其作为依据通过bp神经网络处理得到第j个干式变压器绕组的预测温度值；
[0070]
所述步骤s22中，得到预测温度值yj的表达式具体为：
[0071][0072]
式中，w
qm
为神经元q到神经元m的权值，其中，神经元q为bp神经网络输入层的神经元，s为bp神经网络输入层神经元的总数，神经元m为bp神经网络隐藏层的神经元；f(
·
)为激活函数；为性能指标函数，其表达式具体为：
[0073][0074]
式中，u为干式变压器输出电压，λ为干式变压器放热系数，cosφ为干式变压器功率因数；
[0075]
所有的干式变压器绕组的预测温度值可以反映了干式变压器的整体温度情况，根据实际使用的干式变压器设定温度阈值，防止干式变压器工作过程中温度过高造成损坏。
[0076]
通过bp神经网络计算预测温度值，可以得到精确的预测温度。
[0077]
所述步骤s23中，温度控制指令包括风机启动信号和风机停止信号；
[0078]
所述步骤s23具体为：设定干式变压器的第一温度阈值和第二温度阈值，根据预测温度值计算平均温度，当平均温度高于第一温度阈值时，则发送风机启动信号至信号处理器模块；当平均温度低于第二温度阈值时，发送风机停止信号至信号处理器模块。
[0079]
实施例3：
[0080]
本实施例针对信号处理器模块基于预测温度值第二种降低干式变压器绕组的温度方法。
[0081]
在本实施例中，风机模块设置若干个干式变压器冷却风机，每个干式变压器冷却风机均根据对应的干式变压器绕组判断是否启动，每个干式变压器冷却风机均通过信号处理器模块控制启动和关闭；温度监控模块根据设定的干式变压器绕组的预测升温均值，发送温度控制指令至信号处理器模块，控制对应的干式变压器冷却风机启动和关闭；
[0082]
其中，干式变压器绕组预测升温均值g的表达式具体为：
[0083][0084]
式中，yi为第i个干式变压器绕组的预测温度值，ai为第i个干式变压器绕组当前的温度值，c为划分的干式变压器绕组的总数；
[0085]
在本实施例中，设置升温阈值t，根据计算每个干式变压器冷却风机对应的干式变压器绕组的预测升温均值g，若预测升温均值g大于升温阈值t，则发送温度控制指令启动对应的干式变压器冷却风机，否则，对应的干式变压器冷却风机不启动；
[0086]
根据预测升温均值g和升温阈值t的差值设定干式变压器冷却风机的启动时间，保证干式变压器冷却风机及时将干式变压器绕组温度降低。
[0087]
本实施例的有益效果为：本发明将干式变压器绕组根据干式变压器冷却风机划分为多组，通过设定预测升温均值控制对应的干式变压器冷却风机启动，在保证干式变压器降低到安全温度的同时，根据预测升温均值g和升温阈值t控制干式变压器冷却风机启动时间，最大限度的节省了风机模块的功耗，达到节能减耗的目的。
[0088]
本发明可以实现干式变压器的绕组温度检测，并进行干式变压器的温度控制，及时开启风机模块降温，防止干式变压器温度过高而发生故障。
[0089]
本发明通过计算预测温度值，并依据预测温度值降低干式变压器温度，操作且性能可靠，在降低干式变压器温度的过程中大大降低了风机模块的功耗，降低了干式变压器温度监控系统的成本。