CN203535514U - 一种具有自检测功能的干式变压器温度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，包括温度检测转换单元、键盘显示单元、故障处理单元、主控制单元、输出控制单元、冷却风机单元、继电器状态检测单元、风机状态检测单元；其中主控制单元分别与温度检测转换单元、键盘显示单元、输出控制单元、继电器状态检测单元、风机状态检测单元、故障处理单元相连；继电器状态检测单元与输出控制单元相连；冷却风机单元与输出控制单元相连；风机状态检测单元与冷却风机单元相连。本实用新型能够对输出控制单元中的继电器触点的开合状态、冷却风机单元中的风机运行状态进行检测，一旦继电器或风机出现故障会及时发出警报并通过LED提示故障信息，提高了设备的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种干式变压器温度控制装置，特别涉及一种能够检测冷却风机工作状态和控制冷却风机起动、停止的继电器的工作状态的温度控制装置，属于自动控制技术领域。
背景技术
干式变压器有广泛的应用场所，干式变压器温度控制装置是干式变压器工作时不可或缺的一种装置。温度控制装置与干式变压器安装于同一柜体当中，工作环境恶劣特别是夏秋季节环境温度很高。控制冷却风机起动、停止的继电器一般采用密闭式的继电器，在恶劣环境下继电器触点会出现故障，不闭合或闭合后不能断开。这种故障造成风机不工作使得变压器温升升高直到超温报警，或者是风机一直工作缩短其使用寿命。另一方面，冷却风机运行是否正常直接影响到干式变压器的温升是否合理，目前被应用的干式变压器温度控制装置只是根据变压器温度高低控制继电器实现风机的起停，而对冷却风机的运行情况没有检测措施，实际运行时若风机故障停止则变压器温升上升直至超温报警。上述情况出现的超温报警或高温跳闸的误动作，会给报警或跳闸的原因分析带来困难，并威胁到变压器的安全运行。
本实用新型设计的干式变压器温度控制装置，可以对继电器触点的开合状态、风机运行状态进行检测，一旦继电器或风机出现故障会及时报警解决了上述问题，提高了设备的可靠性。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是解决目前技术的不足之处，提供一种能够检测控制风机运行的继电器触点状态和风机运行状态的干式变压器温度控制装置。该装置采用PT100铂电阻采集干式变压器的绕组温度信号，温度信号经过滤波放大电路、AD转换电路送入单片机。通过将干式变压器绕组温度与绕组温度设定值的比较，当检测温度超过温度设定值时，单片机发出信号控制继电器接通横流冷却风机，实现对干式变压器绕组的温度控制。本发明还设计了继电器状态检测电路和风机运行状态检测电路，如果继电器触点失效或者风机失效，设计的电路会发信号给单片机，单片机通过声光报警电路或跳闸电路实现对干式变压器的超温保护。
本实用新型的技术方案为：
一种具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，包括温度检测转换单元、键盘显示单元、故障处理单元、主控制单元、输出控制单元、冷却风机单元、继电器状态检测单元、风机状态检测单元；其中主控制单元分别与温度检测转换单元、键盘显示单元、输出控制单元、继电器状态检测单元、风机状态检测单元、故障处理单元相连；继电器状态检测单元与输出控制单元相连；冷却风机单元与输出控制单元相连；风机状态检测单元与冷却风机单元相连。
所述的温度检测转换单元包括温度检测电路、滤波放大电路和模数转换电路；其中温度检测电路采用Pt100铂电阻，滤波放大电路采用运算放大器LM358，它们串联连接，共有三组；即每一组的Pt100铂电阻输入端测量干式变压器的一相绕组的温度，Pt100铂电阻的输出端连接一支运算放大器LM358的输入端，3支运算放大器LM358的输出端与模数转换电路的3个输入端相连接，模数转换电路为8位逐次逼近转换器ADC0809，ADC0809的输出端与主控制单元的89C52单片机相连接。
所述的主控制单元采用89C52单片机；89C52分别与温度检测转换单元中的ADC0809输出端、键盘显示单元中的按键及LED、故障处理单元中的光电耦合器输入端、输出控制单元中的光电耦合器输入端、继电器状态检测单元7中的光电耦合器输出端、风机状态检测单元中的光电耦合器输出端相连接。
所述的键盘显示单元，包括独立式按键、LED；按键、LED分别与主控制单元中的89C52连接；
所述的故障处理单元，包括第一光电耦合器、第一三极管、蜂鸣器、继电器K1，用于产生声光报警信号并处理故障；其中第一光电耦合器输入端与主控制单元的89C52单片机相连接，第一光电耦合器输出端通过电阻与第一三极管基极连接，蜂鸣器线圈和继电器K1线圈并联后一端与第一三极管集电极相连另一端与电源相连，第一三极管发射极接地，继电器K1的常开或常闭触点串接在干式变压器高压侧通断电控制回路中。
所述的输出控制单元，包括第二光电耦合器、第二三极管、继电器K2，用于控制冷却风机的起动与停止；冷却风机单元，包括横流冷却风机，用于给干式变压器降温；其中第二光电耦合器输入端与主控制单元的89C52单片机相连接，第二光电耦合器输出端通过电阻与第二三极管基极连接，第二三极管集电极与继电器K2线圈的一端连接，继电器K2线圈的另一端与直流电源相连，第二三极管发射极接地；继电器K2的常开触点一端与220V交流电源相连，另一端连接冷却风机单元中的横流冷却风机的一端，横流冷却风机的另一端连接到220V交流电源。
所述的继电器状态检测单元，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、稳压管D3、第三光电耦合器U3；其中，电阻R1和电容C1组成阻容降压电路，二极管D1、二极管D2、电容C2、稳压管D3、电阻R2组成整流滤波电路；输出控制单元中的继电器K2的常开触点与冷却风机单元中的横流冷却风机串联于电源L线与N线之间；电阻R1和电容C1并联后一端与输出控制单元中的继电器K2常开触点和冷却风机单元中的横流冷却风机交点处相连，另一端与二极管D1的阴极及二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与电阻R2的一端及电容C2的正极相连，二极管D1的阳极及电容C2的阴极与N线相连，电阻R2的另一端与稳压管D3的阴极及第三光电耦合器U3的1脚相连，稳压管D3的阳极及第三光电耦合器U3的2脚与N线相连；第三光电耦合器U3的4脚与电阻R3的一端及主控制单元2中的89C52单片机的IO口相连，电阻R3的另一端与5V电源相连，第三光电耦合器U3的3脚与直流地相连。
所述的风机状态检测单元，包括电流互感器T1、电阻R4、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电容C3、第四光电耦合器U4；其中电流互感器T1、电阻R4、二极管D4、D5、D6、D7和电容C3组成整流滤波电路，第四光电耦合器U4组成隔离电路；输出控制单元中的继电器K1常开触点与冷却风机单元中的横流冷却风机串联于电源L线与N线之间组成回路；电流互感器T1连接在该回路中，电流互感器T1输出连接电阻R4的两端，电阻R4一端与二极管D4的阳极及二极管D5的阴极连接，电阻R4另一端与二极管D6的阳极及二极管D7的阴极连接；二极管D4、D6的阴极与电容C3的正极、第四光电耦合器U4的1脚连接。二极管D5、D7的阳极与电容C3的负极、第四光电耦合器U4的2脚连接。第四光电耦合器U4的4脚与电阻R5的一端及主控制单元2中的89C52单片机的IO口相连，电阻R5的另一端与5V电源相连，第四光电耦合器U4的3脚与直流地相连。
所述的具有自检测功能的干式变压器温度控制装置的工作方法，其步骤包括：
（1）、装置上电开机，单片机自检，自检通过后启动温度信号的AD转换；
（2）、各个通道的AD转换完成后扫描按键，若有按键被按下进入按键处理程序，若无按键被按下将检测到的变压器绕组温度与80℃作比较；
（3）、若绕组温度低于80℃此时风机不需要运行，检测控制风机通电的继电器触点的闭合情况，如果继电器触点处于断开状态则程序返回AD转换，如果继电器触点处于闭合状态说明继电器出现故障装置发出声光报警；
（4）、若绕组温度高于80℃此时风机需要运行，检测控制风机通电的继电器触点的闭合情况，如果继电器触点处于闭合状态则程序继续检测风机是否运行，如果风机没有运行说明风机出现故障装置启动声光报警；
（5）、如果风机正常运行，程序继续判断绕组温度是否超过130℃，如果绕组温度超过130℃装置启动声光报警，程序继续判断绕组温度是否超过150℃，如果绕组温度超过150℃装置启动跳闸将变压器与电网脱离同时发出声光报警；
（6）、如果风机正常运行，程序继续判断绕组温度是否超过130℃，如果绕组温度没有超过130℃，程序转入AD转换。
本实用新型的有益效果是装置能够对输出控制单元中的继电器触点的开合状态、冷却风机单元中的风机运行状态进行检测，一旦继电器或风机出现故障会及时发出警报，提高了设备的可靠性。
控制冷却风机起动、停止的继电器一般采用密闭式的继电器，在恶劣环境下继电器触点会出现故障，未闭合或闭合后不能断开。这种故障造成风机不工作使得变压器温升升高直到超温报警，或者是风机一直工作缩短其使用寿命。另一方面，冷却风机运行是否正常直接影响到干式变压器的温升是否合理，目前被应用的干式变压器温度控制装置只是根据变压器温度高低控制继电器实现风机的起停，而对冷却风机的运行情况没有检测措施，实际运行时若风机故障停止则变压器温升上升直至超温报警。上述情况出现的超温报警或高温跳闸的误动作，会给报警或跳闸的原因分析带来困难，并威胁到变压器的安全运行。
附图说明
图1是本实用新型的电路结构框图；
图2是继电器状态检测单元的电路图；
图3是风机状态检测单元的电路图；
图4是具有自检测功能的干式变压器温度控制装置的程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。一种干式变压器温度控制装置其电路结构如图1所示，包括温度检测转换单元1、键盘显示单元2、故障处理单元3、主控制单元4、输出控制单元5、冷却风机单元6、继电器状态检测单元7、风机状态检测单元8；其中主控制单元4分别与温度检测转换单元1、键盘显示单元2、输出控制单元5、继电器状态检测单元7、风机状态检测单元8、故障处理单元3相连；继电器状态检测单元7与输出控制单元5相连；冷却风机单元6与输出控制单元5相连；风机状态检测单元8与冷却风机单元6相连。
温度检测转换单元1包括温度检测电路、滤波放大电路和模数转换电路；其中温度检测电路采用Pt100铂电阻、滤波放大电路采用运算放大器LM358它们串联连接，共有三组；即每一组的Pt100铂电阻输入端测量干式变压器的一相绕组的温度，Pt100铂电阻的输出端连接一支运算放大器LM358的输入端，3支运算放大器LM358的输出端与模数转换电路的3个输入端相连接，模数转换电路为8位逐次逼近转换器ADC0809，ADC0809的输出端与主控制单元4的89C52单片机相连接。由于上述组成，温度检测转换单元1将变压器温度值转换为数字信号输入主控制单元。
主控制单元4采用89C52单片机；89C52分别与温度检测转换单元1中的ADC0809输出端、键盘显示单元2中的按键及LED、故障处理单元3中的光电耦合器输入端、输出控制单元5中的光电耦合器输入端、继电器状态检测单元7中的光电耦合器输出端、风机状态检测单元8中的光电耦合器输出端相连接。
键盘显示单元2，包括独立式按键、LED，用于人机交互；按键、LED分别与主控制单元4中的89C52连接；
故障处理单元3，包括第一光电耦合器、第一三极管、蜂鸣器、继电器K1，用于产生声光报警信号并处理故障；其中第一光电耦合器输入端与主控制单元4的89C52单片机相连接，第一光电耦合器输出端通过电阻与第一三极管基极连接，蜂鸣器线圈和继电器K1线圈并联后一端与第一三极管集电极相连另一端与电源相连，第一三极管发射极接地，继电器K1的常开或常闭触点串接在干式变压器高压侧通断电控制回路中。
输出控制单元5，包括第二光电耦合器、第二三极管、继电器K2，用于控制冷却风机的起动与停止；冷却风机单元6，包括横流冷却风机，用于给干式变压器降温；其中第二光电耦合器输入端与主控制单元4的89C52单片机相连接，第二光电耦合器输出端通过电阻与第二三极管基极连接，第二三极管集电极与继电器K2线圈的一端连接，继电器K2线圈的另一端与直流电源相连，第二三极管发射极接地。继电器K2的常开触点一端与220V交流电源相连，另一端连接冷却风机单元6中的横流冷却风机的一端，横流冷却风机的另一端连接到220V交流电源。
图2所示为继电器状态检测单元7的电路原理图，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、稳压管D3、第三光电耦合器U3；其中，电阻R1和电容C1组成阻容降压电路，二极管D1、二极管D2、电容C2、稳压管D3、电阻R2组成整流滤波电路；输出控制单元5中的继电器K2的常开触点与冷却风机单元6中的横流冷却风机串联于电源L线与N线之间；电阻R1和电容C1并联后一端与输出控制单元5中的继电器K2的常开触点和冷却风机单元6中的横流冷却风机交点处相连，另一端与二极管D1的阴极及二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与电阻R2的一端及电容C2的正极相连，二极管D1的阳极及电容C2的阴极与N线相连，电阻R2的另一端与稳压管D3的阴极及第三光电耦合器U3的1脚相连，稳压管D3的阳极及第三光电耦合器U3的2脚与N线相连。第三光电耦合器U3的4脚与电阻R3的一端及主控制单元2中的89C52单片机的IO口相连，电阻R3的另一端与5V电源相连，第三光电耦合器U3的3脚与直流地相连。
当主控制单元4发出指令使输出控制单元5中的继电器K2常开触点闭合，则冷却风机单元6中的横流冷却风机开始运行。此时，继电器状态检测单元7得电工作，经过阻容降压、整流稳压后光电耦合器U3导通，此时光电耦合器U3的4脚为低电平。当主控制单元4发出指令使输出控制单元5中的继电器K2常开触点断开，此时光电耦合器U3的4脚为高电平。将光电耦合器U3的4脚的电平信号送入单片机IO口就可以判断继电器触点的工作状态是否与主控制单元4所发出指令一致，若继电器出现故障则主控制单元4可以通过故障处理单元3发出声光警报。
图3所示为风机状态检测单元8的电路原理图，包括电流互感器T1、电阻R4、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电容C3、第四光电耦合器U4。其中电流互感器T1、电阻R4、二极管D4、D5、D6、D7和电容C3组成整流滤波电路，第四光电耦合器U4组成隔离电路。输出控制单元5中的继电器K2的常开触点与冷却风机单元6中的横流冷却风机串联于电源L线与N线之间组成回路。电流互感器T1连接在该回路中，电流互感器T1输出连接电阻R4的两端，电阻R4一端与二极管D4的阳极及二极管D5的阴极连接，电阻R4另一端与二极管D6的阳极及二极管D7的阴极连接。二极管D4、D6的阴极与电容C3的正极、第四光电耦合器U4的1脚连接。二极管D5、D7的阳极与电容C3的负极、第四光电耦合器U4的2脚连接。第四光电耦合器U4的4脚与电阻R5的一端及主控制单元2中的89C52单片机的IO口相连，电阻R5的另一端与5V电源相连，第四光电耦合器U4的3脚与直流地相连。
当主控制单元4发出指令使输出控制单元5中的继电器K2常开触点闭合，则冷却风机单元6中的横流冷却风机开始运行。此时，电流互感器T1中有电流流过，该电流流过电阻R4得到电压信号，该电压信号经过二极管D4、D5、D6、D7组成的整流桥和电容C3滤波输入第四光电耦合器U4，第四光电耦合器U4导通，此时第四光电耦合器U4的4脚为低电平信号。若横流冷却风机不运行则第四光电耦合器U4的4脚为高电平信号。将第四光电耦合器U4的4脚的电平信号送入单片机IO口就可以判断冷却风机的工作状态是否与主控制单元4所发出指令一致，若冷却风机出现故障则主控制单元4可以通过故障处理单元3发出声光警报。
图4为具有自检测功能的干式变压器温度控制装置的工作方法，其步骤包括：
1、装置上电开机，单片机自检，自检通过后启动温度信号的AD转换；
2、各个通道的AD转换完成后扫描按键，若有按键被按下进入按键处理程序，若无按键被按下将检测到的变压器绕组温度与80℃作比较；
3、若绕组温度低于80℃此时风机不需要运行，检测控制风机通电的继电器触点的闭合情况，如果继电器触点处于断开状态则程序返回AD转换，如果继电器触点处于闭合状态说明继电器出现故障装置发出声光报警。
4、若绕组温度高于80℃此时风机需要运行，检测控制风机通电的继电器触点的闭合情况，如果继电器触点处于闭合状态则程序继续检测风机是否运行，如果风机没有运行说明风机出现故障装置启动声光报警；
5、如果风机正常运行，程序继续判断绕组温度是否超过130℃，如果绕组温度超过130℃装置启动声光报警，程序继续判断绕组温度是否超过150℃，如果绕组温度超过150℃装置启动跳闸将变压器与电网脱离同时发出声光报警；
6、如果风机正常运行，程序继续判断绕组温度是否超过130℃，如果绕组温度没有超过130℃，程序转入AD转换。
通过上述装置的组成和运行过程，本实用新型不但实现了对干式变压器绕组温度的实时检测和及时对干式变压器绕组的冷却，并且能够检测控制冷却风机运行的继电器触点的工作状态以及冷却风机自身的工作状态，能够避免干式变压器因超温工作而损坏，提高了干式变压器运行的可靠性。
本实用新型未尽事宜为公知技术。
Claims (8)
1.一种具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，其特征为该装置包括温度检测转换单元、键盘显示单元、故障处理单元、主控制单元、输出控制单元、冷却风机单元、继电器状态检测单元、风机状态检测单元；其中主控制单元分别与温度检测转换单元、键盘显示单元、输出控制单元、继电器状态检测单元、风机状态检测单元、故障处理单元相连；继电器状态检测单元与输出控制单元相连；冷却风机单元与输出控制单元相连；风机状态检测单元与冷却风机单元相连。
2.如权利要求1所述的具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，其特征为所述的温度检测转换单元包括温度检测电路、滤波放大电路和模数转换电路；其中温度检测电路采用Pt100铂电阻，滤波放大电路采用运算放大器LM358，它们串联连接，共有三组；即每一组的Pt100铂电阻输入端测量干式变压器的一相绕组的温度，Pt100铂电阻的输出端连接一支运算放大器LM358的输入端，3支运算放大器LM358的输出端与模数转换电路的3个输入端相连接，模数转换电路为8位逐次逼近转换器ADC0809，ADC0809的输出端与主控制单元的89C52单片机相连接。
3.如权利要求1所述的具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，其特征为所述的主控制单元采用89C52单片机；89C52分别与温度检测转换单元中的ADC0809输出端、键盘显示单元中的按键及LED、故障处理单元中的光电耦合器输入端、输出控制单元中的光电耦合器输入端、继电器状态检测单元7中的光电耦合器输出端、风机状态检测单元中的光电耦合器输出端相连接。
4.如权利要求1所述的具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，其特征为所述的键盘显示单元，包括独立式按键、LED；按键、LED分别与主控制单元中的89C52连接。
5.如权利要求1所述的具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，其特征为所述的故障处理单元，包括第一光电耦合器、第一三极管、蜂鸣器、继电器K1，用于产生声光报警信号并处理故障；其中第一光电耦合器输入端与主控制单元的89C52单片机相连接，第一光电耦合器输出端通过电阻与第一三极管基极连接，蜂鸣器线圈和继电器K1线圈并联后一端与第一三极管集电极相连另一端与电源相连，第一三极管发射极接地，继电器K1的常开或常闭触点串接在干式变压器高压侧通断电控制回路中。
6.如权利要求1所述的具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，其特征为所述的输出控制单元，包括第二光电耦合器、第二三极管、继电器K2，用于控制冷却风机的起动与停止；冷却风机单元，包括横流冷却风机，用于给干式变压器降温；其中第二光电耦合器输入端与主控制单元的89C52单片机相连接，第二光电耦合器输出端通过电阻与第二三极管基极 连接，第二三极管集电极与继电器K2线圈的一端连接，继电器K2线圈的另一端与直流电源连接，第二三极管发射极接地；继电器K2的常开触点一端与220V交流电源相连，另一端连接冷却风机单元中的横流冷却风机的一端，横流冷却风机的另一端连接到220V交流电源。
7.如权利要求1所述的具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，其特征为所述的继电器状态检测单元，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、稳压管D3、第三光电耦合器U3；其中，电阻R1和电容C1组成阻容降压电路，二极管D1、二极管D2、电容C2、稳压管D3、电阻R2组成整流滤波电路；输出控制单元中的继电器K2的常开触点与冷却风机单元中的横流冷却风机串联于电源L线与N线之间；电阻R1和电容C1并联后一端与输出控制单元中的继电器K2的常开触点和冷却风机单元中的横流冷却风机交点处相连，另一端与二极管D1的阴极及二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与电阻R2的一端及电容C2的正极相连，二极管D1的阳极及电容C2的阴极与N线相连，电阻R2的另一端与稳压管D3的阴极及第三光电耦合器U3的1脚相连，稳压管D3的阳极及第三光电耦合器U3的2脚与N线相连；第三光电耦合器U3的4脚与电阻R3的一端及主控制单元2中的89C52单片机的IO口相连，电阻R3的另一端与5V电源相连，第三光电耦合器U3的3脚与直流地相连。
8.如权利要求1所述的具有自检测功能的干式变压器温度控制装置，其特征为所述的风机状态检测单元，包括电流互感器T1、电阻R4、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电容C3、第四光电耦合器U4；其中电流互感器T1、电阻R4、二极管D4、D5、D6、D7和电容C3组成整流滤波电路，第四光电耦合器U4组成隔离电路；输出控制单元中的继电器K2常开触点与冷却风机单元中的横流冷却风机串联于电源L线与N线之间组成回路；电流互感器T1连接在该回路中，电流互感器T1输出连接电阻R4的两端，电阻R4一端与二极管D4的阳极及二极管D5的阴极连接，电阻R4另一端与二极管D6的阳极及二极管D7的阴极连接；二极管D4、D6的阴极与电容C3的正极、第四光电耦合器U4的1脚连接，二极管D5、D7的阳极与电容C3的负极、第四光电耦合器U4的2脚连接，第四光电耦合器U4的4脚与电阻R5的一端及主控制单元2中的89C52单片机的IO口相连，电阻R5的另一端与5V电源相连，第四光电耦合器U4的3脚与直流地相连。
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2013
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