变压器用可编程数字式线圈温度计

　　0　引　言

　　实时测量变压器线圈温度十分重要,常规的液压—电热式线圈温度计(HWT)存在难以解决的问题。它的温度信号来自压力式温度计和精密CT,前者利用测温温包内液体的热胀冷缩驱动弹性元件以转动示温指针,后者获得的信号电流加热上述弹性元件来体现负载电流对线圈温度的影响,最后指针显示线圈温度。可见HWT的温度指示是基于机械结构的,有受环境影响大、测量结果的不确定性大、安装维护繁琐、制造工艺复杂以及综合成本高等缺陷。

　　HWT的整定由制造厂完成,很难保证每台变压器测量的准确性。HWT通过CT提供的模拟负载电流来体现负载对线圈温度的影响,不能区别不同线圈形式、器身绝缘形式和冷却方式下负载影响温度的差别。虽然HWT提供了可变电阻以适应不同级别的CT输入电流(2A,5A等),经过改造可得到对应于不同变压器结构的电阻档位,但实际并无此选择项;同时由于档位太多,其可变电阻阻值调整结果和机械结构测量结果的不确定性更大。即使两台变压器的结构形式相同,由于加工装配精度等不确定因素,负载电流对二者线圈温度影响的差别也很可能超出所允许的误差范围。

　　1　可编程数字线圈温度计(PDWT)工作原理

　　1.1　电路部分

　　PDWT电路部分工作原理见图1。PDWT的信号来源有热电阻、CT和冷却器开、停状态监测装置。其中热电阻安装在浸入变压器油的测温温包内,测量油箱顶层油温,相当于HWT毛细管端部的温包,测得的油温(电阻值)经A/D转换成数字信号。CT测量负载信号,其电流经A/D转换成数字信号再经译码单元输出即为线圈温度相对油箱顶层油温的差值,与热电阻的输出相加就得到线圈温度,最后显示和记录。因冷却器的开、停影响线圈的散热和温升,故与负载信号一起输入译码单元。

　　1.2　译码单元内部的逻辑关系

　　综上所述,译码单元内部的逻辑关系是PDWT的核心,考虑各种不确定因素对线圈温度的影响,可实测每台变压器在各种负荷电流下和冷却器的各种开、停状态下的线圈温度(具体测量可采用电阻法)和油箱顶层油温,得到一组CT电流冷却器开、停状态——线圈温升(对顶层油温)数值对,用矩阵形式表述就是:

　　[T] = [A][C] (1)

　　其中[C]是包含带有各种冷却器开、停状态标记的各种CT电流的单列矩阵(各元素低位字节为CT电流,高位字节为冷却器开、停状态,反之亦可),共n×m个元素(n为CT电流采样个数,m为冷却器开、停状态数); [T]包含与各种冷却器开、停状态下各CT电流相对应的线圈温升,也是n×m元素单列矩阵;矩阵[A]称为传递矩阵,是(n×m)×(n×m)对角矩阵,其主对角线上的各元素均为二进制数,具体数值由测量结果和换算单位决定。由式(1)可确定译码单元内部的逻辑关系,然后用编程器将此逻辑关系写入可编程逻辑器件(PLD)[1]得到对应于这台变压器的译码单元,其输入为CT电流输出和冷却器开、停状态,输出为与输入相对应的线圈温升(相对顶层油温)。