基于虚拟仪器技术的模糊热点温度分析仪

0　引言

电力变压器绕组低温过热不仅会影响变压器的使用寿命,还会给变压器的安全运行造成威胁。因此,实现变压器热点温度的准确测量和在线监测,才能保证用电系统的安全稳定运行。将模糊理论应用于虚拟仪器的设计,采用虚拟仪器的形式实现了电力变压器的热点温度在线监测系统。

1　系统的功能描述

虚拟热点温度监测系统是利用模糊测量原理构造的新型温度监测系统,能对电力变压器的热点温度值进行在线监测、记录、存储、动态显示、分析。

变压器的年平均温度为98℃时具有正常寿命,当超过和低于98℃时,变压器的寿命会降低和延长。变压器的热点温度允许限值为118℃.当变压器绕组的热点温度超过140℃时,不仅会影响变压器的使用寿命,还会对变压器的安全运行造成威胁。

根据系统实际要求,设计系统有以下功能:

(1)对20~140℃范围内的温度实时监测、记录、存储、动态显示、分析。

(2)对20~140℃范围内热点温度,根据设置自动给出相应的语言描述,为{非常低、低、正常、有点高、偏高、高、非常高}。

(3)当温度超过140℃的时候能够报警提示。

(4)能综合分析,并用波形显示指定时间周期变压器热点温度的变化趋势。

2　系统构成

2·1　系统的硬件组成

系统硬件由计算机、I/O接口设备、传感器及转换放大电路等组成。

(1)I/O接口设备为PCI-MIO-16E-4数据采集卡。该采集卡能够完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换。它有16个模拟量输入通道、8个数字量I/O口,分辨率为12位,满足测温要求。PCI-MIO-16E-4为插卡式结构,可将其直接插入PC机的标准总线扩展插槽内。

(2)传感器及转换放大电路。传感器采用吸收型光纤温度传感器,测温范围为0~200℃.将温度传感器埋入要测量的部位变压器线圈内,通过光纤可在测量室经光电转换和前置放大后,经数据采集卡传入计算机。需要进行多点测量时,则需要在许多点埋置温度传感器。图1为光电转换及放大电路原理图。光电转换元件采用Si-PIN光电二极管,由于它与系统中测温范围所要求的波谱范围一致,因此可以获得最佳转换效率。

2·2　系统结构及工作原理

系统结构原理框图如图2所示。系统首先实时测量传感器的数据,经光电转换和前置放大后,由PCI-MIO-16E-4数据采集卡将这些测量数据传入计算机并保存,温度信号值通过LabVIEW传递到Matlab script节点,然后就调用相应的Matlab程序进行模糊测量,并且将热点温度的测量结果通过Matlabscript节点反馈到LabVIEW,同时,把测量数值结果根据设置自动给出相应的语言描述,并通过LabVIEW中的示波器来显示实时温度曲线和数值。