[发明专利]一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网领域，特别是涉及一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法。

背景技术

电力变压器是电网传输、变电、配电、用电的重要器件，其安全可靠性是保障电力系统可靠运行的重要条件，随着电力系统规模和变压器单机容量的不断增大，其故障对国民经济造成的损失也愈来愈大，因而对变压器的可靠性分析与风险评价越来越重要。需要对变压器的运行健康状态进行监测，及时的消除隐患，保证电力变压器的正常工作。

变压器是一种按电磁感应原理工作的电气设备，变压器的两个相互绝缘着的绕组，绕在一个铁芯上，通过电磁耦合达到改变电压，输送电能的目的。变压器在运行中会发热，发热的主要原因在于两个方面：铜损(短路损耗)：指变压器一、二次电流流过一次、二次绕组，在绕组电阻上所消耗的能量之和。由于绕组多用铜导线制成，故简称铜损。铜损与一、二次电流的平方成正比，铭牌上所标的铜损系指绕组在75℃通过额定电流时的铜损。另一个损耗为铁损：系指变压器在额定电压下(二次开路)铁芯中消耗的功率，包括激磁损耗和涡流损耗。在实际运行中，变压器铜损是可变的，它和负荷的大小有直接关系，而变压器铁损几乎是恒定不变的，只要变压器运行就存在一个定量的损耗。导致变压器的热效应现象十分明显，热效应作为变压器健康状态的主要特征因素之一。

需要建立变压器的热学原理模型，真实反映变压器的运行状态，有效的扑捉、分析变压器的故障信息。热效应是变压器绝缘系统老化的主要因素，其内部温度的准确测量是对智能化变压器的运行非常重要。变压器绕组的真实温度能反映出变压器的负荷、温升过快、局部过热故障。因此对变压器温度的监测就显得十分重要，从而通过对温升的实时跟踪监测，保证变压器的正常运行。

目前市场中用于变压器的常见温度传感器大多数带有电源供电线和通信数据线，这样就造成了传感器供电和布线的复杂。市场上也有无线温度传感器，依靠无线射频进行数据的交互，简化了传感器的安装；但是，其供电是通过安装电池来提供电能，需要定期的对传感器进行充电维护，造成流程上的复杂性，容易发生触电事故，同时这种频繁的拆装不利于在高压电力环境下使用。

因此，如何在供电和布线简单的前提下，对变压器的温度进行实时监测已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法，用于解决现有技术中电池供电维护困难、流程复杂、容易发生触电事故，以及变压器的通讯数据线布线复杂等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种配电网变压器的无源无线温升传感器，所述配电网变压器的无源无线温升传感器至少包括：

温差能量转换单元、温差电动势采样单元、信号处理单元、无线发送单元以及电能稳定单元；

所述温差能量转换单元将环境温度与变压器内的待测温度的温差转换为电能；

所述温差电动势采样单元连接于所述温差能量转换单元的输出端，对所述温差能量转换单元输出的电能进行采样；

所述信号处理单元连接于所述温差电动势采样单元的输出端，根据所述温差电动势采样单元输出的温差电动势采样信号计算对应的温升；

所述无线发送单元连接于所述信号处理单元的输出端，对所述信号处理单元输出的温差数据信号进行传输；

所述电能稳定单元连接于所述温差能量转换单元的输出端，将所述温差能量转换单元输出的电能转化为稳定的电源电压，为所述温差电动势采样单元、所述信号处理单元及所述无线发送单元供电。

优选地，所述温差能量转换单元包括半导体温差电池组，所述半导体温差电池组的两端相连形成回路；所述半导体温差电池组的热端置于所述变压器的待测温度中、冷端置于所述环境温度中，通过所述待测温度与所述环境温度的温差产生直流电。

优选地，所述温差电动势采样单元为模数转换器，通过模数转换实现采样。

优选地，所述信号处理单元包括温度转换模块及温度量化模块；所述温度转换模块接收所述温差电动势采样单元输出的温差电动势采样信号，将所述温差电动势采样信号转换为对应的温升；所述温度量化模块连接于所述温度转换模块的输出端，将所述温度转换模块输出的温升进行量化以得到所述温升数据信号。

优选地，所述电能稳定单元包括升压模块及稳压模块；所述升压模块接收所述温差能量转换单元输出的电能，将所述电能的电压升高，以获得所述电源电压；所述稳压模块连接于所述升压模块的输出端，用于稳定所述电源电压并控制供电方向。

更优选地，所述稳压模块包括整流桥。