專利名稱:一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置，包括溫差發(fā)電片、散熱鰭片、散熱風(fēng)扇、電壓調(diào)制電路、充電電池、穩(wěn)壓電路、測(cè)振動(dòng)元件、信號(hào)調(diào)制電路、信號(hào)采集電路、控制器、通信模塊。溫差發(fā)電片、散熱鰭片、散熱風(fēng)扇、電壓調(diào)制電路、充電電池、穩(wěn)壓電路組成變壓器監(jiān)測(cè)裝置的電源系統(tǒng)。溫差發(fā)電片產(chǎn)生的電壓輸出連接電壓調(diào)制電路，經(jīng)電壓調(diào)制電路到充電電池。當(dāng)變壓器工作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，本實(shí)用新型利用溫差發(fā)電片將變壓器工作時(shí)發(fā)出的熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，并將該能量用于給變壓器監(jiān)測(cè)裝置供電，本實(shí)用新型安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單方便，不會(huì)影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，無需外加電源，適用于配電間工作環(huán)境。
【專利說明】
一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置，屬變壓器監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)載域。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一，它能夠把一種等級(jí)的電壓轉(zhuǎn)變成另外一種等級(jí)的電壓。利用它可以把不同電壓的電網(wǎng)聯(lián)結(jié)在一起，組成復(fù)雜的電網(wǎng)。提高電力系統(tǒng)中最重要、最昂貴的電力變壓器運(yùn)行顯得尤為重要。因此，人們開始關(guān)注變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究與應(yīng)用。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法與電力系統(tǒng)有電氣連接，操作存在危險(xiǎn)性，而變壓器振動(dòng)監(jiān)測(cè)法是通過粘在變壓器身上的振動(dòng)加速度傳感器獲取變壓器的振動(dòng)信號(hào)，以一種與電力系統(tǒng)完全無電氣連接的方式對(duì)變壓器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是一種安全無干擾和可靠的方式在線監(jiān)測(cè)，可以極大的提高診斷的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。但是在配電間內(nèi)加裝振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊時(shí)，現(xiàn)有變壓器附近不會(huì)有直接的取電接口，因此就必須為振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊研制一種長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的電源。
[0003]近年來，用于電力線路監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源主要有四種供電方式:(I)蓄電池供電，在現(xiàn)有配電間中多使用蓄電池為傳感器(如溫、濕傳感模塊、振動(dòng)傳感模塊及信號(hào)發(fā)送單元等設(shè)備)供電，缺點(diǎn)是更換不便且不能保證持續(xù)性；(2)光伏-蓄電池供電，光伏電源雖然發(fā)展成熟，但其不能工作在沒有陽光甚至陽光強(qiáng)度不足的地方，如配電間、地下電纜，并且光伏電池板易積累灰塵，維護(hù)不便，安裝不便；(3)激光供電，激光供能傳輸?shù)墓β瘦^小，壽命短，成本昂貴，不能滿足電力線路各種監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能需求；(4)從導(dǎo)線抽取電能供電，即取能裝置供電，該類型取能裝置可以分為:從電場(chǎng)中取能的分壓電容裝置和從磁場(chǎng)中取能的互感取能裝置，分壓電容裝置取能功率有限，尺寸較大，不適合用于配電線路且危險(xiǎn)性大，而互感取能裝置對(duì)電磁環(huán)境要求較高，不適用于變壓器的強(qiáng)電磁環(huán)境下。因此，為變壓器振動(dòng)檢測(cè)模塊尋找一種新的供電方式顯得十分有意義。
[0004]現(xiàn)有的振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置都是采用單獨(dú)電源供電，集成度低，現(xiàn)場(chǎng)布線不便，以及容易出現(xiàn)線路老化、抗干擾能力不足等問題，從而無法有效監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是，為了解決現(xiàn)有的配電間中用變壓器監(jiān)測(cè)模塊供電困難的問題，提供一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置及其供電方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置包括溫差發(fā)電片、散熱鰭片、散熱風(fēng)扇、控制器、信號(hào)采集電路、信號(hào)調(diào)制電路、測(cè)振動(dòng)元件、通信模塊、穩(wěn)壓電路、電壓調(diào)制電路和充電電池。
[0007]所述溫差發(fā)電片、散熱鰭片、散熱風(fēng)扇、電壓調(diào)制電路、穩(wěn)壓電路和充電電池構(gòu)成了整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置的電源模塊;散熱鰭片連接溫差發(fā)電片的高溫端;溫差發(fā)電片產(chǎn)生的電壓輸出連接電壓調(diào)制電路，經(jīng)電壓調(diào)制電路到充電電池;充電電池連接信號(hào)采集電路，信號(hào)采集電路采集充電電池的電池信息;控制器與散熱風(fēng)扇相連接;充電電池經(jīng)穩(wěn)壓電路分別向信號(hào)調(diào)制電路和通信模塊供電；信號(hào)調(diào)制電路通過信號(hào)采集電路連接控制器，并向控制器輸出采集信號(hào);控制器通過控制散熱風(fēng)扇控制供給溫差發(fā)電片的熱源，從而控制整個(gè)電源模塊的輸出；測(cè)振動(dòng)元件與通信模塊互聯(lián)，測(cè)振動(dòng)元件連接信號(hào)調(diào)制電路。
[0008]所述測(cè)振動(dòng)元件指壓阻、壓電或電容式加速度元件。
[0009]所述電壓調(diào)制電路，包括濾波電路、過電壓保護(hù)電路、整流濾波電路。
[0010]所述溫差發(fā)電片的冷端與散熱鰭片、散熱風(fēng)扇依次貼合安裝;溫差發(fā)電片的熱端直接安裝在電壓器殼體上，將變壓器工作過程中產(chǎn)生的廢熱收集起來，并將其轉(zhuǎn)換為電能為變壓器監(jiān)測(cè)裝置供電。
[0011]所述信號(hào)采集電路完成對(duì)信號(hào)調(diào)制電路輸出信號(hào)的采集，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，同時(shí)完成對(duì)電壓調(diào)制電路的輸入、輸出電壓的采集和充電電池的電壓的采集。
[0012]所述控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器振動(dòng)數(shù)據(jù)、溫差發(fā)電片輸出電壓數(shù)據(jù)以及充電電池的電量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電量的分配、對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的判定，同時(shí)控制通信模塊發(fā)送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
[0013]本實(shí)用新型所述裝置的供電方法為:當(dāng)變壓器工作時(shí)，溫差發(fā)電片的冷、熱端溫差足夠，溫差發(fā)電片將熱能轉(zhuǎn)化為電能，然后所述電壓調(diào)制電路開始工作將電壓抬升，并將信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集電路;控制器根據(jù)信號(hào)采集電路獲取的電壓信息，發(fā)出控制指令，調(diào)整散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，維持溫差發(fā)電片冷、熱端足夠溫差;在所述充電電池中，實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)并將信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集電路，同時(shí)電能也輸送給穩(wěn)壓電路，從而穩(wěn)定直流輸出；
[0014]當(dāng)變壓器出現(xiàn)高溫異常時(shí)，溫差發(fā)電片熱端溫度升高，所述電壓調(diào)制電路輸入端電壓增大，控制器根據(jù)信號(hào)采集電路獲得取得電壓信息，發(fā)出控制指令，調(diào)整散熱風(fēng)扇為高速運(yùn)轉(zhuǎn)，一方面冷卻溫差片冷端，獲取更大溫差進(jìn)而獲得更多電能，另一方面通過散熱風(fēng)扇的強(qiáng)制制冷給整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置降溫，排除自身因素影響，若電壓輸出值持續(xù)性維持在高電位水平，則執(zhí)行器判斷為變壓器高溫異常，并發(fā)出指令，經(jīng)由通信模塊發(fā)送狀態(tài)信息。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是，在本實(shí)用新型熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置電源模塊的配合下，測(cè)振模塊能夠在配電間的復(fù)雜環(huán)境下，不需要外接電源和現(xiàn)場(chǎng)布線，獨(dú)立完成對(duì)變壓器的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和溫度異常監(jiān)測(cè)。
【附圖說明】

[0016]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖中，I是溫差發(fā)電片、2是散熱鰭片、3是散熱風(fēng)扇、4是控制器、5是信號(hào)采集電路、6是信號(hào)調(diào)制電路、7是測(cè)振動(dòng)元件、8是通信模塊、9是穩(wěn)壓電路、10是充電電池、11是電壓調(diào)制電路。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】如圖1所示。
[0019]本實(shí)施例一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置包括溫差發(fā)電片1、散熱鰭片2、散熱風(fēng)扇3、控制器4、信號(hào)采集電路5、信號(hào)調(diào)制電路6、測(cè)振動(dòng)元件7、通信模塊8、穩(wěn)壓電路9、電壓調(diào)制電路11和充電電池10。
[0020]所述溫差發(fā)電片、散熱鰭片、散熱風(fēng)扇、電壓調(diào)制電路、穩(wěn)壓電路和充電電池構(gòu)成了整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置的電源模塊。散熱鰭片連接溫差發(fā)電片的高溫端，溫差發(fā)電片冷端與測(cè)振動(dòng)元件端面粘結(jié);溫差發(fā)電片產(chǎn)生的電壓輸出連接電壓調(diào)制電路，經(jīng)電壓調(diào)制電路到充電電池;充電電池連接穩(wěn)壓電路。
[0021 ]測(cè)振動(dòng)兀件連接彳目號(hào)調(diào)制電路;?目號(hào)調(diào)制電路連接?目號(hào)米集電路;?目號(hào)米集電路連接控制器;測(cè)振動(dòng)元件與通信模塊互聯(lián);電源模塊的穩(wěn)壓電路連接信號(hào)調(diào)制電路；電源模塊的充電電池連接信號(hào)采集電路，電源模塊的電壓調(diào)制電路連接控制器。
[0022]本實(shí)施例的工作過程如下:當(dāng)變壓器工作時(shí)，溫差發(fā)電片的冷、熱端溫差足夠，溫差發(fā)電片將熱能轉(zhuǎn)化為電能，然后所述電壓調(diào)制電路開始工作將電壓抬升，并將信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集電路;控制器根據(jù)信號(hào)采集電路獲取的電壓信息，發(fā)出控制指令，調(diào)整散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，維持溫差發(fā)電片冷、熱端足夠溫差;在所述充電電池中，實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)并將信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集電路，同時(shí)電能也輸送給穩(wěn)壓電路，從而穩(wěn)定直流輸出；當(dāng)變壓器出現(xiàn)高溫時(shí)，溫差發(fā)電片熱端溫度升高，所述電壓調(diào)制電路輸入端電壓增大，控制器根據(jù)信號(hào)采集電路獲得取得電壓信息，發(fā)出控制指令，調(diào)整散熱風(fēng)扇為高速運(yùn)轉(zhuǎn)，冷卻溫差片冷端，獲取更大溫差進(jìn)而獲得更多電能。電源模塊的穩(wěn)壓電路向其他模塊輸出電能，實(shí)現(xiàn)向振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊和通信模塊供能的供能。
[0023]當(dāng)變壓器工作時(shí)，溫差發(fā)電片冷、熱端溫差足夠，溫差發(fā)電片將熱能轉(zhuǎn)化為電能，散熱風(fēng)扇中速運(yùn)轉(zhuǎn)，維持溫差發(fā)電片冷、熱端足夠溫差;在變壓器正常工作時(shí)，溫差發(fā)電片捕獲的熱能穩(wěn)定，輸出電壓穩(wěn)定，執(zhí)行器判斷為變壓器溫度正常，發(fā)出指令，經(jīng)由通信模塊發(fā)送狀態(tài)信息；當(dāng)變壓器出現(xiàn)高溫異常時(shí)，溫差發(fā)電片熱端溫度升高，所述電壓調(diào)制電路輸入端電壓增大，控制器根據(jù)信號(hào)采集電路獲得取得電壓信息，發(fā)出控制指令，調(diào)整散熱風(fēng)扇為高速運(yùn)轉(zhuǎn)，一方面冷卻溫差片冷端，獲取更大溫差進(jìn)而獲得更多電能，另一方面通過散熱風(fēng)扇的強(qiáng)制制冷給整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置降溫，排除自身因素影響，若電壓輸出值持續(xù)性維持在高電位水平，則執(zhí)行器判斷為變壓器高溫異常，并發(fā)出指令，經(jīng)由通信模塊發(fā)送狀態(tài)信息。通過監(jiān)測(cè)電源模塊的電壓水平實(shí)現(xiàn)了變壓器溫度監(jiān)測(cè)功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置包括溫差發(fā)電片、散熱鰭片、散熱風(fēng)扇、控制器、信號(hào)采集電路、信號(hào)調(diào)制電路、測(cè)振動(dòng)元件、通信模塊、穩(wěn)壓電路、電壓調(diào)制電路和充電電池； 所述溫差發(fā)電片、散熱鰭片、散熱風(fēng)扇、電壓調(diào)制電路、穩(wěn)壓電路和充電電池構(gòu)成了整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置的電源模塊;所述散熱鰭片連接溫差發(fā)電片的高溫端;溫差發(fā)電片產(chǎn)生的電壓輸出連接電壓調(diào)制電路，經(jīng)電壓調(diào)制電路到充電電池； 所述充電電池連接信號(hào)采集電路，信號(hào)采集電路采集充電電池的電池信息;所述控制器與散熱風(fēng)扇相連接;充電電池經(jīng)穩(wěn)壓電路分別向信號(hào)調(diào)制電路和通信模塊供電；所述信號(hào)調(diào)制電路通過信號(hào)采集電路連接控制器，并向控制器輸出采集信號(hào);所述控制器通過控制散熱風(fēng)扇控制供給溫差發(fā)電片的熱源，從而控制整個(gè)電源模塊的輸出；所述測(cè)振動(dòng)元件與通信模塊互聯(lián)，測(cè)振動(dòng)元件連接信號(hào)調(diào)制電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述測(cè)振動(dòng)元件指壓阻、壓電或電容式加速度元件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)制電路，包括濾波電路、過電壓保護(hù)電路、整流濾波電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述溫差發(fā)電片的冷端與散熱鰭片、散熱風(fēng)扇依次貼合安裝;溫差發(fā)電片的熱端直接安裝在電壓器殼體上，將變壓器工作過程中產(chǎn)生的廢熱收集起來，并將其轉(zhuǎn)換為電能為變壓器監(jiān)測(cè)裝置供電。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)采集電路完成對(duì)信號(hào)調(diào)制電路輸出信號(hào)的采集，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，同時(shí)完成對(duì)電壓調(diào)制電路的輸入、輸出電壓的采集和充電電池的電壓的采集。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱電轉(zhuǎn)換取能式變壓器監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器振動(dòng)數(shù)據(jù)、溫差發(fā)電片輸出電壓數(shù)據(jù)以及充電電池的電量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電量的分配、對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的判定，同時(shí)控制通信模塊發(fā)送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
【文檔編號(hào)】G01H11/08GK205719233SQ201620253732
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】曾偉, 田世明, 潘明明, 郝玉國(guó), 辛建波, 范瑞祥, 孫旻, 葉遠(yuǎn)譽(yù)
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)江西省電力公司