一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源论文和设计-黄剑岚

全文摘要

本实用新型公开了一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，包括配电变压器箱体，所述配电变压器箱体的顶端设置有温差发电器，所述温差发电器的上下两侧均粘连有导热硅胶垫。该具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，通过在配电变压器箱体的顶端分别设置温差发电器、导热硅胶垫、散热器和发电控制器的配合使用，实现了利用配电变压器箱体顶部与环境温差实现发电并给配电变压器监测装置提供电源的方法免予对高压线路的改造，减少了施工的难度，降低了材料成本和施工成本。同时，由于供电电源与高压线路完全隔离，也彻底避免了由于10kV线路遭遇雷击可能引入到监测装置的过电压，确保了装置的安全运行。

主设计要求

1.一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，包括配电变压器箱体(1)，其特征在于：所述配电变压器箱体(1)的顶端设置有温差发电器(2)，所述温差发电器(2)的上下两侧均粘连有导热硅胶垫(3)，所述导热硅胶垫(3)的顶端设置有散热器(4)，所述配电变压器箱体(1)的顶端对称焊接有两个丝杆(5)，所述丝杆(5)的端部贯穿散热器(4)的两侧，且丝杆(5)上螺纹连接有螺母(6)，所述配电变压器箱体(1)的顶端固定连接有发电控制器(7)，所述温差发电器(2)通过导线与发电控制器(7)电性连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，其特征在于：所述导热硅胶垫(3)的尺寸与温差发电器(2)的顶端尺寸相等，且导热硅胶垫(3)的厚度不小于两厘米。

3.根据权利要求1所述的一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，其特征在于：所述散热器(4)为散热风扇，且散热器(4)垂直设置在温差发电器(2)的上侧。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于配电变压器监测技术领域，具体涉及一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源。

背景技术

电力系统配电网络分布范围广，设备类型多，运行环境恶劣。为了对配电网络的设备进行在线监测，及时和发现运行中存在的隐患或对配电设备进行远程操作，需要在一些重要的配电网络设备位置安装在线监测装置。

现有的配电变压器监测装置电源取自10kV架空线路，通过安装一个小容量的电压互感器将电压由10kV降为100V或57V，然后再通过设备内置的开关电源提供所需电源。这种传统的方法存在两个主要的问题：

其一：是现场安装复杂，成本高。施工人员必须在现有的10kV线路上搭接至少一相电源至电压互感器的高压端头。必须找到合适的位置为电压互感器安装支撑结构，同时要考虑不能降低系统的安全绝缘距离；

其二：是容易引入一次系统的过电压到监测设备中。大量的配电网络线路架设在电力杆塔的顶部，虽然在电力线路的设计阶段会考虑雷电的保护问题，但实际中由于设计或设备的缺陷造成目前雷击故障站配电网络故障比例依然超过70％(各地区有所不同)。雷击带来的一个重要影响就是在配电网络中产生相当高的雷击过电压，而通过电磁型电压互感器会直接将10kV系统的过电压引入到二次的低压系统中，这样的过电压会对脆弱的电子监测设备造成不可修复的损毁。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，包括配电变压器箱体，所述配电变压器箱体的顶端设置有温差发电器，所述温差发电器的上下两侧均粘连有导热硅胶垫，所述导热硅胶垫的顶端设置有散热器，所述配电变压器箱体的顶端对称焊接有两个丝杆，所述丝杆的端部贯穿散热器的两侧，且丝杆上螺纹连接有螺母，所述配电变压器箱体的顶端固定连接有发电控制器，所述温差发电器通过导线与发电控制器电性连接。

优选的，所述导热硅胶垫的尺寸与温差发电器的顶端尺寸相等，且导热硅胶垫的厚度不小于两厘米。

优选的，所述散热器为散热风扇，且散热器垂直设置在温差发电器的上侧。

本实用新型的技术效果和优点：该具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，通过在配电变压器箱体的顶端分别设置温差发电器、导热硅胶垫、散热器和发电控制器的配合使用，实现了利用配电变压器箱体顶部与环境温差实现发电并给配电变压器监测装置提供电源的方法免予对高压线路的改造，减少了施工的难度，降低了材料成本和施工成本。同时，由于供电电源与高压线路完全隔离，也彻底避免了由于10kV线路遭遇雷击可能引入到监测装置的过电压，确保了装置的安全运行。

附图说明

图1为本实用新型温差发电电源的安装示意图；

图2为本实用新型配电变压器环境温差发电电源原理图；

图3为本实用新型的温差发电控制器功能框图；

图4为本实用新型的温差发电最大功率跟踪(MPPT)流程图。

图中：1、配电变压器箱体；2、温差发电器；3、导热硅胶垫；4、散热器；5、丝杆；6、螺母；7、发电控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1-4所示的一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，包括配电变压器箱体1，所述配电变压器箱体1的顶端设置有温差发电器2，所述温差发电器2的上下两侧均粘连有导热硅胶垫3，所述导热硅胶垫3的顶端设置有散热器4，所述配电变压器箱体1的顶端对称焊接有两个丝杆5，所述丝杆5的端部贯穿散热器4的两侧，且丝杆5上螺纹连接有螺母6，所述配电变压器箱体1的顶端固定连接有发电控制器7，所述温差发电器2通过导线与发电控制器7电性连接。

具体的，所述导热硅胶垫3的尺寸与温差发电器2的顶端尺寸相等，且导热硅胶垫3的厚度不小于两厘米。

具体的，所述散热器4为散热风扇，且散热器4垂直设置在温差发电器2的上侧。

该具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源，在使用时，通过在配电变压器箱体1的顶端分别设置温差发电器2、导热硅胶垫3、散热器4和发电控制器7的配合使用，实现了利用配电变压器箱体1顶部与环境温差实现发电并给配电变压器监测装置提供电源的方法免予对高压线路的改造(不需要从10kV线路上搭接电源，也不需要安装支撑高压电压互感器的结构)，减少了施工的难度，降低了材料成本和施工成本。同时，由于供电电源与高压线路完全隔离，也彻底避免了由于10kV线路遭遇雷击可能引入到监测装置的过电压，确保了装置的安全运行。

如图2所示，A表示温差发电模块、B表示配电变压器在线监测装置、C表示温差发电控制器、D表示锂电池，首先是基于配电变压器的工作环境温度与运行中配电变压器顶部油温的温差；其次是半导体的温差发电原理；最后是最大功率跟踪技术的原理；

配电变压器的主要部件包括一个金属壳体，被金属壳体完全包围的变压器线圈，油浸式变压器(配电变压器多为油浸式)在壳体中充满的变压器绝缘油。变压器在工作时会产生铜损与铁损，铜损是由于负载电流在线圈电阻上的消耗造成的，铁损是由于变压器内部线圈的漏磁通在变压器铁芯上造成的。无论是铜损还是铁损都是以热的形式变现出来，体现在线圈和铁芯的温度上升。线圈和铁芯的温度上升会由于热传导，热对流和热辐射的原因，造成变压器绝缘油和壳体温度的上升。根据国家标准，对于密封式的油浸变压器：其油顶层温升限值可以达到60K，考虑最高环境温度40度，所以顶层油温度可以达到60+40＝100度。即使考虑最高环境温度为40度，在环境温度和顶部油温间的温度差依然有60度。当然，由于负载电流的大小变化，变压器的顶部油温一般会低于100度。但是，除非变压器停运(没有负载电流)，否则由于铁损和铜损的缘故，变压器顶部的温度一定会明显的高于环境温度(一般在30度以上)；

由于配电变压器的损耗以及由此产生的变压器顶部温升跟随变压器的负载电流等因素变化，环境温度也会随着时间发生变化(如早晚的温差，通风散热等条件变化)，在温差发电模块两端感受到的温差不会是固定不变的。温差发电模块的输出与温差直接相关，其输出的变化由其内部阻抗的变化反映出来。根据阻抗匹配的原理，如果想得到温差发电模块的最大输出功率，其负载的阻抗必须匹配发电模块的阻抗。这样的负载阻抗匹配必须通过计算机来实现动态的调整。基于本专利的温差发电最大功率跟踪电路，设计了一个跟踪最大功率的程序。跟踪电路监测温差发电对电池的充电电流大小，动态的调节一个DC-DC转换器(该转换器位于温差发电模块和电池及负载一电路之间)的占空比，占空比的改变直接改变了该转换器的输入端阻抗，以实现与温差发电模块的阻抗匹配，从而实现最大功率发电的目标。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种具有MPPT功能的配电变压器监测装置电源论文和设计

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