1、 i 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 电力变压器温度监控系统的综述 摘要： 大型电力变压器绕组温度的在线监测对保证设备安全运行和延长其寿命十分重要。如果变压器绕组温度过高，其绝缘物质就会加速老化，甚至造成重大事故；若绕组最热点的温度过低，则变压器的出力就没有得到充分利用，降低了经济效益。 关键词 ：电力变压器；温度监控；单片机；设计； 1.研究背景 在变电站或发电厂 等 变压器的降温一般都是采用风冷式降温，而风机的控制都是人工来完成的，这种方式有诸如自动化程度低，风机同时起动电流过大等缺点。 大型电力变压器油温过热问 题是运行和制造部门都十分关注并需要解决大型电力变压器油温过热问题是运行
2、和制造部门都十分关注并需要解决的重要问题之一。变压器运行中执行的一个基本原则是要尽可能的实现对用户连续供电。为保证变压器的连续安全供电，变压器必须保证在一定温度下进行运行。变压器的冷却控制装置 ,目前大都采用传统的继电器控 制模式 ,通过人工来控制温度控制器机械触点的开闭来驱动交流接触器的线圈 ,从而接通冷却器的工作回路。这种方式有很多的缺点，如自动化程度低，缺少必要的保护，风机群同时起动，电流过大等 1。 目前，在很多领域，开始用 红外技术监控 变压器温度升降 ，例如： 美国 Bruckner 电站的变压器，安装了 300 多台有载分接开关监控器，以便对分接开关温升进行监控。通过监控器，可分
3、析变压器在没有循环泵的情况下的冷却特点。红外相机可记录散热器组的温度剖面。 对变电站中变压器来说，冷却系统的主要部件是铁心和绕组。由铁心和绕组引起的热损耗会影响变压器效率和寿命，温升可增加导体电阻并能引起绝缘劣化，导致变压器故障。 许多变电站的变压器均带散热器，尽管通过油自然风冷但也有一些通过泵和散热器进行冷却，还有些部门用水喷变压器以保持酷热天气变压器的冷却。 红 外相机可起到为变压器摄像的作用，还可展示温度与颜色的变化 (热点区域的颜色较深 )，它可直接提供变压器热点的视觉分析 2。 2.单片机的发展 但要设计变压器温度监控系统，最主要的是必须充分了解单片机的相关知识， 单片机诞生于 20
4、世纪 70年代未。单片机的发展历史可划 ,分为以下几个阶段：第一阶段 (1974年 1976年 )：为单片机初级阶置，即 ScM单片微型计算机 (single chip Microcomputer)阶段。第二阶段 (1976年 1978年 )：为低性能单片机阶段，即单片机的控索阶段。第三阶段 (1978年 1982年 )一单片机的完善阶段 Intclii 公司在 Mcs一 48基础上推出了完善的、典型的单片机系列 Mcs一 5l第四阶段 (1982年 1990年 )： 8位单片机的巩固发展及 16位单片机的推出阶段，也是单片机向徽控制器发展的阶段。第五阶段 (1990年 )：徽控制器的全面发展
5、阶段 3。对单片机了解的深入对本次研究大有帮助，单片机运用于温度监控的例子也比比皆是，例如： 以 AT89C51单片机和固态继电器 SSR为主要控制器件的风冷式变压器冷却系统自动控制装置的原理和实现方法。完成了温度采集、风机起停数目的控制及风机间自 动切换的设计 ,克服了手工操作中诸如自动化程度低 ,风机同时起动时电流过大等缺点。具有较好的智能效果 4。 89C51单片机是 ATMET公司的 8位 Flash单片机，最大特点就是在片内含有 4KB可重复编程的Flash存储器、 128 8B内部 RAM和 2个 16位定时器 /计数器，在开发过程中易进行程序的修改且与MCS-51兼容。对于 LE
6、D控制驱动器，选用 PS7219，其接口采用同步串行外设接口（ SPI），可同时驱动8位数码管（使用其中的 5位），因 PS7219内部具有 15 8RAM功能控制寄存器，可方便寻址，对每位数字可 单独控制刷新，显示亮度可数控，每位具有闪烁使能控制及全亮功能测试，这样可简化硬件电路的设计，节省 CPU的口线和减少占有 CPU的时间 5。目前，基于 AT89C51单片机的高精度测温系统的研制日益完善， 对特殊的环境温度进行测量，不仅要求测量的实时性，而且要求测量的精确度，使测量的温度达到既定的标准。一种应用铂电阻进行高精度的温度测量系统 出现在生产生活中 ，系统中以 Pt100铂电阻作为测温传感
7、器，采用最小二乘法来消除测温系统的非线性，并应用 24位 - 高性能模数转换器 AD7714对所输入的模拟信号进行模 /数转换。 AD转换器 AD7714的应用保证了 0.001的测量分辨率，最小二乘法的非线性优化使系统的测量误差小于 0.01%.同样，所以这种原理同样可以运用于变压器温度监控系统 6。 3.单片机的运用 学会单片机温控电路的设计对我们研究本课题可以说是至关重要，例如： 由测量电路将温度信号进行 A D转换后送人 8051进行信号的处理由显示电路显示，若温度不在要求的范围之内，由 8051进行智能化控制，调整温控电路输出电压，控制电机转速，达到恒温控制 的目的 40只引脚按其功
8、能来分可分为三部分：电源及时钟引脚： gee， Vss， XTALI， XTAL2控制引脚： PSEN， ALE，EA， REst vo口引脚： P0 P1， P2， P3。为 4个 8位 I O的外部引脚 7。大 型电力变压器绕组光纤温度传感器一般采用 CAN总线接口设计， 采用 CAN作为大型电力变压器绕组光纤温度传感器的网络接 E1通过总线接 El电路实现传感器和节点间的数据、控制指令和状态信息的传送形成总线式的局域网拓扑结构具有结构简单、成本低、可靠性较高等特点 8。 在变压器温度监控领域，除了 AT89C51的运用比较突出，单片机 C8051F的运用也日益广泛，例如：采用单片 机 C
9、8051F020和 PC机相结合 ,具有数据采集、数据显示、数据通信及数据存储等功能 ,通过RS485总线和上位机相连 ,上位机可以通过软件对系统进行设置和控制 ,系统同时通过液晶模块实时显示监测到的温度和万年历 ;试验证明 ,本系统具有一定的实时高精度性能 ,有着很强的推广价值 9。 iii 下面介绍一款以单片机为核心的温度控制硬件系统，该系统较便于实现微机控制 10，硬件系统结构如图 1 所示 . 系统通过温度传感器检测待测温度，产生的信号经 A/D转换后进行采集，单片机通过内部设定的算法进行运算后通过触发电路控制双向晶闸管的通断时间，从而控制温度稳定在用户从键盘输入的目标温度中。单片机通
10、过外接的 LED显示屏实时显示所检测的温度和系统运行状态。在本系统中，温度控制单元和加热物组成的被控对象，温度传感器和前置放大与抗混滤波器组成反馈环节。 为了提高加热物的使用范围， 在控制系统中应尽量提高其控制精度， A/D电路必须具有很高的分辨率，为此选用 AD公司的 AD976AN,该芯片具有 16位转换精度， 200kHz的采样速度，并行输入接口。系统采用 HD7279芯片 11作为键盘输入及 LED显示电路，该芯片功能齐全，可以完成 LED显示与键盘接口的全部功能，系统采用 5位数码管显示加热物的当前温度和设定温度 12。 要设计出一款好的电力变压器温度监控系统，单片机的研究是关键，同
11、样，要研究好单片机，选择单片机软件仿真系统的标准至关重要。目前 ， 具有仿真功能的软件很多，如何选择软件，必须有 个标准，该标准如下：该标准如下：（ 1）仿真与 SPICE仿真电路相结合（ 2）支持主流单片机系统的仿真（ 3）提供软件试调功能（ 4）提供丰富的外围接口器件（ 5）提供丰富的虚拟仪器（ 6）具有强大的原理图绘制功能 13。 4.单片机的优势 单片机运用于电力变压器温度控制系统的优势相当明显，它具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字，智能化方面有广泛的用途。其中的温控系统采用镍铬 /镍铝热电偶，此电偶用于 0
12、 至 1000 摄氏度的温度测量范围， 相应的输出电压为 0mV 41.32Mv.温度是工业对象中的一个重要的被控参数，在单片机温控系统中，若采用模糊控制等控制技术会大大提高控制精度，不但使控制简捷，降低了产品的成本，提高了生产效率 14 。 iv 参考文献： 1胡开明 ,李跃忠 ,管小明 .变压器温度监控系统的设计 J .计算机测量与控制， 发布时间：2008-1-3. 2美用红外技术 监控温度升降 EB/OL,2010-10-31. http:/. 3杨美仙 .单片机的发展及其应用 J.科技信息 （学术版）， 2007， 25（ 35） 4钱敏 ,王怀平 . 自动化技术与运用 J.核心期刊
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14、roller-Deviee Interfaces-Part 1： General RequirementsS 9赵跃齐 ， 马瑞卿 ， 梁贵毅 ， 曾重 ， 梁波 . 基于单片机 C8051F 的智能温控系统的设计与实现 J.计算机测量与控制， 2009， 17（ 3） . 10 余永权 .单片机应用系统的功率接口技术 M.北京：北京航空航天大学出版社， 1993. 11 纪钢 .HD7279A 键盘显示驱动芯片及应用 J.仪表技术， 2001,30（ 3）： 16 18 12 张菁 .单片机温度控制系统方案的研究 J.上海交通大学学报， 2007， 41（ 1） . 13 李学礼，林海峰 .基于 Proteus 软件的单片机实验室建设 J.单片机与 嵌入式系统应用， 2005 “(9) . 14基于单片机的温度控制系统设 EB/OL,http:/
