。 目前，还有许多变压器采用由电接点式温度计采集显示变压器油温，控制风机的 启动和停止，实现变压器的温度控制，在实际运行中，由于风机启动时全部投入，同时 全部停止，冲击电流较大，严重影响了电机的使用寿命。且由于无法和控制室联系，所 以无法实现变压器的无人控制，增加了运行成本。变压器温控器总存在些问题，如测 温误差大抗干扰能力差等，这些都是在工程界非常棘手的问题。而早期的温度控制器， 由于体积大操作复杂抗干扰能力差，给工程现场的使用也带来了很大不便。随着单 片机技术的不断发展，温度控制器正向单片集成化智能化的方向迅速发展。针对电力 变压器在运行过程中存在的问题，可以采用的智能温度控制系统，实现温度的自动采集 显示风机的顺序起停。 根据现场运行要求，本设计选用了单片机构成变压器温度控制系统，设 备操作简单，用户可通过面板按键轻松设定控制风机起停报警及跳闸阀值，所有设定 参数掉电后均不会丢失。温度采集精度很高，并且采取了很多措施来保护电机，如过载 缺相保护等。由于工业现场的环境较恶劣，会对系统产生很大的干扰，设计采取了抗干 扰措施，在集成电路的电源入口处加了滤波电容，且送入单片机的信号都经过了光耦隔 离。最后通过无线通信实现远程监控，控制室通过无线通信及时掌握现场的运行情况， 可任意对各种事故做出及时地反映，实现了变压器的无人控制。系统整体具有测温误差 小分辨力高抗干扰能力强的特点，所有器件的选择均满足工业级标准，并适合高温 环境。 由于采取了以上措施，可以保证控制系统稳定工作，设计具有很好的扩展性，能满 足各种型号变压器的要求。南京工业职业技术学院毕业设计说明书 第章设计任务及要求 第节设计任务 在我们的生活中，电力安全是至关重要的，而电力变压器又是电力系统的重要组成 部分。电力系统中常用的油浸风冷式电力变压器多采用多组风机降温，控制变压器的油 温在工艺要求的范围之内。目前现场还有相当数量的油浸风冷电力变压器由电接点式温 度计采集显示变压器油温，控制风机的启动和停止，实现变压器的温度控制，即在变 压器油温大于上限温度时启动全部风机，当油温降至下限温度时停止全部风机。而实际 运行中这种控制方式有不少的缺点，如风机启动时全部投入，冲击电流太大，不利于系 统的稳定安全运行。 针对以上种种问题，要求本设计选用款集成度较高的单片机，并采用无线通信技 术，设计个电力变压器温度监控系统，对现有落后的温度控制系统进行改造，满足自 动化要求。 设计主要完成的工作。 本设计须完成风冷式电力变压器温度监控系统的主机部分的设计，主要包括以下工 作 收集电力变压器温度控制系统的控制原理的实际资料，确定要保证变压器风冷 系统正常运行及实现无人值班所需的远程通讯功能，必须采用以单片机为核心的控制系 统来完成为保证风机能可靠安全运行，必须收集既能被单片机驱动又能保证风机可 靠运行的元件。 方案设计。 确定系统配置及功能，并根据系统功能要求完成系统硬件设计。 根据设计原则完成控制系统的软件设计。 撰写设计说明书，绘制系统电路原理图。 完成指定内容的外文资料翻译。 第二节设计要求 毕业设计的主要内容 完成系统设计南京工业职业技术学院毕业设计说明书 选择合适的单片机，作为主机 独自完成主机硬件软件设计，其中硬件部分主要包括温度采集显示主 控电路无线通讯电源电路等，软件部分主要包括流程图设计程序设计及调试 完成相关的设计图纸绘制和设计说明书撰写，通过毕业设计答辩。 设计实现的主要功能 将采集到的油温在就地和远端控制室用实时显示油温，主机和从机之间 的通讯采用无线通信方式 系统设置自动手动停止三种运行方式，正常时采用自动方式运行，主控板检 修时采用手动方式运行，并且能够灵活选择运行方式。 在自动方式运行下，当变压器油温超过上限时，风机全部投入当温度低于工艺 下限时，风机全部停止当温度由高下降到上限和下限的中间值时，只投入组风机 在投入组风机的状态，先运行的组风机运行小时后这三组风机在变压器周围间 隔安装，自动切换到另外组这三组风机也在变压器周围间隔安装，小时后又切 换到原来的组，如此交替运行，既延长风机的使用寿命，又能使变压器均匀降温。温 度上限值和下限值可以通过硬件灵活设置，以适应不同类型和不同环境使用的变压器 变压器油温超过上限值时，风机群全部投入运行时，采用顺序启动方式依次启动，防止 启动电流过大情况发生造成设备损坏 系电桥组成的温度 检测电路，也可以使用温度传感器来实现。 方案 温度检测电路通过预埋在变压器中的铂电阻传感器获得油温信号，经信号调理电 路处理后直接送入控制器的转换输入端，单片机根据信号数据及设定的各种控 制参数，按照程序自动计算与处理，自动显示变压器油温，并输出相应的控制信号，控 制风机的起停，电机的保护电路包括过压，过载，缺相等。显示电路采用，其 只需要三根线就可控制八个数码管，特别适用于需要口较多的系统。信号通过无线 通信芯片传输到控制室,以便对现场情况及时做出反应。 方案采用单片机，处理器具有不同于般微处理器的许多特性，它 给出最大系统可靠性，通过减少外部元件使成本最小。另外，还提供节电工作模式及提 供编码保护等。共有口口口口口五组口，完全可以满 足本系统的要求，另外在其中嵌入个输入通道的模块，不需要专门的芯片进 行转换模块可提供外部信号的捕捉内部比较输出及脉宽调制功能 中断源多，具有看门狗定时器和睡眠功能还可以在线串行编程在线调试。显示电路 采用，其只需要三根线就可可控制八个数码管，特别适用于需要口较多的 系统。为位显示驱动电路，可以连续的驱动位段数据显示。在芯片 内部集成了个译码器，段地址和位地址驱动以及个位的静态随机存储器。 只需要个外部电阻，就可以正确地驱动所有的段地址。 信号通过无线通信芯片传输到控制室。以便对现场情况及时做出反应。 是个工业科学医用频段设计的真正单片无线收发芯片,它采用 频移键控调制技术。发射速率可达，发射功率可调,最大发射功率 ,接收灵敏度，具有工作半径大适应性强的特点。天线接口设计为差分天 线,便于使用低成本的印刷电路板天线。还有待机工作方式,可以更省电和高效。 此外,该芯片只需少量外围元件,使用十分方便。温度控制器系统框图如图所示。南京工业职业技术学院毕业设计说明书 图温度控制系统框图 方案二 温度检测采用由半导体公司生产的智能集成温度传感器型单线智 能温度传感器,属于新代适配微处理器的智能温度传感器,采用公司特有的 单总线通信协议，只用条数据线就可实现与的通信。它具有体积小，接口方便， 传输距离远等特点。显示采用单片机的口扩展四片串并转换的移位寄存器 驱动四只寸共阳数码管，实时显示变压器的温度。复位电路采用芯片 来实现单片机系统的监控电路。是款专用高性能低功耗的微处理器监控 芯片。通信采用公司新推出的单片可编程收发芯片。 温度检测电路的设计 温度检测采用由半导体公司生产的智能集成温度传感器型单线智 能温度传感器,属于新代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业民用军 事等领域的温度测量及控制仪器测控系统和大型设备中。它具有体积小接口方便 传输距离远等特点。单总线数字传感器工作温度范围是，在 范围内温度测量精度为具有温度报警功能，用户可设置最高和最低 图引脚分布图 单片机 按键输入 电源 变压器油温 采集模块 主回路控 制模块 通 讯电路 显 示电路 光电耦 合电路南京工业职业技术学院毕业设计说明书 报警温度，且设置值掉电不丢失采用公司特有的单总线通信协议，只用条 数据线就可实现与的通信此外，能够直接从数据线获得电源，无需外部 电池供电。与单片机的接口电路如图所示。 为数字信号输入输出端，为电源地，为外接供电电源输入端在寄生 电源接线方式时接地。主要由四部分组成位光刻温度传感器非 挥发的温度报警触发器和配置寄存器。光刻中的位序列号是出厂前被 光刻好的。相当于给每个分配了个独无二的比特地址序列码，这就允 许多个工作同条线总线上，从而大大简化了分布式温度传感系统的应用。温 度传感器完成对温度的测量，温度报警触发器和以及配置寄存器的设置值均以 个字节的形式存储在中，使用个存储功能命令可对其写入。 二显示部分 可以用数码管显示，电路如下图所示。采用了驱动器，对温度值进行 实时输出显示，根据精度要求，设置位小数。 主 图显示电路 三键盘输入 单片机监电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。在设计完单片机系 统，并在实验室调试成功后，在现场却出现了死机程序跑飞等现象，而用 仿真器调试时却无此现象发生或极少发生此现象。有时会发现在关闭电源后的短时间内 再次开启电源，单片机系统会工作不正常，这些都很可能是由单片机监控电路设计的不 可靠引起的。单片机监控电路主要有监控和看门狗两个功能。 四通讯电路设计 通信电路采用无线通信芯片来完成。无线通信芯片种类繁多，方案选择来 实现无线通信。是根据公司的技术，在工艺下南京工业职业技术学院毕业设计说明书 摘要 本设计针对电力变压器冷却系统中使用常规控制系统时存在的控制回路复杂可靠 性低风机保护方式简单油温测量精度低控制误差大无法进行远程通讯等问题， 设计了套智能化变压器温度监控系统。本系统以单片机为核心，实现了对 变压器油温的实时采集显示数据无线传输，并参考油温变化对风机的运行状况 进行实时控制。风机侧完善的保护装置为提供准确的风机故障信号，提高了系统运 行的稳定性。 关键词单片机变压器冷却系统风机故障油温采集 南京工业职业技术学院毕业设计说明书 , , , 南京工业职业技术学院毕业设计说明书 目录 摘要 绪论 第章设计任务及要求 第节毕业设计的任务 第二节毕业设计的要求 第二章系统的设计方案 第节系统工作的般原理 第二节智能温度监控系统的设计方案 方案 方案二 方案三 第三节设计方案的确定 第三章硬件电路设计 第节单片机的选型 第二节振荡器配置选择 晶体振荡器陶瓷谐振器方式 振荡器 第三节温度采集电路模块设计 温度检测电路 光电耦合隔离放大电路 第四节按键输入和显示电路部分设计 按键输入电路模块设计 显示电路部分设计 第五节无线通信系统的设计 第六节主回路部分设计 风冷机的保护简要介绍 输出驱动电路设计 第七节直流电源的设计南京工业职业技术学院毕业设计说明书 第四章软件部分设计 第节软件需求分析 第二节各模块的流程图 第五章设计总结