毕业论文：智能化变压器温度监控系统设计 ㊣ 精品文档 值得下载

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统具有故障自诊断功能，当风机工作异常时如过压缺相过载时，系统能够在现场和控制室发出报警信号，显示故障类型和故障发生的位置，便于工作人员及时进行设备检修系统设置正常运行故障运行油温超过三项远传开关信号本设计中油温的上限缺省值为，下限缺省值为，要求上限值和下限缺省值能够方便的通过按键调节系统要采用必要的抗干扰措施包括硬件和软件。

主要技术指标控制系统的工作电源为的工频交流电，容量为风机有组，每组个风机，均匀排列在变压器四周，每个风机功率为温度测量范围为，温度采集精度为，温度控制精度为。

第二章系统的设计方案第节系统工作的般原理传统的电力变压器由人工控制风机，每台变压器有组风冷式电动机需要控制，每组风机的保护通过热继电器实现，控制风机电源回路通过接触器，而风机启停的逻辑判断通过测量变压器的油温和变压器的过负荷实现，工作原理如图所示。

主电路控制元件采用了接触器，靠机械触点来实现对风机的驱动。

这种方式对风机的控制只能由人工完成，风机同时全部投入，同时全部停止，启动时冲击电流很大，会对器件造成损伤。

当温度在时，通常采用全部投入的方式，不利于节能，也不利于设备的维护。

控制器系统采用继电器热继电器接触器逻辑电路控制，控制逻辑显得很复杂，在运行过程中会出现接触器的触点长时间接触及多次开断造成触点烧毁问题。

风机缺乏必要的过压过载缺相保护，实际运行中降低系统运行的可靠性，增加运行成本。

图传统风冷机工作原理图第二节智能温度监控系统的设计方案本设计以单片机为核心完成系统的设计，要求对油温进行实时采集，将采集结果送入进行处理，然后按照工艺要求进行相应的控制，实现对变压器温度的全自动远程和就地监控，系统要具有完善的保护功能，包括过压过载缺相检测和保护，还要具备故障自诊断功能，在故障出现时，给出故障信息，显示故障类型，便于工作人员及时进行检修使用无线通信方式实现变压器控制器与中心控制室之间的数据通信。

使用户随时了解变压器及风机运行情况，实现远程温度控制。

整个课题包括系统设计，主机温度信号采集与调理电路设计，主机显示电路设计，主控电路设计，缺相检测与保护电路设计，过载保护与检测电路设计，从机设计，从主机显示电路设计，三相电源接触器热继电器风冷电机变压器过负荷变压器油温检测机电逻辑处理系统无线通信电路设计，主电路设计，主机从机电源设计，系统软件流程图设计，软件编程等。

温度信号的采集在设计中是最重要的部分之，其可以采用铂电阻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定电压至，电流至的电力系统中作为三相交流电动机的过载和断相保护，有温度补偿，自动与手动复位功能。

本设计中热继电器选用热继电器。

中间继电器作用是用来传递信号或同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件，它的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触点多些。

继电器的工作原理是当输入量如电压电流温度速度压力等达到预定数值时，使它动作，以改变控制电路的工作状态，从而实现既定的控制或保护的目的。

在此过程中，继电器主要起了传递信号的作用。

本设计中用中间继电器来控制电机的缺相信号，选用了中间继电器。

在电路中常用的框架式空气开关型空气开关由于其先进的过载欠电压和短路保护性能，常作为低压侧总保护开关使用。

由于其欠电压保护功能，当高压侧因检修或故障停电时，空气开关自动断开，恢复送电时需要人工重新合闸。

在本设计中选用了空气开关，低压断路器选用型。

系列自动转换开关电器，适用于交流，额定绝缘电压，额定工作电压及以下，额定电流从的两路电源常用电源备用电源，因其中路发生故障或负载需要进行电源之间的自动或手动转换，以保证供电的可靠性和安全性。

系列属于级的自动转换开关电器，在转换电源期间中止向负载供电。

本设计中选用的单刀双掷开关是。

在主回路的设计时，在供配电线路中要用到熔断器，根据参数要求选用熔断器，可以用作线路和设备的短路和过载保护。

接触器也是种开关，主要用来频繁地及要求远距离接通或断开交直流主电路，是种自动切换电器。

它是靠电磁线圈的作用来实现接通和断开电路的。

系列交流接触器具有倒装式结构，具有体积小重量轻能耗低寿命长和维修方便的特点。

在设计中选用交流接触器。

第七节直流电源的设计在工农业生产科学实验和日常生活中，主要采用交流电。

但在有些情况下，如电解电镀直流电动机等都需要直流电源供电。

此外，从简单的到复杂的电子电路和自动控制系统中，还需要用电压稳定的直流电源。

为了得到直流电，除了用直流发电机或化学电池作为直流电源外，目前广泛采用由各种半导体器件组成的直流电源。

本设计主要介绍的是单相小功率以下直流电源。

它的任务是把的交流市电转换成幅值稳定的直流电压例如几伏到十几伏，同时提供定的直流电流例如几安或十几安。

下图是为实现上述目的而建的电路系统框图。

图直流电源原理框图电源变压器其作用是将交流电源的电压变换为符合整流需要的数值。

整流电路利用具有单向导电性能的整流元件如晶体二极管，真空二极管，将正弦交流电压变为单向直流脉动电压。

单向直流脉动电压非正弦周期电压，含有直流成分和各种频率的交流成分。

滤波电路利用电容电感等电路元件的频率特性，将直流脉动电压中的谐波成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。

稳压电路当电网电压波动或负载变动时，经滤波后的直流电压大小还会变动。

稳压电路的作用是使直流输出电压基本不受上述因素的影响。

下面分别说明各部分的组成工作原理和性能。

单相桥式整流电路单相桥式整流电路由由四个二极管接成电桥形式。

当为正半周时，引入两个二极管和，如图所示。

此时将有电流从点自上而下流入负载电阻。

当为负半周时，再引入两个二极管和，其连接方式应能导引电流沿同方向由点自上而下流入负载电阻，如图所示。

上述电路实现了在的个周期内都有同个方向的电流流过，即达到了全波整流的目的。

将以上两个电路组合在起，得到下图所示电路。

图单相桥式整流电路在变压器的二次电压为正半周上正下负时，二极管和导通，和截止。

在变压器二次电压为负半周时，二极管和导通，和截止。

下面计算如何选用二极管，要求输出电压为。

变压器二次电压有效值考虑到变压器二次侧及管子的压降，变压器二次电压大约需提高，即二极管最大反向电压因此，可以选用型号为的二极管，其最大整流电流为，反向工作峰值电压为。

变压器的变比滤波电路前面分析的整流电路虽然可以把交流电转换成直流电，但是所得到的输出电压中含有较大的脉动成分主要是或。

在些设备例如电镀蓄电池充电设备中，这种电压的脉动是允许的。

但是当直流用于电子设备的电源时，会引起严重的谐波干扰。

为此，整流电路中都要加接滤波电路，以保留整流后输出电压的直流成分，滤掉脉动成分，使输出电压接近于理想的直流电压。

常用的滤波电路有电容滤波电感滤波型滤波有源滤波。

稳压电路在前面主要介绍了如何通过整流电路把交流电变成单向的直流脉动电压，以及如何利用储能元件组成各种滤波电路以减小输出的脉动成分。

但是，当电网电压波动和负载变化时，整流滤波电路的输出电压会随之变化。

电源电压的不稳定可以产生测量和计算误差，引起电子设备和控制装置工作的不稳定，甚至使之根本无法正常工作。

为了能够提供更加稳定的直流电源，需要在整流滤波后面加入稳压电路，使直流电源的输出电压基本上不随交流电网电压波动和负载变化而变化。

下面介绍输出正电压的接法采用系列集成稳压器组成输出正电压的电路如图所示。

图中的电容器和用来减少输入和输出电压的脉动，并改善负载的瞬态响应。

图输出固定正电压的接法输出固定负电压采用系列集成稳压器，按下图接线，即可得到负的输出电压。

图输出固定负电压的接法输出正和负电压在同时需要稳定的正和负直流输出电压的场合，可同时选用和系列集成稳压器，按下图接线。

图输出正和负电压的接法在本设计中需要直流电源，根据工程中的经验在本设计的直流电源电路图如下所示。

图电源电路图图电源电路图图电源电路图图电源电路图在电路中选用了三相全桥整流模块，最大输出电流是，耐压值是，正向浪涌电流时，完全满足设计要求。

第四章软件部分设计第节软件需求分析设计的主要功能都要求由软件来实现，其中包括风机的控制，温度信号的采集等。

软件采用模块化结构，包括个主模块和个子模块按键处理模块通信子模快保护电路模块输出控制子模块温度采集