变压器油温控制

本科生毕业论文（设计）题目:基于单片机的变压器油温测控系统设计姓名:武陈龙学院:数理与信息工程学院专业:电子信息工程班级:电信113班学号:1665110318指导教师:樊晓宇职称:讲师2014年12月30日安徽科技学院教务处制目录1绪论...................................................................................................................11.1变压器油温概述.............................................................................................11.2变压器目前所遇到的问题.............................................................................21.3本文的研究内容.............................................................................................22．变压器油温测控系统的总体设计.................................................................33．系统硬件设计.................................................................................................33.1单片机模块设计.............................................................................................33.2测温模块设计.................................................................................................53.2.1DS18B20数字式温度传感器工作原理.......................................................63.3键盘模块设计.................................................................................................73.4数码显示模块设计.........................................................................................83.5执行模块设计.................................................................................................94系统软件设计.................................................................................................104.1软件介绍......................................................................................................104.1.1Protues软件的介绍...............................................................................104.1.2Keil-C51软件介绍......................................................................................104.2主程序流程设计...........................................................................................114.2.1程序流程设计............................................................................................114.3子程序流程...................................................................................................134.3.1延时子程序和初始化子程序....................................................................134.3.2键盘子程序................................................................................................134.3.3温度采集子程序........................................................................................144.3.3数码管显示子程序...................................................................................174.4Protues仿真.................................................................................................17致谢：.................................................................................................................19附录:....................................................................................................................201.程序..................................................................................................................202.Protues电路图................................................................................................25参考文献.............................................................................................................261基于单片机的变压器油温测控系统设计电子信息工程学生武陈龙指导老师樊晓宇摘要：变压器在生产生活中起到举足轻重的作用，变压器的油温影响到变压器的各种工作参数，变压器油温必须控制在一定温度才能保证其工作效率。本文用温度传感器进行温度采集工作，利用51单片机为数据处理单元和控制单元来控制变压器的油温以解决变压器油温过高的问题。本文在Protues进行了仿真处理，用DS18B20作为温度传感器，模拟了温度检测、温度设定、温度控制和报警功能。使用这种方案不仅降低了维护变压器的成本，而且提高了变压器的工作稳定性，延长了变压器的使用寿命。关键词：变压器，油温，单片机，Protues，DS18B2021绪论1.1变压器油温概述变压器作为人们日常生产生活的重要电气设备，给远距离电力输送和电压转换提供了极大的便利。变压器在电气设备中应用广泛，与之相关的各种冷却技术也发展迅速。变压器在工作时由于电磁的不断转化，有一部分的能量损失，这部分能量转化为热能，是变压器的温度逐渐升高。变压器的如果长期处在温度过高环境下，其部分材料会由于温度过高产生参数的变化，从而影响工作效率。油浸式变压器仍是现今电网运行中的主流产品。这种类型的变压器在正常运作时，变压器的内部元器件，如绕组、铁心等不断损耗产生热量。这些热量使得变压器内部各器件温度上升，当其工作温度超过标准值温度值，长期工作在这种环境将影响到变压器内部绝缘材料的使用寿命[1,2]。所以，为了使变压器能长期正常运行，必须采用一定的冷却方法降低温度，把温度控制在一定范围[3,4]。变压器的冷却方式主要有以下三种[5,6]：第一种是油浸自冷式，具体是采用管式油箱，在变压器油箱壁上焊接扇型油管，增加散热面积，多用于中小型变压器，当变压器的容量超过2000KVA时，需要的油管多，箱壁布置不下时可以做成可拆卸的散热器，这种油箱叫散热式油箱。第二种是油浸风冷式，具体是在散热器的空档内装上电风扇，增加散热效果，采用这种冷却方式的变压器一般容量在5000KVA以上。第三种是强迫循环冷却式，具体是当变压器容量达到100MVA时，常用油泵使热油经过专门的冷却器冷却，然后再送到变压器油箱里。变压器在带额定负荷和投入冷却装置在环境+40℃下运行时，我国行标DLuT572-95规定[7]，油浸风冷变压器的顶层油温不宜经常超过65℃，油箱内上层油温最高允许在+85℃。因此，必须通过适时控制变压器的冷却设备启动或停止，以保证变压器正常运行对油温的要求变压器的温度不是稳定的量，当其工作的环境温度发生变化，变压器工作的功率发生改变时，变压器油温也会受到影响而产生变化。因此，及时获取变压器油温参数很有必要。当发现变压器的油温过高时，采取相应降温措施对其降温。1.2变压器现状随着电力系统和计算机技术的发展，所产生的为解决变压器油温冷却相关技术也不断发展。目前，变压器温控系统设计很少采用智能化方案，多数采用纯电路方案，很少有采用单片机实行设计。少数变电站使用了微控制器进行温度调节，但是处于非智能化，不能进行现场调节[8]。而且控制器与执行器之间隔离不够，导致产生相应干扰，运行不够稳定。继电器、接触器等器件构成控制回路，电路过于复杂，温度传感器、负载电流传感器和时间继电器等精度较低，控制精度差。控制回路复杂，控制逻辑不严密。随着电力系统自动化技术及计算机微处理相关技术的迅速发展，给我们研制微机式温度预测控制装置创造了良好的条件。目前，现场变压器油温的测量大多数仍依靠温度计构成回路来实现，并没有采用单片机技术，少数无人值守变电站的变压器油温测控系统虽使用了单片机，但是装置的控制部分与变压器的运行部分没有完全隔离，经常将现场的干扰信号引入计算机系统，造成死机现象，不能全方位监视程序运行。传统冷却器控制系统存在以下缺点[9,10]：3(1)控制回路有继电器、接触器等独立的元件构成，控制回路复杂，集成度不高；(2)控制回路的温度传感器、负载电流传感器和时间继电器等精度较低，控制精度差；(3)控制回路复杂，而继电器、接触器等元件的接点数量有限，不能完全实现相互检测，控制逻辑不严密；(4)不具备智能接口，很难实现远程在线监视功能。除此之外，很多已投入使用的变压器油温监测系统是直接以变压器的上层油温[11]作为冷却系统的启停信号。但变压器在运行过程中由于各种外界因素的影响，其上层油温并不能及时的反映真实的变压器绕组温度，因此在上述的监测系统中就存在不能及时对变