配电变压器油温在线监测仪设计进行时

辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：配电变压器油温在线监测仪设计院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2013.06.24-2013.07.12本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目配电变压器油温在线监测仪设计课程设计（论文）任务该检测仪实时监测变压器的油温，温度检测范围10℃~85℃，精度0.5℃，带有四组开关，用于变压器冷却系统的控制，超温跳闸等。设计任务：1.CPU最小系统设计（包括CPU选择，存储器，晶振电路，复位电路）2.4组开关电路设计以及油温检测电路设计3.声光报警电路设计4.程序流程图设计及程序编写技术参数：1．温度检测范围10℃~85℃，精度0.5℃，带有四组开关2．工作电源220V设计要求：1、分析系统功能，选择合适的单片机及传感器，模拟量检测电路设计等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度计划第1天查阅收集资料第2天总体设计方案的确定第3-4天CPU最小系统设计第5天4组开关电路设计以及油温检测电路设计第6天声光报警电路设计第7天程序流程图设计第8天软件编写与调试第9天设计说明书完成第10天答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）I摘要为保证变电器的连续安全供电,变压器油必须保证在一定温度下进行运行。变压器的绝缘老化主要是由于温度、湿度、氧化和油中分解的劣化物质的影响所致。但老化的速度主要由温度决定,绝缘的工作温度愈高,化学反应进行的愈快,绝缘的机械强度和电气强度丧失的愈快,绝缘老化速度愈快，变压器使用年限也愈短。因此对变压器的油温进行实时采集及检查处理使其维持在一定的范围内对变压器的寿命有重要的意义。本装置采用设置温度上、下限的方法避免上述情况，并且在确定风机的启动温度时，采用实时比较的方法，以保证风机启动后油温可能达到的最高值不会超过规程规定的上限。同时采用MAX6675芯片的热电偶传感器以及89C51单片机为主体的电路对变压器进行随时监测，同时进行报警电路和人机接口电路的设计，以及用MC14543作为驱动电路的LED静态显示电路，最后结合软件编程对整个设计要求做出完整的处理，同时更好的完成设计任务。关键词：变压器；继电器；油温；启动温度本科生课程设计（论文）II目录第1章绪论..........................................................11.1配电变压器油温在线监测仪设计概况.............................11.2本文研究内容.................................................1第2章CPU最小系统设计..............................................32.1配电变压器油温在线监测仪设计总体设计方案.....................32.2CPU的选择....................................................32.3数据存储器扩展...............................................52.4复位电路设计.................................................62.5时钟电路设计.................................................72.6CPU最小系统图................................................7第3章输入输出接口电路设计..........................................83.1配电变压器油温在线监测仪设计传感器的选择.....................83.2配电变压器油温在线监测仪设计检测接口电路设计.................83.2.1A/D转换器的选择..................................................................................83.2.2模拟量检测接口电路图........................................................................93.3输出接口电路设计电路设计.....................................93.4人机对话接口电路设计........................................10第4章配电变压器油温在线监测仪软件设计.............................124.1软件实现功能综述............................................124.2流程图设计..................................................124.2.1主程序流程图设计..............................................................................124.2.2模拟量检测流程图设计......................................................................124.2.3配电变压器油温在线监测仪设计流程图设计..................................124.3程序清单....................................................13第5章系统设计与分析...............................................185.1系统原理图..................................................185.2系统原理综述................................................18本科生课程设计（论文）III5.3硬件仿真图..................................................195.4软件调试结果................................................19第6章课程设计总结.................................................20参考文献............................................................21本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1配电变压器油温在线监测仪设计概况电作为一种清洁安全的能源在人类的日常生活中起着至关重要的作用，电力系统作为用户与发电厂之间的纽带，其作用不言而喻。而变压器更是电力系统中最为重要的一部分。因此，对配电变压器油温实时监测对能否为用户提供安全可靠的电能具有重要意义。变压器的绝缘老化，主要是由于温度、湿度、氧化和油中分解的劣化物质的影响所致。但老化的速度主要由温度决定，绝缘的工作温度愈高，化学反应进行的愈快，绝缘的机械强度和电气强度丧失的愈快，绝缘老化速度愈快，变压器使用年限也愈短。实际上绕组温度受负荷波动和气温变化的影响，变化范围很大。因此，对变压器的温度进行实时采集，使其维持在一定的范围内，对变压器的寿命有重要的意义。温度监测系统有共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。由于各种因素会造成检测系统出现较大的偏差，加上检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降。所以温度检测系统的设计应着重于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。1.2本文研究内容本次课程设计要求对配电变压器的油温进行实时监测，温度检测范围10℃~85℃，精度0.5℃。并设计四组开关，分别用于变压器冷却系统的控制，超温报警，超温跳闸等。在线监测变压器油温对早期诊断变压器故障十分重要，但是因变压器结构复杂，影响其安全运行的因素较多，使得在线监测的难度很大。油温测量过去一般是采用间接的模拟测量方法，准确性差，而且不及时。针对以上问题本文研究一种在线无损油温检测装置，应用于照明配电变压器上，其特征在于，包括：温度探头，包括磁性外壳及其内封装温度传感器，用于采集所述变压器的外部温度；温度补偿信号处理单元，包括Ａ／Ｄ采集单元、ＣＰＵ温度补偿处理本科生课程设计（论文）2器、通信单元、存储器，所述Ａ／Ｄ采集单元将所述温度探头采集温度进行模数转换，并提供给所述ＣＰＵ温度补偿处理器，所述ＣＰＵ温度补偿处理器将所述温度转化成对应变压器的油温，通过与所述存储器中温度范围比较，当测得的所述变压器油温超过上下限值，通过所述通信单元报警。本实用新型较传统变压器油温检测开孔改造相比，具有施工简易，无需停电，不影响变压器的性能等优点。硬件电路设计：1.CPU最小系统设计（包括CPU选择，存储器，晶振电路，复位电路）2.4组开关电路设计以及油温检测电路设计3.声光报警电路设计4.软件设计（程序流程图设计和程序编写）本科生课程设计（论文）3第2章CPU最小系统设计2.1配电变压器油温在线监测仪设计总体设计方案温度信号经过温度传感器后，转换为微弱的电信号，经放大电路放大信号，再由A/D转换电路进行转换后由AT89C51单片机进行分析，得到当前的温度值，并且形成显示码送给LED显示模块，同时校验判据，形成控制信号送控制模块。功能按键有以下五项功能：启动风机、停止风机、显示当前定值、恢复运行以及选择定值。当上位机提出通信请求时，AT89C51可以向上位机发送有关信息。图2.1为本课设的过程原理图。图2.1过程层原理框图2.2CPU的选择本系统采用的AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，如图2.2所示。被测环境温度传感器A/D转换电路89C51单片机LED显示声光报警功能键盘本科生课程设计（论文）4P1.00P1.11P1.22P1.33P1.44P1.55P1.66P1.77RST8P3.0/RXD9P3.1/TXD10P3.2/INT011P3.3/INT112P3.4/T013P3.5/T114P3.6/WR15P3.7/RD16XTAL117XTAL218GND19VCC20P0.0/AD021P0.1/AD122P0.2/AD223P0.3/AD324P0.4/AD425P0.5/AD526P0.6/AD627P0.7/AD728EA/VPP29ALE/PROG30PSEN31P2.7/A1533P2.6/A1434P2.5/A1335P2.4/A1236P2.3/A1137P2.2/A1038P2.1/A939P2.0/A840图2.2AT89C51芯片管脚图采用MCS-51系列这一款的单片机，应首先