基于单片机变压器温度检测控制系统设计

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1、基于单片机变压器温度检测控制系统设计　　摘要本文提出了一种以单片机和固态继电器为主要控制器件并通过MAX232接口芯片与上位机PC进行串行通讯的风冷式变压器温度检测控制系统。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，并通过上位机的设定模式允许用户对数据基准值进行设定，大大提高了本系统的实用性。关键词温度采集；风机自动切换；设定模式中图分类号TP368.1文献标识码A文章编号1674-6708（2013）87-0207-020引言变压器是电力系统中不可或缺的重要设备之一，用于电压变换和电能分配和传输。对于系统来说，变压器发生事故将造成严重的后果，所以研究变

2、压器的异常状态对系统的稳定运行有着重要的意义。运行之中的变压器的异常主要有六种，分别为声音异常，温度异常，油位异常，外表异常，颜色、气味异常，变压器过负荷。其中温度检测易于操作并且检测准确，通过温度信号的检测可以十分清晰的检测出变压器的运行状态。6目前常用的变压器冷却控制装置大都是使用传统的继电器，并且人工来控制温度控制器机械触电的开闭，驱动交流接触器的线圈，从而接通冷却器。然而这种方式自动化程度低，易因风机群同时启动而电流过大。为解决这些缺点，本篇文章提出了一种基于单片机的变压器温度检测控制系统。使用51单片机为控制器并以固态继电器SSR为执行元件。具有温度在线监测，

3、变压器强行退出，预警报警，风机自动运行及切换等实用功能。1硬件电路的设计1.1系统综述本设计为主要针对于油浸式风冷式变压器的温度控制系统，主要通过控制风机的启动来实现控制变压器运行温度。该系统由温度信号检测处理电路、A/D转换电路、单片机监控处理部分、风机控制与故障预警报警模块以及通讯模块组成。本设计需要测量的主要温度数据有：变压器上层油温，变压器表面温度以及室内温度。需要实现的功能为当变压器刚开始工作或需测量的三个温度值都低于由用户个人设定的设定值下限时，系统不发出运行指令使风机运行，风机即全部处于停止状态；当变压器上层油温未达到设定值而室内温度及变压器表面温度超出预

4、设值，温度监视系统发出预警，并发出部分风机运行指令，使部分风机进行工作，为避免单一风机长时间工作，6应当在风机间进行切换；当变压器上层油温高于最低设定值并小于最高设定值时，温度监视系统发出预警，并发出风机运行指令，全部风机运行。当变压器上层油温高于最高设定值时，变压器应当停止，温度监视系统发出警告，并发出风机运行指令，全部风机进入运行状态。本设计使用AD590作为采集温度元件，采集的温度数据通过元件AD0809进行A/D转换后送往单片机进行对比处理，决定是否发出风机运行指令并通过MAX232接口芯片与上位机PC的串行通讯。1.2温度信号检测处理电路的设计温度信号检测处理

5、电路可以正确的检测和处理好各种温度信息是整个变压器温度检测控制系统正常运行的前提。温度检测的准确与否决定着控制系统对变压器运行状态判断准确度。本设计中应采集的三个温度值经由温度采集模块采集并经由放大电路放大后输入至元件ADC0809，处理好的数字信号在经由单片机进行对比处理。为了确保放大输入ADC0809的电流与温度有精确的线性关系，我们采用恒流源的温度测量器件AD590。为了避免相互影响，使采集并放大后信号经光电隔离后连接到ADC0809的INT0口。1.3风机起停电路的设计使用无触点的电子开关固态继电器来执行风机的起停及转换，为了实现该装置的输入与输出之间的电气隔离

6、，采用了高耐压的光电耦合器6，保证了控制电路的正常运行。单片机发出信号控制风机的起停，当固态继电器SSR输入点有来自单片机运行信号的输入时，发光二极管发光，双向可控硅在过零后马上导通，从而使得双向可控硅导通，风机中就有了电流通过，风机运转；当固态继电器SSR输入点有来自单片机停止运行信号的输入时，风机中就无电流通过，风机不运转。从而达到风机的起停与转换功能。2软件部分的设计2.1软件设计综述本变压器温度检测控制系统软件部分共分为下位机部分和上位机部分，下位机部分具体主要指处理器单片机而上位机具体主要指的是下位机通过MAX232接口芯片串行通讯的监控室PC。2.2下位机软

7、件设计因为采集后的温度数据需要进行模数转换后才可使用，本系统采用中断方式判断温度信号转换完成情况。若转换未完成，就不发送当前温度至处理器；当转换结束后，跳入中断，将转换后数据读入单片机并传输给上位机。2.3上位机软件设计上位机软件有2种工作模式：循环检测模式和设定模式。6在循环检测模式进入之前，应首先进入设定模式。设定模式是为了方便用户在不同情况下对变压器不同需求所对应的不同温度要求而设立的模式，它允许用户根据需要对应测量的三种测量值的基准值设定不同的风机启动数值以及不同的警告和预警上限。确保本变压器温度检测系统的使用不受到大多数情况的限