【正文】 在此，再次感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和指導(dǎo)過我們的老師們，特別是我的指導(dǎo)老師王玉萍。為期四個(gè)月的艱苦奮斗，畢業(yè)設(shè)計(jì)在老師耐心的指導(dǎo)下基本上圓滿完成。這些軟件在以前都只是了解談不上懂，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)也學(xué)到了如何利用工具更好的完成任務(wù)，為我們今后的工作奠定了基礎(chǔ)。LCD中的T為溫度傳感器采集到的變壓器溫度，B為設(shè)置的報(bào)警溫度，N為冷卻裝置工作的溫度下限45℃，H為高溫點(diǎn)75℃。輸出的外圍設(shè)備在硬件電路中是通過控制可控硅的導(dǎo)通來接通的，仿真時(shí)用四個(gè)繼電器代表。本次仿真實(shí)驗(yàn)是在Protues軟件下進(jìn)行的，通過截圖的方式將繼電器的幾個(gè)狀態(tài)進(jìn)行完整的表達(dá)。[19] 圖41 主程序流程圖 綜合投切模塊 本模塊是根據(jù)變壓器頂層油溫的大小決定投入運(yùn)行的冷卻風(fēng)扇的組數(shù)，通過程序中的判斷語(yǔ)句對(duì)變壓器油溫處于設(shè)定溫度的哪一個(gè)檔，從而決定投入幾組風(fēng)扇。單片機(jī)開發(fā)也適應(yīng)了這個(gè)潮流與匯編語(yǔ)言相比，用C語(yǔ)言開發(fā)單片機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）優(yōu)于匯編語(yǔ)言的開發(fā)速度。軟件進(jìn)行模塊化書寫，每一個(gè)模塊可以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)試，這樣在程序檢查時(shí)更加容易方便，模塊化編程是一種程序設(shè)計(jì)方法，將每一部分程序編寫完調(diào)試成功后進(jìn)行匯總，就構(gòu)成了總體的程序。在變壓器溫度達(dá)到啟動(dòng)溫度45℃時(shí)，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，控制第一組風(fēng)扇的可控硅導(dǎo)通，變壓器第一組風(fēng)扇開始運(yùn)行，這就是上面提到的第一種運(yùn)行方式。對(duì)于強(qiáng)迫油循環(huán)水冷和風(fēng)冷式變壓器，上層油溫不宜超過75℃。因而不會(huì)受到外界光的干擾。具體原因如下：（1） 光電耦合器的輸入阻抗很低（一般為1001000歐姆）。一般工業(yè)應(yīng)用的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)既包括弱電控制部分，又包括強(qiáng)電控制部分。應(yīng)用須知：如果穩(wěn)壓器離電源濾波器有一段距離，Cin是必需的。[16] 電源電路電源電路使用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CYT78L05，它是一種固定電壓（5V）三端集成穩(wěn)壓器，適用于很多場(chǎng)合，還能被用作齊納二極管/電阻器組合替換。I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。這里介紹的字符型液晶模塊是一種用57點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等，這里以常用的2行16個(gè)字的1602液晶模塊來介紹它。 鍵盤和顯示電路為了節(jié)省I/O口的使用，裝置采用23的矩陣鍵盤。接收器輸入具有失效保護(hù)特性，當(dāng)輸入開路時(shí)，可以確保邏輯高電平輸出。這里采用MAX487芯片實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通訊，下面是對(duì)MAX487芯片的具體介紹。其中的備用風(fēng)扇是在某臺(tái)冷卻風(fēng)扇故障和冷卻風(fēng)扇檢修時(shí)投入使用，也可在4臺(tái)風(fēng)扇同時(shí)運(yùn)行但仍不能滿足冷卻需求時(shí)投入使用。正常情況下，ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。所謂直接A/D轉(zhuǎn)換器，是把模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，如逐次逼近型、并聯(lián)比較型等。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC，Analog to digital converter）；將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)換器或ADC，Digital to analog converter）；A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已成為信息系統(tǒng)中不可缺的組成部分，為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的精確度，A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度；如果要實(shí)現(xiàn)快速變化信號(hào)的實(shí)時(shí)控制與檢測(cè)，A/D與D/A轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。A/D轉(zhuǎn)換包括三個(gè)部分：抽樣、量化和編碼。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，特設(shè)計(jì)下面的風(fēng)扇電流采集電路。 對(duì)油流繼電器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是為了掌握油泵的工作狀態(tài)是否正常。LM35DZ輸出為0℃—100℃，而LM35CZ輸出可覆蓋﹣40℃—110℃，且精度更高，兩種芯片的精度都比LM35高，不過價(jià)格也稍高。℃，℃℃（﹣55℃至﹢150℃溫度范圍內(nèi)），重復(fù)性好，低輸出阻抗，線性輸出和內(nèi)部精密校準(zhǔn)使其與讀出或控制電路接口簡(jiǎn)單和方便，可單電源和正負(fù)電源工作。鉑電阻溫度傳感器在防護(hù)設(shè)備里經(jīng)常用到。鉑電阻溫度傳感器具有極佳的可互換性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于氣象和環(huán)保等部門。 圖33 STC89C58型單片機(jī)最小系統(tǒng)圖把這些器件組合起來就能很好的使用單片機(jī)，它們都是為了使單片機(jī)更好的工作而設(shè)立的。接觸過單片機(jī)的人都時(shí)常聽別人提到“最小系統(tǒng)”這個(gè)詞。STC89C58是一款在工業(yè)控制過程中使用較多的單片機(jī)，也是電子設(shè)計(jì)工程師認(rèn)證實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)箱采用的單片機(jī)型號(hào)。通過限流電阻可以接至220V交流電源，可直接與繼電器控制電路相連，無(wú)需光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來極大的方便。（2）精簡(jiǎn)指令使其執(zhí)行效率大為提高。更重要的是，單片機(jī)系統(tǒng)相對(duì)繼電接觸器控制系統(tǒng)，接線少，其主要功能是通過程序?qū)崿F(xiàn)的，在需要改變?cè)O(shè)備的控制功能時(shí)，只要修改程序，修改接線的工作量很小。在它們誕生前，工業(yè)電器控制主要使用低壓電器構(gòu)成的繼電接觸器電路，它是以接線邏輯實(shí)現(xiàn)控制功能的。用戶根據(jù)實(shí)時(shí)提供的變壓器、風(fēng)扇和油泵工作情況，實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程控制。變壓器南邊兩組，北邊兩組，另有一組備用。本裝置首先通過變壓器的溫度傳感器，對(duì)變壓器的溫度進(jìn)行采集，然后送入A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行處理，成為可供單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和處理的數(shù)字信號(hào)量。溫度采集即是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，即用溫度傳感器采集供單片機(jī)輸出控制的溫度信號(hào)。（3）當(dāng)工作或輔助冷卻器故障時(shí)，備用冷卻器能自動(dòng)投入運(yùn)行。 油浸式變壓器頂層油溫一般限值 冷卻方式冷卻介質(zhì)最高溫度（℃）最高頂層油溫（℃）強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷4085 對(duì)變壓器的冷卻裝置的要求 （1）要求油浸式變壓器本體的冷卻裝置、溫度測(cè)量裝置等應(yīng)符合GB6451的要求。對(duì)A級(jí)絕緣的變壓器，當(dāng)周圍空氣溫度最高為40℃時(shí)，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，繞組的溫升為65℃。由于繞組的平均溫度比油溫高10℃，同時(shí)為了防止油質(zhì)劣化，所以規(guī)定變壓器上層油最高不超過95℃。因?yàn)榻^緣長(zhǎng)期受熱后要老化，溫度愈高，絕緣老化得愈快。 遠(yuǎn)方信號(hào)系統(tǒng)：方便運(yùn)行人員監(jiān)控冷卻裝置或者變壓器的運(yùn)行狀況。在電力變壓器的強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻裝置中，主要由潛油泵、冷卻設(shè)備、油流繼電器、分控箱、主控制箱、遠(yuǎn)方信號(hào)系統(tǒng)等部分組成。這是本設(shè)計(jì)目前可以實(shí)現(xiàn)的功能，較之以前使用的油循環(huán)風(fēng)冷卻裝置的功能更加全面，控制更加方便與人性化。國(guó)外變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻裝置的研究與國(guó)內(nèi)沒有太大差異，目前還沒有查閱到更先進(jìn)的強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻裝置。（5）發(fā)生故障時(shí)，信號(hào)指示燈發(fā)出直流燈光信號(hào)。（1）電源數(shù)量為兩套，兩套互相協(xié)助。當(dāng)時(shí)的水冷卻器銅管與管座采用漲管技術(shù)，從制造技術(shù)到運(yùn)行應(yīng)用水平都不高，給變壓器安全運(yùn)行帶來一定的影響，發(fā)生了冷卻器凍壞、冷卻器差壓繼電器彈性膜漏水、冷卻器水管滲漏等一系列問題。從80年代開始，以日本為首的科學(xué)家開始研究生產(chǎn)以蒸發(fā)冷卻為主的變壓器。 電力變壓器冷卻裝置的發(fā)展隨著電力變壓器容量與電壓等級(jí)的不斷提高，以前普及的常規(guī)冷卻裝置開始不斷暴露出許多缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)成為大型電力變壓器發(fā)展的障礙。傳統(tǒng)的繼電式冷卻裝置的優(yōu)點(diǎn)在于裝置造價(jià)低廉，但缺陷是控制器件，邏輯控制功能低下，無(wú)通訊和保護(hù)功能；維護(hù)難度大，自動(dòng)化水平低，安全運(yùn)行水平低。變壓器是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的裝置，轉(zhuǎn)換過程中必然有能量損失，損失的能量大部分表現(xiàn)為熱能。大型電力變壓器冷卻裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 電力變壓器冷卻裝置設(shè)計(jì)的意義 1 電力變壓器冷卻裝置的發(fā)展 3 傳統(tǒng)的電力變壓器冷卻裝置 3 現(xiàn)有的電力變壓器冷卻裝置 5 繼電式電力變壓器冷卻裝置的缺陷 6 本次設(shè)計(jì)主要完成內(nèi)容 7第2章 變壓器冷卻控制裝置原理 8 冷卻裝置的組成部件和作用 8 冷卻裝置應(yīng)滿足的要求 9 變壓器運(yùn)行允許溫度 10 變壓器運(yùn)行允許溫升 11 變壓器溫度限值 11 對(duì)變壓器的冷卻裝置的要求 12 冷卻裝置二次接線應(yīng)滿足的要求 12 變壓器冷卻裝置設(shè)計(jì)原理 13第3章 變壓器冷卻控制裝置的硬件設(shè)計(jì) 14 硬件總體設(shè)計(jì) 15 硬件系統(tǒng)部件設(shè)計(jì) 16 單片機(jī)的選擇 16 溫度采集電路 22 外圍設(shè)備保護(hù)電路 27 A/D轉(zhuǎn)換電路 29 輸出控制電路 32 通訊電路 35 鍵盤和顯示電路 37 電源電路 40 光電隔離技術(shù) 41 冷卻裝置風(fēng)扇控制的實(shí)現(xiàn) 43第4章 軟件設(shè)計(jì) 45 系統(tǒng)流程圖 45 綜合投切模塊 47 按鍵模塊 48 通訊模塊 49 LCD1602顯示模塊 50第5章 硬件電路仿真 51結(jié) 論 56致 謝 57參考文獻(xiàn) 58附 錄 60CONTENTSABSTRACT IABSTRACT IIChapter 1 Introduction 1 The meaning of power transformer cooling device design 1 The development of power tranformer cooling device 3 The traditional power transformer cooling device 3 The existing power transformer cooling device 5 Relay type power transformer cooling device defects 6 The design mainly plete content 7Chapter 2 Transformer cooling control principle 8 Components and function of the cooling unit 8 Cooling unit shall meet the requirements 9 Transformer operation allows the temperature 10 Transformer operation allows the temperature rise 11 Transformer temperature limit 11 Requirements for transformer cooling device 12 Cooling device for secondary wiring shall meet the requirements 12 Transformer cooling device design principle 13Chapter 3 Hardware design of the transformer cooling control mechanism 15 The hardware system design 15 Hardware system ponents design 16 The choice of MCU 16 Temperature acquisition circuit 22 Peripheral protection circuit 27 A/D conversion circuit 30 Output control switch circuit 32 Communication circuit 35 The keyboard and display circuit 37 Power circuit 40 Photoelectric is olation technology 41 The realization of the cooling fan control 43Chapter 4 Software design 45 System flowchart 45 Comprehensive cutting module 47 Key scan module 48 Communication module 49 LCD 1602 display module 50Chapter 5 Hardware circuit simulation 51Conclusion 56Thanks 57References 58Appendix 60IV第1章 緒論在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電力的重要性日益突出。具體來說變壓器有負(fù)載損耗，包括直流損耗和渦流損耗。如何克服原有變壓器冷卻裝置的缺陷，尤其是提高變壓器冷卻裝置的自動(dòng)化水平，使變壓器冷卻裝置能夠很好的集成，是電力部門急待解決的問題。因此，開發(fā)更多新型的冷卻裝置迫在眉睫。由于加工技術(shù)的限制以及缺乏合適的絕緣材料，這種變壓器很難向大型發(fā)展。經(jīng)過制造部門和運(yùn)行部門共同努力，這些問題逐一得到解決，運(yùn)行也逐步穩(wěn)定。其中一套為備用電源，防止另一套故障影響整個(gè)裝置的運(yùn)行。[3] 現(xiàn)有的電力變壓器冷卻裝置 目前，國(guó)內(nèi)變壓器主力廠沈陽(yáng)、保定、西安及合資廠ABB、西門子等，其變壓器出廠時(shí)配置的強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻控制裝置的工作原理、邏輯回路、主要元器件的選配大致類似，差異很小。[4] 繼電式電力變壓器冷卻裝置的缺陷 目前國(guó)內(nèi)的大型電力變壓器冷卻裝置大部分仍沿襲傳統(tǒng)的繼電式控制模式，這種裝置存在的主要弊端是：（1）冷卻裝置控制回路存在一定的設(shè)計(jì)缺陷；（2）因溫度硬觸點(diǎn)控制引起冷卻裝置組頻繁啟動(dòng)和停止；（3）熱繼電器對(duì)冷卻裝置組的保護(hù)功能不全；（4）冷卻裝置組設(shè)定為運(yùn)行、輔助、備用、停止四種固定狀態(tài)，不能隨時(shí)在線調(diào)整；（5）繼電