【正文】 種型號(hào)，可以滿足很多需求。在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使其有極高的可靠性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)邏輯開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)以STC89C58單片機(jī)為核心完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求對(duì)油溫進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將采集結(jié)果送入MCU進(jìn)行處理，然后按照工藝的要求進(jìn)行相應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器溫度的全自動(dòng)遠(yuǎn)程和就地監(jiān)控，系統(tǒng)要具有完善的保護(hù)功能，包括風(fēng)扇電流和潛油泵的工作狀態(tài)檢測(cè)，便于工作人員的檢修和維護(hù)。第3章 變壓器冷卻控制裝置的硬件設(shè)計(jì)本裝置是為某電力局220KV變電站的SFPSZ79000/220型主變壓器配備的冷卻系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置。（6）外圍電路：即是執(zhí)行設(shè)備，主要對(duì)變壓器直接進(jìn)行冷卻的部分，風(fēng)扇和潛油泵再加個(gè)切斷超溫時(shí)的斷路器。下面介紹各部分的作用。 冷卻裝置二次接線應(yīng)滿足的要求冷卻裝置的具體接線方式各制造廠大同小異，但是各冷卻裝置的二次接線在設(shè)計(jì)中必須遵循以下要求：（1）變壓器投入電網(wǎng)運(yùn)行或退出電網(wǎng)運(yùn)行，工作冷卻器均可通過(guò)控制開(kāi)關(guān)投入或停止運(yùn)行。[7] 變壓器溫度限值（制造廠有規(guī)定的按制造廠規(guī)定）。其次，當(dāng)變壓器溫度升高時(shí)，繞組的電阻就會(huì)增大，還會(huì)使銅損增加。變壓器運(yùn)行的允許溫度是按上層油溫來(lái)檢查的。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量等于單位時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去的熱量時(shí)，變壓器的溫度就不再升高，達(dá)到了熱的穩(wěn)定狀態(tài)。 分控箱：在每一組冷卻器下部裝設(shè)一個(gè)分控箱，內(nèi)設(shè)有接觸器、熱繼電器、接線端子與保險(xiǎn)，使每只風(fēng)扇的電源通過(guò)分控箱進(jìn)入電機(jī)本體，便于運(yùn)行和維修。由于大型變壓器采用油自然循環(huán)冷卻不能滿足散熱要求，故采用強(qiáng)迫油循環(huán)的冷卻方式。另外，裝置還設(shè)有按鍵與顯示。此種裝置邏輯復(fù)雜，使用元件多，維護(hù)困難；風(fēng)冷控制裝置安裝在室外，工作環(huán)境惡劣，電子元件的抗干擾能力差，故障率高，控制裝置幾乎不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）相同的原理，備用散熱器的投入與停止也是這樣。在電廠里如果水源充足，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻和強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻都有使用。因此，在沒(méi)有發(fā)現(xiàn)更好的冷卻劑之前，冷卻方式的革新非常重要。直到1965年，以空氣為冷卻方式的變壓器有了質(zhì)的飛躍。35kV以下的電力變壓器冷卻裝置采用不吹風(fēng)散熱器的自然冷卻裝置；110kV變壓器的冷卻裝置一般采用吹風(fēng)散熱器；而220kV及以上的電力變壓器冷卻裝置采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷的冷卻裝置。在油枕和油箱的聯(lián)管上裝有瓦斯繼電器，來(lái)反應(yīng)變壓器的內(nèi)部故障。 電力變壓器冷卻裝置設(shè)計(jì)的意義由于變壓器冷卻裝置介于變電一次設(shè)備與二次設(shè)備之間，變壓器制造廠家的研發(fā)重點(diǎn)在于變壓器的結(jié)構(gòu)，一般不會(huì)考慮冷卻裝置的問(wèn)題，而二次設(shè)備生產(chǎn)廠家只注重繼電保護(hù)、變電站直流系統(tǒng)等電網(wǎng)主設(shè)備，根本不會(huì)涉及到變壓器的冷卻裝置，從而造成變壓器冷卻裝置的研發(fā)比較滯后于其他技術(shù)。它對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、靈活分配和安全使用具有重要的意義。因此為了保證電力變壓器的安全運(yùn)行，需要裝設(shè)油箱、冷卻裝置和保護(hù)裝置來(lái)對(duì)變壓器進(jìn)行冷卻降溫。油浸式變壓器的散熱過(guò)程是：先由熱傳導(dǎo)將鐵心、繞組內(nèi)部的熱量傳到其表面，然后傳到油，再通過(guò)油的自然對(duì)流不斷的將熱量帶到油箱、散熱器油管的內(nèi)壁，再通過(guò)熱傳導(dǎo)把熱量傳到油箱、散熱器油管的外表面，之后再通過(guò)輻射和對(duì)流將熱量散發(fā)到周?chē)目諝庵小?傳統(tǒng)的電力變壓器冷卻裝置世界上最早的變壓器冷卻方式是十九世紀(jì)后期出現(xiàn)的以空氣作為冷卻和絕緣介質(zhì)的變壓器，1876年世界第一臺(tái)以空氣冷卻的變壓器誕生了。油浸式變壓器由于冷卻能力大，繞組、鐵心溫度分布均勻，是變壓器的主要發(fā)展方向。因此，80年代初，用風(fēng)冷卻方式代替水冷卻方式的改造在不少變壓器上得以實(shí)施，這一改造收到了安全可靠、維護(hù)工作量小的效果。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于“工作”擋，繼電器線圈通電合閘，潛油泵和風(fēng)扇開(kāi)始動(dòng)作。這種傳統(tǒng)的繼電式控制裝置的突出優(yōu)點(diǎn)在于控制裝置造價(jià)低廉。[5] 本次設(shè)計(jì)主要完成內(nèi)容本次設(shè)計(jì)選擇單片機(jī)作為控制器件，溫度傳感器對(duì)變壓器溫度進(jìn)行檢測(cè)，然后經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)程序中的判斷語(yǔ)句判斷需要投入冷卻的風(fēng)扇數(shù)。 冷卻裝置的組成部件和作用目前我國(guó)大型電力變壓器的冷卻裝置配置情況是：根據(jù)變壓器容量的大小，配置數(shù)組風(fēng)冷油循環(huán)冷卻裝置，每組風(fēng)機(jī)油循環(huán)冷卻裝置由1臺(tái)潛油泵和1臺(tái)風(fēng)扇組成。 油流繼電器：它主要是用來(lái)監(jiān)測(cè)冷卻裝置中的潛油泵是否反轉(zhuǎn)、閥門(mén)是否打開(kāi)和油流速度是否正常的保護(hù)裝置。 變壓器運(yùn)行允許溫度 變壓器在運(yùn)行中要產(chǎn)生銅損和鐵損，這兩部分損耗最后全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使變壓器的鐵心和繞組發(fā)熱，變壓器的溫度升高。因此，變壓器正常運(yùn)行時(shí)，不允許超過(guò)絕緣的允許溫度。當(dāng)變壓器絕緣的工作溫度超過(guò)允許值后，每升高8℃，其使用期限便減少一半，這就是8℃規(guī)則。這是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部的散熱能力不與周?chē)諝鉁囟鹊淖兓烧?，變壓器?nèi)部本地的散熱能力不能相應(yīng)地提高的緣故。（4） 強(qiáng)油循環(huán)變壓器，當(dāng)切除故障冷卻器時(shí)應(yīng)發(fā)出音響或燈光信號(hào)，并自動(dòng)(水冷的可手動(dòng))投入備用冷卻器。（6）有變壓器風(fēng)扇和油泵的的保護(hù)裝置。（3）顯示電路：通過(guò)LCD屏幕顯示變壓器溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。單片機(jī)將系統(tǒng)的工作參數(shù)設(shè)置保存在存儲(chǔ)器中，在工作時(shí)可以隨時(shí)調(diào)用，而且可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)。溫度測(cè)量范圍為0—100℃，溫度采集精度為177。 單片機(jī)的選擇在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，使用單片機(jī)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，也設(shè)計(jì)了由硬件接線邏輯向存儲(chǔ)邏輯轉(zhuǎn)變的概念。[9]單片機(jī)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。PIC系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)：（1）PIC單片機(jī)最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號(hào)來(lái)滿足不同層次的應(yīng)用要求。采用PIC的低價(jià)OTP型芯片，可使單片機(jī)在其應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。目前，PIC采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。[10] PIC系列單片機(jī)的功能強(qiáng)大，但是軟件編程相對(duì)于51系列單片機(jī)比較難。圖33為單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖，在這里簡(jiǎn)單介紹一些核心器件。溫度信號(hào)的采集在設(shè)計(jì)中是最重要的部分之一，其可以采用鉑電阻電橋組成的溫度檢測(cè)電路，也可以使用溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于鉑電阻的特性曲線是非線性的，標(biāo)準(zhǔn)的電阻與溫度關(guān)系是以分度表的形式給出的，同時(shí)用電阻—溫度多項(xiàng)式函數(shù)R（t）表示。除上述外，在使用鉑電阻溫度傳感器時(shí)，還應(yīng)注意感溫元件之間（雙支結(jié)構(gòu)）和感溫元件與大地之間應(yīng)各有良好的絕緣，不然會(huì)直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至?xí)绊懙絻x表的正常運(yùn)行。1/4℃的準(zhǔn)確率。LM35的使用比較簡(jiǎn)單，除了電源與接地端，剩下輸出端接A/D轉(zhuǎn)換的芯片即可。當(dāng)聯(lián)管中油速到一定值時(shí)，擋板被沖動(dòng)。在將來(lái)如果需要滿足更高的冷卻要求或者增加風(fēng)扇數(shù)量時(shí)，進(jìn)行適量的增加，這里只設(shè)計(jì)四個(gè)風(fēng)扇的。數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來(lái)表示的，對(duì)于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的位權(quán)。A/D轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。有些轉(zhuǎn)換器還將多路開(kāi)關(guān)、基準(zhǔn)電壓源、時(shí)鐘電路、譯碼器和轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)芯片中，已超出了單純的A/D轉(zhuǎn)換功能，使用十分方便。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。由于4個(gè)工作風(fēng)扇接在單片機(jī)的P0口，所以還需要接上拉電阻，由于在部分電路圖中無(wú)法將上拉電阻組加入，所以圖38中還需要加入一個(gè)上拉電阻才算完整的輸出控制電路。MAX48MAX48MAX490、MAX49MAX1487的驅(qū)動(dòng)器擺率不受限制。它的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋最大4000英尺的傳輸距離，為了減小反射，傳輸線應(yīng)當(dāng)在其終端以特征阻抗端接，主干線以外的分支長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。確認(rèn)鍵就是對(duì)設(shè)定的結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的按鍵，設(shè)定成功后按下確認(rèn)鍵，裝置將把此溫度值保存下來(lái)，以后按照這個(gè)溫度值控制風(fēng)機(jī)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)；指令6：功能設(shè)置命令。此外，它還可以和其他功率轉(zhuǎn)移器件一起構(gòu)成大電流的穩(wěn)壓電源。圖313 電源電路經(jīng)變壓器變壓將220V交流電變?yōu)?V或9V的交流電，再經(jīng)過(guò)4個(gè)整流二極管整流變成脈動(dòng)的直流，再經(jīng)過(guò)兩個(gè)電容濾波，然后通過(guò)7805穩(wěn)壓，最后通過(guò)后面兩個(gè)電容濾波即可得到﹢5V直流電。光電耦合是70年代發(fā)展起來(lái)的新型電子元件，是以光為媒介傳輸信號(hào)的器件。而光電耦合器的發(fā)光二極管只有通過(guò)一定的電流才發(fā)光。由于變壓器繞組的溫度最高點(diǎn)難以測(cè)定，故常以平均溫升來(lái)衡量。這樣，就能使得變壓器的損耗功率小于散熱功率，兩條直線必有一個(gè)交點(diǎn)，即變壓器的損耗與散熱功率達(dá)到一種平衡狀態(tài)，就可保證變壓器的溫升不超標(biāo)。在此控制裝置中，當(dāng)變壓器溫度介于一組風(fēng)扇停運(yùn)區(qū)間中的時(shí)候，只有第一組風(fēng)扇在運(yùn)行，考慮到這種情況下每組風(fēng)扇工作的時(shí)間不等，可能會(huì)使第一組風(fēng)扇老化的速度快于第二組風(fēng)扇，所以我們希望工作人員在第一組風(fēng)扇工作一段時(shí)間后人為的對(duì)它進(jìn)行輪休，這樣可以延長(zhǎng)每組風(fēng)扇的使用壽命，節(jié)約了成本。（2）當(dāng)同類的需求較多時(shí)，可把程序放入庫(kù)中以備以后使用。（4）關(guān)鍵字和控制轉(zhuǎn)移方式更接近于人的思維方式。下面就是該模塊的程序流程圖。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞?！?，超過(guò)正常的45℃，此時(shí)第一個(gè)繼電器動(dòng)作，就相當(dāng)于第一個(gè)風(fēng)扇投入運(yùn)行。為了保護(hù)外圍設(shè)備，還加入了保護(hù)電路，通過(guò)采集風(fēng)扇電流值和油流繼電器的電平值來(lái)判斷兩種設(shè)備運(yùn)行是否正常。學(xué)無(wú)止境，只有不斷的充實(shí)自己，才能避免在工作中出現(xiàn)疏忽。畢業(yè)設(shè)計(jì)需要有嚴(yán)密的邏輯性，是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)的一個(gè)檢驗(yàn)，需要有大量的專業(yè)知識(shí)來(lái)支持。以上所有人的支持都將會(huì)是我以后人生的堅(jiān)實(shí)后盾，我會(huì)不斷努力，不辜負(fù)你們的殷切期望。雖然我認(rèn)真的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，但還是感到力不從心，因而設(shè)計(jì)在廣度和深度上具有一定的局限性。虛心向老師、同學(xué)請(qǐng)教問(wèn)題，也讓我受益良多。通訊電路也方便了工作人員，讓其不離開(kāi)工作室就能實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器運(yùn)行狀況的監(jiān)控，報(bào)警電路也為安全更增加一個(gè)保障?！妫M繼電器接通。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。圖44為通訊子程序的流程圖。（6）方便進(jìn)行同一硬件平臺(tái)的軟件移植。若要再使用顯示驅(qū)動(dòng)，則由庫(kù)中把它取出（必要時(shí)可修改），而不要全部重新編寫(xiě)。所以軟件的功能大致可分為兩個(gè)部分：一是監(jiān)控，這也是系統(tǒng)的核心部分，二是執(zhí)行部分，完成各個(gè)具體的功能。但由于精確計(jì)算難于實(shí)現(xiàn)，冷卻裝置投運(yùn)功率與變壓器的損耗之間的量的關(guān)系也難于確定，因此我們可以把冷卻裝置的控制分為4個(gè)運(yùn)行方式。繞組溫度最高點(diǎn)溫度最高點(diǎn)與平均溫度差年平均溫度=繞組平均溫升限值上訴計(jì)算繞組的溫升限值是以年平均溫度20℃為基礎(chǔ)的。（3） 光電耦合器的輸入/輸出間的電容很?。ǎ?，絕緣電阻又非常大（一般為10111013歐姆）。開(kāi)關(guān)量輸入電路接入光電耦合器之后，由于光電耦合器的隔離作用，使夾雜在輸入開(kāi)關(guān)量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路一側(cè)。整流橋邊上這個(gè)二極管在直接接直流電，并且把正負(fù)極弄反了時(shí)，可以起到保護(hù)作用。其卓越的內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷特性使之特別適用于過(guò)載的情況。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙；指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù)；指令11：讀數(shù)據(jù)。第116腳：空腳1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。下圖311是鍵盤(pán)接線圖。[15] 圖310 通訊電路 RO、DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD、TXD相連即可；RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)RE為低電平時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為高電平時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)。另外，MAX48MAX483與MAX487具有低電流關(guān)斷模式。圖39 聲光報(bào)警裝置電路，與其串聯(lián)的蜂鳴器和發(fā)光二極管都構(gòu)成回路，從而工作。然后經(jīng)過(guò)一系列脈沖的下沉輸出數(shù)據(jù)，輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。A/D轉(zhuǎn)換器按分辨率分為4位、6位、8位、10位、14位、16位和BCD碼的31/2位、51/2位等。隨著數(shù)字技術(shù)，特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，在現(xiàn)代控制、通訊及檢測(cè)等領(lǐng)域，為了提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)，對(duì)信號(hào)的處理廣泛采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)。、多路選擇開(kāi)關(guān)、采樣保持器以及A/D轉(zhuǎn)換這四部分部分聯(lián)系在一起，就構(gòu)成了風(fēng)扇電路采集電路。反之，當(dāng)油速減小到一定值時(shí)，擋板借彈簧作用返回，微動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)出故障信號(hào)，通過(guò)光電隔離器件，電平轉(zhuǎn)換，把開(kāi)關(guān)變量的狀態(tài)送到MCU。油流繼電器：也可以叫做氣體繼電器。工作電壓4—30V，在上述電壓范圍以內(nèi)，芯片從電源吸收的電流幾乎是不變的（約50uA），所以芯片自身幾乎沒(méi)有散熱的問(wèn)題。[11]LM35是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的精密集成電路溫度傳感器，其輸出的電壓線性地與攝氏溫度成正比。介紹了一種使用三次基本樣條曲線擬合，獲得溫度—電阻多項(xiàng)式函數(shù)T（r）的方法。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中存在溫度梯度時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。它是由一個(gè)晶振和兩個(gè)