【正文】 種型號，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。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，存儲邏輯開始進入工業(yè)控制領(lǐng)域。本設(shè)計以STC89C58單片機為核心完成系統(tǒng)的設(shè)計，要求對油溫進行實時采集，將采集結(jié)果送入MCU進行處理，然后按照工藝的要求進行相應(yīng)的控制，實現(xiàn)對變壓器溫度的全自動遠程和就地監(jiān)控，系統(tǒng)要具有完善的保護功能，包括風扇電流和潛油泵的工作狀態(tài)檢測，便于工作人員的檢修和維護。第3章 變壓器冷卻控制裝置的硬件設(shè)計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)自動控制裝置。（6）外圍電路：即是執(zhí)行設(shè)備，主要對變壓器直接進行冷卻的部分，風扇和潛油泵再加個切斷超溫時的斷路器。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)計中必須遵循以下要求：（1）變壓器投入電網(wǎng)運行或退出電網(wǎng)運行，工作冷卻器均可通過控制開關(guān)投入或停止運行。[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，當變壓器溫度升高時，繞組的電阻就會增大，還會使銅損增加。變壓器運行的允許溫度是按上層油溫來檢查的。當單位時間內(nèi)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量等于單位時間內(nèi)散發(fā)出去的熱量時，變壓器的溫度就不再升高，達到了熱的穩(wěn)定狀態(tài)。 分控箱：在每一組冷卻器下部裝設(shè)一個分控箱，內(nèi)設(shè)有接觸器、熱繼電器、接線端子與保險，使每只風扇的電源通過分控箱進入電機本體，便于運行和維修。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，維護困難；風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，強迫油循環(huán)水冷卻和強迫油循環(huán)風冷卻都有使用。因此，在沒有發(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散熱器；而220kV及以上的電力變壓器冷卻裝置采用強迫油循環(huán)風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，來反應(yīng)變壓器的內(nèi)部故障。 電力變壓器冷卻裝置設(shè)計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)重點在于變壓器的結(jié)構(gòu)，一般不會考慮冷卻裝置的問題，而二次設(shè)備生產(chǎn)廠家只注重繼電保護、變電站直流系統(tǒng)等電網(wǎng)主設(shè)備，根本不會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)。它對電能的經(jīng)濟傳輸、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行，需要裝設(shè)油箱、冷卻裝置和保護裝置來對變壓器進行冷卻降溫。油浸式變壓器的散熱過程是：先由熱傳導將鐵心、繞組內(nèi)部的熱量傳到其表面，然后傳到油，再通過油的自然對流不斷的將熱量帶到油箱、散熱器油管的內(nèi)壁，再通過熱傳導把熱量傳到油箱、散熱器油管的外表面，之后再通過輻射和對流將熱量散發(fā)到周圍的空氣中。 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，用風冷卻方式代替水冷卻方式的改造在不少變壓器上得以實施，這一改造收到了安全可靠、維護工作量小的效果。當轉(zhuǎn)換開關(guān)處于“工作”擋，繼電器線圈通電合閘，潛油泵和風扇開始動作。這種傳統(tǒng)的繼電式控制裝置的突出優(yōu)點在于控制裝置造價低廉。[5] 本次設(shè)計主要完成內(nèi)容本次設(shè)計選擇單片機作為控制器件，溫度傳感器對變壓器溫度進行檢測，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對檢測到的信號進行處理后發(fā)送給單片機，單片機通過程序中的判斷語句判斷需要投入冷卻的風扇數(shù)。 冷卻裝置的組成部件和作用目前我國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)組風冷油循環(huán)冷卻裝置，每組風機油循環(huán)冷卻裝置由1臺潛油泵和1臺風扇組成。 油流繼電器：它主要是用來監(jiān)測冷卻裝置中的潛油泵是否反轉(zhuǎn)、閥門是否打開和油流速度是否正常的保護裝置。 變壓器運行允許溫度 變壓器在運行中要產(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，變壓器正常運行時，不允許超過絕緣的允許溫度。當變壓器絕緣的工作溫度超過允許值后，每升高8℃，其使用期限便減少一半，這就是8℃規(guī)則。這是因為變壓器內(nèi)部的散熱能力不與周圍空氣溫度的變化成正比，變壓器內(nèi)部本地的散熱能力不能相應(yīng)地提高的緣故。（4） 強油循環(huán)變壓器，當切除故障冷卻器時應(yīng)發(fā)出音響或燈光信號，并自動(水冷的可手動)投入備用冷卻器。（6）有變壓器風扇和油泵的的保護裝置。（3）顯示電路：通過LCD屏幕顯示變壓器溫度的實時監(jiān)測。單片機將系統(tǒng)的工作參數(shù)設(shè)置保存在存儲器中，在工作時可以隨時調(diào)用，而且可以長時間存儲。溫度測量范圍為0—100℃，溫度采集精度為177。 單片機的選擇在單片機控制系統(tǒng)中，使用單片機進行程序設(shè)計，也設(shè)計了由硬件接線邏輯向存儲邏輯轉(zhuǎn)變的概念。[9]單片機系統(tǒng)具有以下特點：，抗干擾能力強高可靠性往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。PIC系列單片機的最大特點：（1）PIC單片機最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應(yīng)用要求。采用PIC的低價OTP型芯片，可使單片機在其應(yīng)用程序開發(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系列單片機的功能強大，但是軟件編程相對于51系列單片機比較難。圖33為單片機的最小系統(tǒng)圖，在這里簡單介紹一些核心器件。溫度信號的采集在設(shè)計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電路，也可以使用溫度傳感器來實現(xiàn)。由于鉑電阻的特性曲線是非線性的，標準的電阻與溫度關(guān)系是以分度表的形式給出的，同時用電阻—溫度多項式函數(shù)R（t）表示。除上述外，在使用鉑電阻溫度傳感器時，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，不然會直接影響測量結(jié)果的準確性，甚至會影響到儀表的正常運行。1/4℃的準確率。LM35的使用比較簡單，除了電源與接地端，剩下輸出端接A/D轉(zhuǎn)換的芯片即可。當聯(lián)管中油速到一定值時，擋板被沖動。在將來如果需要滿足更高的冷卻要求或者增加風扇數(shù)量時，進行適量的增加，這里只設(shè)計四個風扇的。數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的，對于有權(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)換器還將多路開關(guān)、基準電壓源、時鐘電路、譯碼器和轉(zhuǎn)換電路集成在一個芯片中，已超出了單純的A/D轉(zhuǎn)換功能，使用十分方便。當要進行A/D轉(zhuǎn)換時，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個工作風扇接在單片機的P0口，所以還需要接上拉電阻，由于在部分電路圖中無法將上拉電阻組加入，所以圖38中還需要加入一個上拉電阻才算完整的輸出控制電路。MAX48MAX48MAX490、MAX49MAX1487的驅(qū)動器擺率不受限制。它的標準覆蓋最大4000英尺的傳輸距離，為了減小反射，傳輸線應(yīng)當在其終端以特征阻抗端接，主干線以外的分支長度應(yīng)盡可能短。確認鍵就是對設(shè)定的結(jié)果進行存儲的按鍵，設(shè)定成功后按下確認鍵，裝置將把此溫度值保存下來，以后按照這個溫度值控制風機。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標；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4個整流二極管整流變成脈動的直流，再經(jīng)過兩個電容濾波，然后通過7805穩(wěn)壓，最后通過后面兩個電容濾波即可得到﹢5V直流電。光電耦合是70年代發(fā)展起來的新型電子元件，是以光為媒介傳輸信號的器件。而光電耦合器的發(fā)光二極管只有通過一定的電流才發(fā)光。由于變壓器繞組的溫度最高點難以測定，故常以平均溫升來衡量。這樣，就能使得變壓器的損耗功率小于散熱功率，兩條直線必有一個交點，即變壓器的損耗與散熱功率達到一種平衡狀態(tài)，就可保證變壓器的溫升不超標。在此控制裝置中，當變壓器溫度介于一組風扇停運區(qū)間中的時候，只有第一組風扇在運行，考慮到這種情況下每組風扇工作的時間不等，可能會使第一組風扇老化的速度快于第二組風扇，所以我們希望工作人員在第一組風扇工作一段時間后人為的對它進行輪休，這樣可以延長每組風扇的使用壽命，節(jié)約了成本。（2）當同類的需求較多時，可把程序放入庫中以備以后使用。（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及外圍器件的工具，雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞?！?，超過正常的45℃，此時第一個繼電器動作，就相當于第一個風扇投入運行。為了保護外圍設(shè)備，還加入了保護電路，通過采集風扇電流值和油流繼電器的電平值來判斷兩種設(shè)備運行是否正常。學無止境，只有不斷的充實自己，才能避免在工作中出現(xiàn)疏忽。畢業(yè)設(shè)計需要有嚴密的邏輯性，是對我們大學四年所學的一個檢驗，需要有大量的專業(yè)知識來支持。以上所有人的支持都將會是我以后人生的堅實后盾，我會不斷努力，不辜負你們的殷切期望。雖然我認真的完成了畢業(yè)設(shè)計，但還是感到力不從心，因而設(shè)計在廣度和深度上具有一定的局限性。虛心向老師、同學請教問題，也讓我受益良多。通訊電路也方便了工作人員，讓其不離開工作室就能實現(xiàn)對變壓器運行狀況的監(jiān)控，報警電路也為安全更增加一個保障?！?，三組繼電器接通。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，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）方便進行同一硬件平臺的軟件移植。若要再使用顯示驅(qū)動，則由庫中把它取出（必要時可修改），而不要全部重新編寫。所以軟件的功能大致可分為兩個部分：一是監(jiān)控，這也是系統(tǒng)的核心部分，二是執(zhí)行部分，完成各個具體的功能。但由于精確計算難于實現(xiàn)，冷卻裝置投運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個運行方式。繞組溫度最高點溫度最高點與平均溫度差年平均溫度=繞組平均溫升限值上訴計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)。整流橋邊上這個二極管在直接接直流電，并且把正負極弄反了時，可以起到保護作用。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載的情況。BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時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)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。下圖311是鍵盤接線圖。[15] 圖310 通訊電路 RO、DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的RXD、TXD相連即可；RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當RE為低電平時，器件處于接收狀態(tài)；當DE為高電平時，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個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。ADC0832是美國國家半導體公司生產(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、通訊及檢測等領(lǐng)域，為了提高系統(tǒng)的性能指標，對信號的處理廣泛采用了數(shù)字計算機技術(shù)。、多路選擇開關(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)成了風扇電路采集電路。反之，當油速減小到一定值時，擋板借彈簧作用返回，微動開關(guān)發(fā)出故障信號，通過光電隔離器件，電平轉(zhuǎn)換，把開關(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有散熱的問題。[11]LM35是美國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—電阻多項式函數(shù)T（r）的方法。當被測介質(zhì)中存在溫度梯度時，所測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。它是由一個晶振和兩個