電力變壓器溫升試驗自動控制裝置的硬件設(shè)計

賈春鳳

【摘 要】本文介紹了了一套電力變壓器溫升試驗自動控制裝置，整套裝置以AT89S52單片機為中心，結(jié)合AD7912模數(shù)轉(zhuǎn)換器，運用交流同步采樣法，對變壓器溫升試驗自動控制裝置進行了自動化設(shè)計。全套裝置包括溫度采集、電信號采集、電信號處理、RS通信、人機交互等模塊，經(jīng)多次調(diào)試和試驗本裝置可以及時測量溫升試驗過程中的溫度變化，使電力變壓器溫升試驗的自動化水平有了一定提高。

【關(guān)鍵詞】電力變壓器；溫升試驗；交流同步采樣；單片機

一、引言

變壓器是一種用于改變電壓的裝置，采用電磁感應(yīng)原理制成。變壓器的效率一般比較高，即使是最普通的電力變壓器效率也能達到95%，一些特大型電力變壓器的效率可達99%，用其來傳遞電能非常節(jié)能。在傳輸一定的電功率時，U越大I越小，所以，一般采用高壓輸電的方式來傳送電能。這樣不僅可以節(jié)約導(dǎo)線和其他架設(shè)費用，而且可以減少線路的損耗。發(fā)電機輸出的電壓一般很難達到高壓輸電線路電壓110KV、330KV或500KV，這就需要變壓器來提供升壓，而當電能被送到用戶附近時，又需要通過降壓變壓器來降壓，由電廠到用戶之間的電壓要經(jīng)過多次升降變化，由此可見電力變壓器是輸變電和供配電系統(tǒng)中使用量非常大的電氣設(shè)備。

為了確保變壓器的質(zhì)量，在出廠之前，必須要對變壓器的進行各種試驗，而采用一些試驗自動控制裝置則是提高試驗精度和效率的有效途徑。

二、主芯片及人機交互模塊

本套溫升試驗自動控制裝置的現(xiàn)場控制部分以AT89S52單片機為核心，整個硬件系統(tǒng)包括溫度采集模塊，電信號采集模塊，人機交互模塊，RS485通信模塊和控制模塊等。系統(tǒng)的總體框圖所示：

人機交互模塊由LCD顯示、按鍵輸入兩部分組成。單片機將系統(tǒng)采集來的各種參數(shù)先經(jīng)一定的運算處理，然后由液晶模塊顯示出來，用戶可以通過鍵盤來選擇查看所需要的電力參數(shù)。

按鍵輸入單元是構(gòu)成人機交互模塊的重要部分。本模塊設(shè)計中共有 4個按鍵，分別是：“復(fù)位”、“讀取/確定”、“前進”及“后退”。因此，只要設(shè)計四個標準的按鍵即可滿足要求。

三、AT89S52與繼電器的連接

繼電器模塊負責溫升試驗過程中的電源自動調(diào)節(jié)，該模塊對整個試驗過程都起著舉足輕重的作用；此模塊控制電路的設(shè)計原理是：每次接點閉合后，相應(yīng)電路接通，開始調(diào)節(jié)電源；電量測量回路不斷的采集數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)，隨后AT89S52單片機根據(jù)采集的電量來進行分析與判斷，通過單片機發(fā)出的信號來控制繼電器，進而控制由電源控制的4個觸點的開閉，進而控制試驗電源。

四、AT89S52與RS485串口通信模塊的連接

RS-485在較長距離傳輸時需要外接電阻，其阻值與傳輸電纜的阻抗相匹配，接在傳輸總線的兩端即可。

五、溫度采集電路及電壓電流采集模塊設(shè)計

本裝置中利用5個DS18B20溫度傳感器測定溫升試驗第一階段的油溫。變壓器的頂層油溫、散熱器的進口油溫和環(huán)境溫度、散熱器出口油溫和環(huán)境溫度分別由相應(yīng)的溫度傳感器來測量。由傳感器輸出的數(shù)字信號，直接導(dǎo)入單片機內(nèi)。

電信號采集模塊是用來測量電壓和電流的瞬時值，知道了瞬時值就可以計算出電流和電壓的有效值、有功功率等參數(shù)，由于整套裝置的準確性都依賴于信號采集電路的準確性，因此要保證在正常擾動的情況下，系統(tǒng)能正常運行，且滿足精度要求。為了保證數(shù)據(jù)的采集和實時處理速度，ADC一片12位高速A/D換器，以保證測量和計算的精度要求。此外，為了使電壓和電流的同時性得到保障，本模塊還增加了采樣保持單元。

當儀表不能直接量出被測電壓和電流時，相應(yīng)的互感器可以通過對電壓和電流進行一定的變換來增加儀表的應(yīng)用范疇。另外，電壓與電流互感器還具有保護作用，緊急情況下還可以使儀表與主回路斷開，保證工作人員和儀表的安全。

六、結(jié)論

本文結(jié)合當前變壓器溫升試驗的研究現(xiàn)狀，設(shè)計了一套以AT89C52為核心的溫升試驗自動控制裝置。介紹了目前溫升試驗的發(fā)展情況，論述了設(shè)計電力變壓器溫升試驗自動控制裝置所必須掌握的試驗原理，信號的采樣、濾波等基本知識，正當選擇了系統(tǒng)的主控單片機型號和其他模塊的執(zhí)行器件，并為每個模塊設(shè)計了相應(yīng)的硬件電路。整套裝置以主控單片機AT89C52模數(shù)轉(zhuǎn)換器，運用交流同步采樣法，對變壓器溫升試驗自動控制裝置進行了自動化設(shè)計。

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