毕业论文-干式变压器温度控制的研究与设计文档格式.docx

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此次的设计实现了温度的预置、温度采集、温度的显示、超温报警和相关的控制。

本文选择了AT89C52作为本次设计的控制器。

对于温度预置，此次设计通过一个滑动变阻器来实现。

温度采集是通过负温度系数热敏电阻5K检测相关信号并传至控制器中。

信号的转换通过AD转换器PCF8591来实现。

温度显示通过液晶显示屏LCD1602来实现。

超温报警是通过控制器的一个引脚来控制。

由于成本的考虑，本次设计并没有相关的控制电路，至于控制信号则是通过液晶显示屏来模拟显示。

关键字：

干式变压器；

温度控制；

AD转换器PCF8591

IV

Researchanddesignofdry-typetransformertemperaturecontrol

Abstract：

Safeoperationandservicelifeofdry-typetransformers,dependslargelyonsafetyandreliabilityofthetransformerwindinginsulation.Insulation`sdamagewhichresultsfromthatthewindingtemperatureexceedstheinsulation`smaxwithstandingtemperature,isoneofthemainreasonleadingtothatthetransformercannotworkproperly.Therefore,monitoringofthetransformer`soperationtemperatureandalarmcontrolareveryimportant.

Thisarticleisaboutaresearchanddesignoftemperaturecontrolonthedry-typetransformers. The design achieved temperature presetting, temperature acquisition,temperaturedisplay,over-temperaturealarmingandtherelatedcontrolling.ThedesignerschooseAT89C52ascontrollerofthedesign.Thedesignerregulatesaslidingrheostattopresettemperature.TemperatureacquisitionisthedetectionofrelevantsignalsthroughtheNTC5Kwhichistransmittedtothecontroller.TheconversionofthesignaliscompletedbytheADconverterPCF8591.ThetemperaturedisplayisdonebyLCD1602.Theover-temperaturealarmingiscontrolledbyapinofthecontroller.However,duetocostconsideration,thedesigndoesn`tincludetherelevantcontrolcircuit.ThecontrolsignalisanalogdisplaythroughtheLCDscreen.

Keywords:

dry-typetransformer;

temperaturecontrol;

theADconverterPCF8591

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1引言 1

1.1干式变压器的简介 1

1.1.1干式变压器的应用 1

1.1.2干式变压器性能与温度的关系 1

1.2干式变压器温度控制和发展趋势 1

1.2.1干式变压器温度控制 1

1.2.2干式变压器温度控制器发展趋势 1

1.3课题背景 2

1.4本文的主要工作 2

2干式变压器温度控制系统的设计分析 3

2.1设计的总体目标 3

2.2总体方案的设计 3

2.3元件的选择及介绍 3

2.3.1传感元件的选择 3

2.3.2A/D转换芯片的选择 4

2.3.3单片机的选择 6

2.4.4显示模块LCD1602介绍 9

3.干式变压器温度控制系统硬件设计 14

3.1单片机外围电路 14

3.1.1P0口上拉电阻原理 15

3.1.2单片机时钟电路 16

3.1.3单片机复位电路 16

3.2温度预置与采集 17

3.2.1A/D转换 17

3.2.2温度预置 18

3.2.3温度采集 18

3.3显示与报警电路 19

3.3.1LCD1602显示模块 19

3.3.2报警模块电路 20

4.干式变压器温度控制系统软件设计 21

4.1系统软件的总体框架 21

4.2A/D转换及通信程序 22

4.3温度采集程序 26

4.3.1温度计算公式的推导 26

4.3.2温度值计算的程序实现 28

4.4温度显示程序 28

4.5控制程序 30

5系统的实验与调试 32

5.1概述 32

5.2开发环境介绍 32

5.3调试过程中的问题及解决方法 32

6.结束语 34

6.1系统设计小结 34

6.2系统设计展望 34

参考文献 35

致谢 36

常州大学本科毕业设计（论文）

1引言

1.1干式变压器的简介

1.1.1变压器的应用

随着我国经济建设的迅速发展，城乡用电负荷不断增加。

无油、防火、寿命长、节能、低噪、维护简单和安全可靠的干式变压器得以越来越广泛的应用。

据有关资料记载，近20年来干式变压器得到了迅猛发展，特别是在配电变压器中，干式变压器所占比例越来越大，发达国家已占50％以上；

我国起步晚，近年大中城市中约占30％～40％，北京、上海、广州和深圳等城市已达60％以上[1]。

干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。

损耗和噪声降到了新的水平，更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。

目前，我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA，成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。

干式变压器现已被广泛用于电站、工厂、医院等几乎所有电气上。

随着低噪（2500kVA以下配电变压器噪声已控制在50dB以内）、节能（空载损耗降低达25%）的SC（B）9系列的推广应用，使得我国干式变压器的性能指标及其制造技术已达到世界先进水平[1]。

1.1.2干式变压器性能与温度的关系

干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。

1.2干式变压器温度控制和发展趋势

1.2.1干式变压器温度控制

干式变压器冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。

自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。

强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。

适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；

由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。

目前，为了使变压器输出更高的容量，干式变压器冷却方式通常为强迫空气冷却。

一般就是通过风机的自动控制来完成。

其次，温度报警和温度显示也是干式变压器温度控制中必不可少的一部分。

这样既方便实时检测变压器的温度，也有利于操作人员方便地做出相应的操作。

1.2.2干式变压器温度控制器发展趋势

随着干式变压器的推广应用，其生产制造技术也获得长足发展，可以预测，干式变压器温度控制器也将获得进一步发展。

目前，干式变压器温度控制器逐渐趋于智能化，

并且智能化的温度控制器已经得到了较广泛的应用。

例如BWD-3K130系列干式变压器

第5页共36页

温控器。

这个系列温控仪是为风冷干式变压器可靠运行而设计的新一代多功能温度控制器。

利用预埋在干式电力变压器三相绕组线包中的三种Pt100铂热电阻来检测干式电力变压器线包的温升，并根据温升自动控制冷却风机的启停、超温报警直至超高温跳闸以保证干式电力变压器的安全运行。

由于采用目前最先进的德国RISC单片计算机并结合先进的I2C存储与调整技术，根据JB/T7631标准设计而成，使得温控器具有结构简单，运行可靠，抗干扰能力极强的特点。

同时温控器还具有“黑匣子”功能，可记录停电前

三个绕组线包的温度及本机的工作状态[2]。

1.3课题背景

随着电力工业的发展，干式电力变压器也得到了广泛的应用，目前正向着取代油浸变压器的方向发展，因此对变压器的保护也提出了新的要求。

同时干式变压器由于具有难燃、安全、维护方便和体积小等特点，已在城市的高层建筑和电站等场所得到广泛的应用。

干式变压器属于自然空气冷却，工作温度需要随时监视和严格控制，如果过热就会导致变压器绝缘损坏或烧毁。

因此，对变压器的温度进行监视是干式变压器安全可靠运行必不可少的，也即要求干式变压器应具备工作温度显示，高温启动风机进行强迫风冷降温及超越极限跳闸保护功能，从而延长其使用寿命，保证了输、变电系统的运行安全和稳定性[1]。

1.4本文的主要工作

本文主要完成对此次设计方案的介绍，详细介绍了元器件的选择，并从硬件设计和软件设计两个方面完成对干式变压器温度控制系统的详细分析。

2干式变压器温度控制系统的设计分析

2.1设计的总体目标

本文采用单片机设计三相干式变压器的温控系统，主要给出硬件电路设计方案，并绘制电路图。

本文设计的干式变压器温度控制系统主要实现一下功能：

温度预置，温度显示，温度测量，（越限能够启动发声芯片）根据负载进行温度控制等。

求如下：

预置温度范围：

0～100℃。

测量温度范围：

0～120℃。

温度显示：

使用LCD1602液晶显示屏显示。

越限报警：

通过开关量控制。

具体要

（1）

（2）

（3）

（4）

2.2方案的总体设计

一般来说温度控制系统至少由如图2.1中所示的几个模块组成。

其中温度检测元件负责将现场的温度信号转化为电信号。

A/D转换器则将电信号转换为数字量并传至控制器。

数据处理部分是由控