賈春鳳

【摘 要】本文介紹了了一套電力變壓器溫升試驗(yàn)自動(dòng)控制裝置，整套裝置以AT89S52單片機(jī)為中心，結(jié)合AD7912模數(shù)轉(zhuǎn)換器，運(yùn)用交流同步采樣法，對(duì)變壓器溫升試驗(yàn)自動(dòng)控制裝置進(jìn)行了自動(dòng)化設(shè)計(jì)。全套裝置包括溫度采集、電信號(hào)采集、電信號(hào)處理、RS通信、人機(jī)交互等模塊，經(jīng)多次調(diào)試和試驗(yàn)本裝置可以及時(shí)測(cè)量溫升試驗(yàn)過(guò)程中的溫度變化，使電力變壓器溫升試驗(yàn)的自動(dòng)化水平有了一定提高。

【關(guān)鍵詞】電力變壓器；溫升試驗(yàn)；交流同步采樣；單片機(jī)

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(dá)到95%，一些特大型電力變壓器的效率可達(dá)99%，用其來(lái)傳遞電能非常節(jié)能。在傳輸一定的電功率時(shí)，U越大I越小，所以，一般采用高壓輸電的方式來(lái)傳送電能。這樣不僅可以節(jié)約導(dǎo)線(xiàn)和其他架設(shè)費(fèi)用，而且可以減少線(xiàn)路的損耗。發(fā)電機(jī)輸出的電壓一般很難達(dá)到高壓輸電線(xiàn)路電壓110KV、330KV或500KV，這就需要變壓器來(lái)提供升壓，而當(dāng)電能被送到用戶(hù)附近時(shí)，又需要通過(guò)降壓變壓器來(lái)降壓，由電廠到用戶(hù)之間的電壓要經(jīng)過(guò)多次升降變化，由此可見(jiàn)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(duì)變壓器的進(jìn)行各種試驗(yàn)，而采用一些試驗(yàn)自動(dòng)控制裝置則是提高試驗(yàn)精度和效率的有效途徑。

二、主芯片及人機(jī)交互模塊

本套溫升試驗(yàn)自動(dòng)控制裝置的現(xiàn)場(chǎng)控制部分以AT89S52單片機(jī)為核心，整個(gè)硬件系統(tǒng)包括溫度采集模塊，電信號(hào)采集模塊，人機(jī)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(jī)交互模塊由LCD顯示、按鍵輸入兩部分組成。單片機(jī)將系統(tǒng)采集來(lái)的各種參數(shù)先經(jīng)一定的運(yùn)算處理，然后由液晶模塊顯示出來(lái)，用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)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(jī)交互模塊的重要部分。本模塊設(shè)計(jì)中共有 4個(gè)按鍵，分別是：“復(fù)位”、“讀取/確定”、“前進(jìn)”及“后退”。因此，只要設(shè)計(jì)四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的按鍵即可滿(mǎn)足要求。

三、AT89S52與繼電器的連接

繼電器模塊負(fù)責(zé)溫升試驗(yàn)過(guò)程中的電源自動(dòng)調(diào)節(jié)，該模塊對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程都起著舉足輕重的作用；此模塊控制電路的設(shè)計(jì)原理是：每次接點(diǎn)閉合后，相應(yīng)電路接通，開(kāi)始調(diào)節(jié)電源；電量測(cè)量回路不斷的采集數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)，隨后AT89S52單片機(jī)根據(jù)采集的電量來(lái)進(jìn)行分析與判斷，通過(guò)單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)來(lái)控制繼電器，進(jìn)而控制由電源控制的4個(gè)觸點(diǎn)的開(kāi)閉，進(jìn)而控制試驗(yàn)電源。

四、AT89S52與RS485串口通信模塊的連接

RS-485在較長(zhǎng)距離傳輸時(shí)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(xiàn)的兩端即可。

五、溫度采集電路及電壓電流采集模塊設(shè)計(jì)

本裝置中利用5個(gè)DS18B20溫度傳感器測(cè)定溫升試驗(yàn)第一階段的油溫。變壓器的頂層油溫、散熱器的進(jìn)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(lái)測(cè)量。由傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)，直接導(dǎo)入單片機(jī)內(nèi)。

電信號(hào)采集模塊是用來(lái)測(cè)量電壓和電流的瞬時(shí)值，知道了瞬時(shí)值就可以計(jì)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(zhǔn)確性都依賴(lài)于信號(hào)采集電路的準(zhǔn)確性，因此要保證在正常擾動(dòng)的情況下，系統(tǒng)能正常運(yùn)行，且滿(mǎn)足精度要求。為了保證數(shù)據(jù)的采集和實(shí)時(shí)處理速度，ADC一片12位高速A/D換器，以保證測(cè)量和計(jì)算的精度要求。此外，為了使電壓和電流的同時(shí)性得到保障，本模塊還增加了采樣保持單元。

當(dāng)儀表不能直接量出被測(cè)電壓和電流時(shí)，相應(yīng)的互感器可以通過(guò)對(duì)電壓和電流進(jìn)行一定的變換來(lái)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(hù)作用，緊急情況下還可以使儀表與主回路斷開(kāi)，保證工作人員和儀表的安全。

六、結(jié)論

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

【參考文獻(xiàn)】

[1]姜竹楠.關(guān)于變壓器故障檢測(cè)的思考[J].跨世紀(jì)，2008，16（11）：136 ～136.

[2]張巖.電力變壓器常見(jiàn)故障及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)分析[J].黑龍江科技信息，2014.

[3]代洲.變壓器以及輸電線(xiàn)路的故障模式與故障樹(shù)分析研究[D].華南理工大學(xué)，2013.