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1、电力变压器运行实时监控系统设计第一章 概述1.1 问题的提出1.2 目前国内外发展的现状1.3 预期目标系统的功能要求，本论文解决的问题及达到的目标。第二章 系统方案设计本章主要是对课题的主要技术指标及功能进行分析，并提出多种技术方案进行经济、技术比较（包括：系统的可靠性、可扩性等方面），最终确认一个最优的技术方案。2.1 系统的功能及技术指标 在本节给出系统的整个电路原理框图；2.2 单片机系统方案选择2.3 电力变压器温度的检测方案选择 介绍电力变压器在正常工作状态下，内部温度的范围，在不同的温度下应投切的风扇的数量，以及传输功率的关系（如果可能给出曲线来加以说明），说明控制温度和检测温度
2、的重要性，并给出本课题的温度检测的方案；3.4 电力变压器冷却设备运行状态检测方案设计对于油泵，说明油泵的重要性，油泵的作用，常规对油泵的监测方法，本课题如何实现检测；提出检测方案；对于电风扇：说明风扇的重要性，分析风扇可能出现的几种故障类型，并根据故障类型，给出电风扇可能几种检测方案，并进行经济、技术比较；当发现故障时，有几种报警方式，以及实现的方法；2.5 电力变压器风扇的控制电路方案的选择根据以上分析，给出系统的整体电路原理框图。并在系统方案确定的情况下，介绍系统功能模块功能以及实现的原理；2.6 显示与键盘电路方案的选择 介绍目前常见的几种显示、键盘方案，进行经济技术比较，并确定本课题
3、的显示电路方案和键盘电路方案；（只给出应采取的方案，不要画出电路）2.7 通信电路的方案选择 介绍目前常见的几种通讯方式、适应的场所、特点，并对各个通信方式进行比较，并结合课题的要求，介绍选择rs-485的通信标准以及应采取的一切方案（包括RS-485电路应采取的保护等问题）。第三章 硬件电路设计本章是根据系统方案的各功能模块，进行分电路的设计原理和工作原理分析。根据需要也可以给出所选器件的技术参数（仅指那些不常见的、新颖的器件），本章应从理论上进行分析系统所能达到的技术指标，应采用曲线、算法公式以及理论推导等手段进行分析；3.1 单片机应用系统设计单片机外围基本电路的设计，设计依据，原理，基
4、本功能等。3.2 电力变压器温度检测电路的设计给出具体的电路原理图，并分析如何实现电力变压器的温度检测，给出各物理量参数的计算公式，并进行深入的分析。3.3 电力变压器冷却风扇检测电路的设计给出具体风扇检测电路，并介绍检测电路的详细原理，以及如何实现故障判断的。3.4 电力变压器油泵的监测电路设计给出油泵检测电路图，并介绍电路图的工作原理。 3.5 冷却风扇驱动电路的设计 给出风扇电路原理图，并根据驱动的功率，介绍电路器件的选择和设计原理，以及整个电路的工作原理；包括驱动电路的保护。介绍对于在不同的温度下，如何开停电风扇，电风扇的投切规则等问题（这部分也可以放到第四章中介绍）。3.6 报警电路
5、设计介绍本系统检测设备故障后，可以采取的报警方式，以及实现的电路原理图，和基本参数，并详细介绍工作原理；3.7键盘与显示电路的设计给出键盘电路和显示电路，并分析电路的工作原理，给出键盘的设置功能，并介绍键盘的操作方法；给出显示数码管的设计原理以及显示方式，特别是当参数设置时，如何与键盘配合显示等。（根据参数设定内容，例如温度、湿度上限和下限值的确定）包括报警时，应显示的方式；3.8 远程通信电路的设计 介绍采用的远程通信方式，通信电路的原理，通信的各个物理量，通信内容，通信波特率等；3.9 系统可靠性设计简述一下在现场可能存在的问题，本论文在设计上进行了哪些抗干扰的设计。第四章 软件设计本章对
6、本课题的软件进行详尽的说明，包括程序的结构，以及各功能模块的功能；4.1 软件的系统结构设计 介绍程序的整体框架，软件系统是由哪几个模块组成，在软件上如何实现各个功能，采取了哪些措施等；利用了单片机的那些资源，各个资源是如何分配的。最后给出主程序框图，并介绍各模块的功能。4.2 温度信号的数据采集软件的设计 介绍温度信号的测量方法，给出计算公式，并分析采用了哪些数据处理措施；（例如各种滤波等），并给出程序流程图；4.3 电风扇检测程序的设计分别介绍所涉及的模拟量信号的特点，数据采集的方法，计算方法（结合第三章的给出的公式）；在数据处理方面采用了哪些措施（比如：数字滤波技术、数据的标度变换、数据
7、测量的非线性处理、测量数据的备份方法以及交流信号的同步测量原理等算法原理、计算公式）；并结合程序流程图进行说明；本节可分成多节来分别介绍。在程序流程图中介绍风扇的投切规则；4.4 报警输出信号的软件设计在软件上如何实现报警信号的输出；4.5 显示与键盘程序的设计介绍键盘和显示电路的软件处理方式（显示方式），编程方法，并给出程序流程图；并给出测量数据的显示格式，以及物理量的换算公式。4.6 通信软件系统的设计 结合第三章的内容，介绍通信的内容和功能，在软件上如何实现。设计出详细通信的协议，并给出如何提高通信的可靠性方法和措施，并给出通信程序（或者中断程序）的流程图；4.7 软件系统的可靠性措施介
8、绍目前常用的软件康干扰措施，并说明本课题所采用的软件上的抗干扰措施的特点应用方法以及算法。第五章 系统误差分析总体介绍系统的误差组成的部分，系统误差的计算方法，对每一个误差环节应对措施。本章主要通过对样机的实际测试，对样机的测试中出现的误差进行分析，通过与标准数据的对比，给出性能指标的是否达到了设计要求；并对样机出现的误差进行理论分析，最终找出应改进的措施，即使设计已经达到了设计要求，也应从理论上分析在进一步提高测量精度上应采取的措施，在误差方面还有那些不足，应如何改进，给出改进得措施；5.1 系统的测量指标的测试对比分析给出试验结果表，并与实际设计仪器的测量结果进行比较，并分析设计系统的造成
9、的误差的原因，进行定性的理论分析，5.2 系统误差分析对每一个造成的误差进行理论分析，其分析结果应与测试结果相一致，并给出改进的措施；第六章 结束语对课题完成做一个评价和总结，指出需要进一步改进的地方，在课题达到实际应用还有那些工作需要做；给出通过该课题自己有哪些体会，并对帮助过的人员进行致谢。参考文献 摘 要 本设计针对电力变压器冷却系统中使用常规控制系统时存在的控制回路复杂、可靠性低、风机保护方式简单、油温测量精度低、控制误差大、无法进行远程通讯等问题，设计了一套智能化变压器温度监控系统。本系统以PIC16F877单片机为核心，实现了对变压器油温的实时采集、LED显示、数据无线传输，并参考
10、油温变化对风机的运行状况进行实时控制。风机侧完善的保护装置为CPU提供准确的风机故障信号，提高了系统运行的稳定性。关键词：单片机、变压器冷却系统、风机故障、油温采集ABSTRACTThe paper introduces a new smart of transformer temperature monitoring system. Its a great change for the power transformer cooling system. Such as the existence of complex, low reliability, a simple blower pro
11、tection, low temperature measurement accuracy, control errors, and not achieving long-distance communications, ect. The control system uses the PIC16F877 to achieve the real-time acquisition, LED display, data wireless transmission, and taking into account air temperature change on the operation of
12、the state of real-time control. The CPU fan could provide accurate fault signal, so that it improves the stability of the system. Keywords: SCM (Single Chip Micyoco), transformer cooling system, Fan Failure, Oil temperatures collection目 录摘 要1ABSTRACT2绪 论5第一章 设计任务及要求6第一节 毕业设计的任务6第二节 毕业设计的要求6第二章 系统的设计
13、方案8第一节 系统工作的一般原理8第二节 智能温度监控系统的设计方案82.1 方案一92.2 方案二102.3 方案三12第三节 设计方案的确定13第三章 硬件电路设计16第一节 单片机的选型16第二节 振荡器配置选择182.1 晶体振荡器/陶瓷谐振器方式182.2 RC振荡器20第三节 温度采集电路模块设计223.1 温度检测电路223.2 光电耦合隔离放大电路24第四节 按键输入和显示电路部分设计294.1 按键输入电路模块设计294.2 显示电路部分设计29第五节 无线通信系统的设计33第六节 主回路部分设计38 6.1 风冷机的保护简要介绍386.2 输出驱动电路设计38第七节 直流电
14、源的设计46第四章 软件部分设计50第一节 软件需求分析50第二节 各模块的流程图52第五章 设计总结60致 谢62参考文献63附录一 程序清单64附录二 元器件明细表78绪 论近年来，随着我国电力事业的飞速发展，电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。电力变压器是电力系统运行的核心设备之一，因此，电力变压器安全可靠的运行是电力系统正常运行的根本保障。随着变压器容量的增大，变压器的损耗同样会增大，单靠箱壁和散热器已不能满足散热要求，需采用子循环风冷或强迫油循环风（水）冷，使热油经过强风（水）冷却器，冷却后再用油泵送回变压器。大容
15、量的变压器已经采用导向冷却，在绕组和铁心内部，设有一定的油路，使进入油箱内的冷油全部通过绕组和铁芯内部流出，这样带走了大量的热量，可以提高散热效率。变压器冷却系统决定了变压器的正常使用寿命及能否正常运行，因此变压器的冷却系统对变压器的安全经济运行又极其重要的意义。在发电厂或变电所，风冷式变压器采用多组风机降温，控制变压器的油温在额定范围之内，保证变压器正常工作。为了提高电力系统运行的可靠性和延长变压器的使用寿命，应该对变压器的油温进行实时监控。目前，还有许多变压器采用由电接点式温度计采集、显示变压器油温，控制风机的启动和停止，实现变压器的温度控制，在实际运行中，由于风机启动时全部投入，同时全部停止，冲击电流较大，严重影响了电机的使用寿命。且由于无法和控制室联系，所以无法实现变压器的无人控制，增加了运行成本。变压器温控器总存在一些问题，如测温误差大、抗干扰能力差等，这些都是在工程界非常棘手的问题。而早期的温度控
