干式变压器温度测控器的研制

在实际使用中，干式变压器的运行可靠性和使用寿命，很大程度上取决于其绕组绝缘的安全可靠性。绕组绝缘破坏的主要原因之一是绕组温度超过绝缘耐受温度。一般干式变压器属于自然空气冷却，没有对绕组温度进行检测保护，只能通过限制变压器所带负载限制其温度的升高。为此以单片机89C52为核心，采用铂电阻作为温度传感器，自行设计了干式变压器温度自动检测与控制系统，用于检测干式变压器三相绕组温度，实现了温度的跟踪显示，冷却风机自动启停，超温报警，超高温跳闸，故障诊断等功能，使用户可随时了解变压器运行的温度参数，提高变压器安全运行的可靠性。系统的功能及原理干式变压器在正常工作时，需要实时监控三相绕组的温度，防绕组温度过高使变压器绝缘损坏或烧毁。根据实际使用需要，温度控制器具有以下功能：①巡回检测。巡回检测各相绕组的温度并通过显示器显示其具体的相序与实际数值。②自动控制。当任一相温度超过冷却风机启动温度时系统默认906），控制器将自动启动两个风机对变压器进行冷却，此时控制器‘风机“指示灯亮；当三相绕组的温度都降至风机关断温度系统默认806）以下时，自动关断风机，停止冷却，对应的指示灯灭。③超温报警。当某相绕组温度超过设定的超温报警温度时系统默认1306），‘超温“报警指示灯亮，超温报警远传输出接点AL闭合。④超温跳闸。当某相绕组温度超过设定的跳闸温度值时系统默认1506，防止温度过高，烧坏绕组的绝缘层），跳闸”指示灯亮，超温跳闸远传输出接点AH闭合，变压器跳闸。⑤故障报警。当某相温度传感器发生开路、短路、超量程范围上限与下限），传感器接线错以及检测通道坏等故障时，自动显示故障状态及故障类型，故障信号远传输出接点ERROR闭合，指示当前传感器发生故障。⑥手动/自动“。除自动开启风机外，可在任何情况下可强制启动风机，按手动/自动”键同时手动“指示灯亮，风机强制启动。若再按手动/自动”键，恢复风机自动控制状态，手动“指示灯灭。整个系统的原理图如所示。系统电路主要由单片机、线性滤波放大电路、仪表校正电路、采样电路、相位及显示电路、键盘设定电路、信号指示电路、风机启停及报警跳闸电路、看门狗电路等组成。仪表校正电指示温度传感器（3相）断电检测微型计算机89052）超湛指示看门狗电路眺阐指示耢动电路键盘设定（5位）故指示显示耢动度显示（5位）超报警继电器输出多滤开欲放关大干式变压器温度控制仪原理硬件设计3.1温度变送电路温度测量是系统的核心部分，其精度直接关系到系统的可靠性。在设计中，采用铂电阻PtlOO）作为温度传感器，精度高、稳定性好。本系统需要测量干式变压器三相绕组的温度，采用3只铂电阻PtlOO，选用三线制的设计方法。如所示，这种设计方法可以弥补传感器线路过长，线路电阻造成的测量误差，精度高，电路简单。作为仪表测量电路，要求图中各电阻为金属膜电阻，且放大电路的电阻应！5/！6=！/！7.放大电路的放大倍数采用软件调零方式，在桥背R3的两端并联一个电阻R4，故并联电阻使电桥的右下桥背阻值略低于左下桥背PtlOO铂电阻O2时的阻值1OO！），A/D转换器可以采样到O2的数字量。这样做可以避免产品因为电阻的精度误差导致温度显示没有O2值。并联Ri后，R！低于1OO！，消除了零点问题。如果用可变电阻代替R！，则调试非常麻烦，长时间使用也会显示不准。对于铂电阻值，在软件中采用分段线性化的方法（0~100°C，100~200°C），以减小温度误差。3.2A/D转换电路2，故选用MAXIM公司的MAX187.它是12位ADC，分辨率为1/212=1/4O96，大于显示精度的要求。另外采用开关电容逐次逼近技术，带串行控制，因此引脚少，精度高，硬件连接简单。该电路如所示。3.3键盘输入电路除系统设定温度值，用户还可以根据需要重新设定有关温度控制阀值。如所示，1为‘设定键“，2与3分别为’增加键+）”与减小键=）“在设定状态下根据需要设定不同的温度参数值；不设置时，4为手动/自动”切换键，设定强制冷却风机的启动；5为‘最大/巡回“切换键，使显示器巡回显示三相温度或者显示当前温度值最高的一相。3.4显示及继电器输出电路该电路由显示器、工作指示灯与有关继电器输出等组成见）。显示器由5个数码管组成，第1个数码管显示具体的相序名称，后4个显示该相序的温度值。在设定状态下显示设定参数名称与具体参数值。驱动电路采用MAX7219，硬件电路简单。指示灯L为手动“指示，L%为‘最大/巡回”指示，Lg为风机启动指示，L+为跳闸指示，L，为故障指示。继电器输出电路主要用于启动风机、故障报警、跳闸输出等。本控制器的软件由主程序、采样程序、滤波程序、判断输出程序、键盘设定程序等各个子程序组成。主程序框图如所示。干式变压器的工作环境恶劣，往往有很多干扰信号传入单片机系统，除了在硬件上采用一些抗干扰措施之外，在软件中对采样值进行中值滤波方法，即连续采样4次，去掉1个最大值和1个最小值，计算2个中间数据的平均值，消除尖脉冲干扰引起的采样误差。本文对干式变压器温度测控器进行了研制，并在扬中中电公司进行了现场调试。结果表明：系统运行可靠，温度误差在。之间，完全满足变压器温度保护的要求，具有良好的实用价值。