电力变压器温升试验自动控制装置的硬件设计

贾春凤

【摘 要】本文介绍了了一套电力变压器温升试验自动控制装置，整套装置以AT89S52单片机为中心，结合AD7912模数转换器，运用交流同步采样法，对变压器温升试验自动控制装置进行了自动化设计。全套装置包括温度采集、电信号采集、电信号处理、RS通信、人机交互等模块，经多次调试和试验本装置可以及时测量温升试验过程中的温度变化，使电力变压器温升试验的自动化水平有了一定提高。

【关键词】电力变压器；温升试验；交流同步采样；单片机

一、引言

变压器是一种用于改变电压的装置，采用电磁感应原理制成。变压器的效率一般比较高，即使是最普通的电力变压器效率也能达到95%，一些特大型电力变压器的效率可达99%，用其来传递电能非常节能。在传输一定的电功率时，U越大I越小，所以，一般采用高压输电的方式来传送电能。这样不仅可以节约导线和其他架设费用，而且可以减少线路的损耗。发电机输出的电压一般很难达到高压输电线路电压110KV、330KV或500KV，这就需要变压器来提供升压，而当电能被送到用户附近时，又需要通过降压变压器来降压，由电厂到用户之间的电压要经过多次升降变化，由此可见电力变压器是输变电和供配电系统中使用量非常大的电气设备。

为了确保变压器的质量，在出厂之前，必须要对变压器的进行各种试验，而采用一些试验自动控制装置则是提高试验精度和效率的有效途径。

二、主芯片及人机交互模块

本套温升试验自动控制装置的现场控制部分以AT89S52单片机为核心，整个硬件系统包括温度采集模块，电信号采集模块，人机交互模块，RS485通信模块和控制模块等。系统的总体框图所示：

人机交互模块由LCD显示、按键输入两部分组成。单片机将系统采集来的各种参数先经一定的运算处理，然后由液晶模块显示出来，用户可以通过键盘来选择查看所需要的电力参数。

按键输入单元是构成人机交互模块的重要部分。本模块设计中共有 4个按键，分别是：“复位”、“读取/确定”、“前进”及“后退”。因此，只要设计四个标准的按键即可满足要求。

三、AT89S52与继电器的连接

继电器模块负责温升试验过程中的电源自动调节，该模块对整个试验过程都起着举足轻重的作用；此模块控制电路的设计原理是：每次接点闭合后，相应电路接通，开始调节电源；电量测量回路不断的采集数据、计算数据，随后AT89S52单片机根据采集的电量来进行分析与判断，通过单片机发出的信号来控制继电器，进而控制由电源控制的4个触点的开闭，进而控制试验电源。

四、AT89S52与RS485串口通信模块的连接

RS-485在较长距离传输时需要外接电阻，其阻值与传输电缆的阻抗相匹配，接在传输总线的两端即可。

五、温度采集电路及电压电流采集模块设计

本装置中利用5个DS18B20温度传感器测定温升试验第一阶段的油温。变压器的顶层油温、散热器的进口油温和环境温度、散热器出口油温和环境温度分别由相应的温度传感器来测量。由传感器输出的数字信号，直接导入单片机内。

电信号采集模块是用来测量电压和电流的瞬时值，知道了瞬时值就可以计算出电流和电压的有效值、有功功率等参数，由于整套装置的准确性都依赖于信号采集电路的准确性，因此要保证在正常扰动的情况下，系统能正常运行，且满足精度要求。为了保证数据的采集和实时处理速度，ADC一片12位高速A/D换器，以保证测量和计算的精度要求。此外，为了使电压和电流的同时性得到保障，本模块还增加了采样保持单元。

当仪表不能直接量出被测电压和电流时，相应的互感器可以通过对电压和电流进行一定的变换来增加仪表的应用范畴。另外，电压与电流互感器还具有保护作用，紧急情况下还可以使仪表与主回路断开，保证工作人员和仪表的安全。

六、结论

本文结合当前变压器温升试验的研究现状，设计了一套以AT89C52为核心的温升试验自动控制装置。介绍了目前温升试验的发展情况，论述了设计电力变压器温升试验自动控制装置所必须掌握的试验原理，信号的采样、滤波等基本知识，正当选择了系統的主控单片机型号和其他模块的执行器件，并为每个模块设计了相应的硬件电路。整套装置以主控单片机AT89C52模数转换器，运用交流同步采样法，对变压器温升试验自动控制装置进行了自动化设计。

【参考文献】

[1]姜竹楠.关于变压器故障检测的思考[J].跨世纪，2008，16（11）：136 ～136.

[2]张岩.电力变压器常见故障及在线监测技术分析[J].黑龙江科技信息，2014.

[3]代洲.变压器以及输电线路的故障模式与故障树分析研究[D].华南理工大学，2013.