变压器瓦斯保护控制器设计

辛奕霖朱博涵李家熙佟晨序陈鹏宇

辽宁工业大学 辽宁省锦州市  121000

摘要

瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是瓦斯保护也易在一些外界因素(如地震)的干扰下误动作，对此必须采取相应的措施。

本文简述了对变压器瓦斯保护控制器的设计，达到实时监测变压器油的流速并且能在其超过设定值时发出报警信号的目的；概述了变压器瓦斯保护的作用以及设计过程，由按键电路接入CPU进行处理，然后由检测接口电路对油的流速进行检测当超过设定值时由报警电路发出警报，同时设计人机对话接口电路对其下达相应的指令,最后设计一个万年历实时显示时间。

关键词：电路设计；单片机；变压器油的流速

第1章 绪论

1.1概述

瓦斯保护是变压器内部故障的基本保护，它的主要器件是继电器，安装的位置在油箱与油枕之间的联接管道中。当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生的电弧使变压器油和其他绝缘材料分解，从而产生大量的可燃性气体，这种可燃性气体统称为瓦斯气体。故障程度越严重，产生的瓦斯气体越多，流速越快，气流中还夹杂着细小的、灼热的变压器油。

瓦斯保护是利用变压器油受热分解所产生的热气流和热油流实施保护动作。在瓦斯保护装置中，反应这些特性的基本器件是瓦斯继电器。在变压器正常工作时，瓦斯继电器的容器内一般是充满变压器油的，它的两对灵敏水银触点是断开的。如果变压器内部发生严重故障，使下面一对水银触点闭合，接通跳闸回路，切断与变压器连接的所有电源，从而起到保护变压器的作用，即继电器中瓦斯保护。

1.2本文设计内容

该控制器实时监测变压器油的流速速度，当油流速度超过0.6m/S时，发出声光报警灯，超过1m/S时启动相应的开关量输出控制启动保护装置动作，并发出报警信号，该控制器可以实时显示油流速度。

设计任务：

1．CPU最小系统的设计（包括CPU的选择，时钟电路，复位电路）；

2．瓦斯保护仪的选择和接口电路的设计；

3．报警电路的设计；

4．人机对话接口电路及万年历电路的设计；

5．流程图设计。

第2章 变压器保护控制器总体方案设计

首先进行CPU最小系统的设计，选择合适的CPU，再进行时钟电路和复位电路的设计。根据设计要求，然后设计模拟量接口电路和瓦斯保护仪输出接口电路，使用报警电路来进报警，使用人机对话接口电路来实时对系统进行控制，万年历电路来显示时间。

 

图2.1总体方案框图

第3章 变压器保护控制器软件设计

3.1软件实现功能综述

该系统软件主要由主程序、按键程序和报警子程序等模块组成,因为C语言编写的软件易于实现模块化,生成的机器代码质量高、可读性强、移植好。比较监测到的瓦斯浓度值和报警设置值,发现超限则蜂鸣器报警提示。

3.2程序流程图设计

3.2.1主程序流程图设计

主程序是整个测控系统中最重要的程序，各个子程序都在主程序的协调指挥下运行，是一个顺序执行的循环程序，可以被任何优先级的中断请求所打断。主程序是整个控制系统的核心，用来协调各执行模块和操作者的关系。本次设计中的软件设计采用模块化的设计思路，根据程序要完成的功能将整个程序划分为若干个模块，每一个执行软件也就是一个小的功能模块，既便于调试、连接，又便于移植、修改。

3.2.2变压器油的流速检测程序流程图设计

模拟量检测流程图首先收集模拟信号，将收集的数字信号进行转换，转换成输出可控制的连续电流和信号。主要流程是进行按键的扫描，判断是否有按键按下，查询按键的序列号，进行数据转化，输出相应的键值。

3.2.3报警流程图设计

报警电路分为蜂鸣器报警电路和LED发光报警电路组成。当输入端为低电平时，有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器发出声音报警。而当输入端为高电平时不报警。当输入端KG1接通，启动00按键程序并报警，当输入端KG2，启动01按键程序并报警，当输入端KG1和KG2同时接通，启动10按键程序并报警。

图3.1报警装置流程图

第4章 课程设计总结

本次课程设计是以AT89C51单片机为主控器，通过DS18B20监测变压器油的流速，最后将数据通过LCD1602进行显示以及控制等。本次设计设有油的流速监测点，并配有控制电路，从而控制其范围可以通过按键设定。单片机最小系统由复位电路、晶振电路组成。

本文简述了对变压器瓦斯保护控制器的设计，达到实时监测变压器油的流速并且能在其超过设定值时发出报警信号的目的；概述了变压器瓦斯保护的作用以及设计过程，由按键电路接入CPU进行处理，然后由检测接口电路对油的流速进行检测当超过设定值时由报警电路发出警报，同时设计人机对话接口电路对其下达相应的指令,最后设计一个万年历实时显示时间。

根据实际测量要求制定出了所需元器件的选择使用和连接方案；根据实际使用要求设计了相应的基于单片机的硬件系统，该系统能够实现数据采集

并实时显示进行控制。

参考文献

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