远程数字式变压器油温测量装置的研制

摘 要 变压器运行的温度范围将直接影响变压器的经济、安全运行， 以及电网的稳定。本文设计一种新型油浸式变压器测温系统， 该系统数字式测温芯片传感器作为温度检测器， 利用数字芯片进行测量和传输的新型传感器可以实现现场的弱电检测， 从而能够提高产品的安全性、可靠性以及灵敏性。该系统以LPC2132-ARM处理器为控制核心， 可以实时在线监测绝缘油的温度变化情况， 从而避免由于变压器绝缘降低带来的安全隐患。

关键词 变压器；测温；ARM；DS18B20

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）100-0231-02

0引言

我们检修人员主要负责500kV变电站的检修和维护工作，变电站的的核心是就是变压器，500kV变压器的维护和检修工作更是我们的重中之重。其中变压器绝缘油的油温数据是我们重点监测对象，目前很多500kV油浸式变压器的故障都是绝缘系统的老化而造成的，而绝缘的老化由温度变现。变压器运行时的温度变化反应变压器运行情况。在平时工作中，我们发现变压器的油温表经常出现异常。而且数据不精确，严重影响我们对变压器运行指标的分析结果。

1 变压器油温表的工作原理

目前大型变压器油温测量装置包含两套测温装置，其中第一套装置包括感温探头、油温表。第一套测温装置为检测测温探头内的液体温包压力进行测温，原理是热胀冷缩，当变压器油温增高时，会使测温探头内液体温包里的液体膨胀，通过与油温表相连的油管，驱动油温表指针的变化，进而显示油温数据。第二套测温装置包括测温探头，变送器，测控显示装置，把测温探头浸在变压器油里面，测温探头内有热敏电阻（Pt100），其阻值会随着温度的变化而变化，而变送器会输出一个恒流源，流过热敏电阻后，得到一个随着变压器油温度变化而变化的电压值，这个电压值经过直流采样，作为显示变压器油温的数值。

2 数字式油温测量装置

2.1 新型测温装置的硬件设计

研制远程数字式变压器油温测量装置的主要功能是代替传统的模拟量测温的油温表，工作原理数字测温技术对变压器油温进行测量，并显示出来，一旦有油温越界，立刻远程报警，并可以实现远动控制。

所以我们把数字油温测量装置按照功能分为下面三个部分：

1）研制测温探头

选择新型测温芯片进行数据测量，并且组装探头装入变压器油箱进行测温。我们选择DS18B20作为我们的测温芯片与传统的热敏电阻相比，可使系统结构更趋简单，可靠性更高。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面都完全胜于铂热敏电阻，因此我们选择DS18B20作为数字化油温表的温度测量元件。

2）研制测温装置的控制器

我们选取数据处理器，与我们设计的功能电路板连接在一起，通过处理器与外设功能模块完成变压器的问的采集处理功能。

电子行业的处理器有很多，单片机，DSP处理器，ARM处理器，其中单片机由于采集能力差，运算速度慢，都用在较为低端的市场。而DSP处理器专业高速度、高精度的信号采集分析，军事航天用的较为广泛，但是成本较高，动辄成百上千元，且缺货，经常需要在国外订购。而ARM处理器较为普遍，也属于高端处理器，且成本便宜，结合性价比，我们选择ARM7作为我们处理器芯片。

3）研制装置远动模块

我们通过装置的远动模块实现变压器油温数据的远程传输和远程控制，本装置的目标是能够满足油温越界后可以远程无线通知事先设定的人员，并且被通知人员可以通过手机通讯网络对测温装置进行远程遥控操作。我们选择GSM模块来完成我们的数据传输。

2.2 新型测温装置的软件设计

研制出硬件装置后，我们通过软件编程实现装置的运行，本装置软件部分共包括8个功能子程序：硬件初始化程序，主循环程序，定时器中断程序，串口数据中断程序，液晶显示程序，远动控制程序，油温数据采集处理程序，短信数据采集处理程序。通过这八个功能子程序模块把测温探头，控制器，远动装置的功能集成在一起，实现数字式油温表的研制

2.3 新型测温装置的效果检查

我们研制装置后对装置就行效果检查，首先选取水银温度计作为基准值，测试一下新装置的误差有多大，得到下面的数据表。

通过上述实验数据，我们可以得出，新型远程数字式变压器油温测量装置在温度的测量准确性上完全满足生产实际需要。本设计在测温精度上完全符合要求。

3 结论

我们成功的研制出远程数字式变压器油温测量装置。该装置能远程控制，在线监控变压器油温。使变压器测温装置的系统结构更为精简，稳定可靠性更好。

参考文献

[1]夏路易，石宗义.电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE.北京希望电子出版社，2002.

[2]陈杰，黄鸿.传感器与检测技术.高等教育出版社，2002

[3]张琳娜，刘武发.传感检测技术及应用[M].中国计量出版社，1999.