變壓器溫度控制是日常供電維護中比較重要的部分，需要經(jīng)常對變壓器油溫進行多點油溫巡回檢測，變壓器油溫巡回檢測儀在變電所中常被應(yīng)用，在其保證安全方面起到了重要作用。

　　1 油溫檢測儀的總體方案設(shè)計

　　變壓器是輸變電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，變壓器油溫的高低直接關(guān)系輸變電系統(tǒng)的運行安全，因此每個變電所都需要對變壓器油溫進行監(jiān)測。目前變電所大多采用傳統(tǒng)的動圈顯示儀表，該種儀表具有顯示不夠直觀，不能進行多路檢測等缺點，因此性能價格比低。本文采用價格低廉，功能較強的AT89C2051單片機構(gòu)成了4路變壓器油溫檢測儀。

　　檢測儀主要性能指標：

　　1）4-12路溫度信號輸入，測溫范圍：0～100℃；2）測溫精度：±0.1℃；3）溫度上限通過軟件進行設(shè)置，超溫進行聲光報警；4）具有巡回顯示及定點顯示功能。

　　1.1 溫度測量電路。本檢測儀采用了由集成溫度傳感器AD590構(gòu)成的溫度測量電路將測得的溫度值信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號。因為AD590器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。

　　1.2 控制系統(tǒng)。基于AT89C2051單片機的功能特點和優(yōu)點，后面將對其作詳細的介紹。因此本檢測儀中我選用了AT89C2051單片機作為控制系統(tǒng)。AT89C2051單片機控制多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4051循環(huán)切換選擇4路溫度信號中的一路，該信號經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換器VFC32將電信號轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的頻率信號，由AT89C2051單片機再對頻率信號進行采樣，每路輸入信號都須多次測量求平均值，最后經(jīng)標度轉(zhuǎn)換后由LED數(shù)碼管輸出，顯示。單片機系統(tǒng)負責(zé)存儲顯示數(shù)據(jù)、安排控制信號的定時與順序等。單片機將外部數(shù)據(jù)存入內(nèi)部RAM中，當(dāng)要求顯示時，由內(nèi)部調(diào)出數(shù)據(jù)輸出。在單片機控制多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4051電路中，又采用了V/I轉(zhuǎn)換電路，I/V轉(zhuǎn)換電路和光電耦合器等裝置，目的是為了避免在長距離傳輸中能量的過多損失。

　　1.3 多路切換及V/F轉(zhuǎn)換電路。V/F轉(zhuǎn)換器實際上是一個受電壓控制的多諧振蕩器，或者說是頻率隨控制電壓的變化而變的振蕩電路。通過單片機控制多路轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4051，循環(huán)切換選擇4路溫度信號中的一路，該信號經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換器VFC32將電信號轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的頻率信號，其中由溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號再轉(zhuǎn)化為頻率信號過程中，可以通過調(diào)節(jié)相關(guān)元器件的參數(shù)值使三者之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。在本檢測儀中采用V/F轉(zhuǎn)換電路將電信號轉(zhuǎn)換為頻率信號目的是為了在傳輸中避免干擾以及能量的過多損失。在用V/F轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換時，單片機只要對V/F轉(zhuǎn)換器輸出的Fout計數(shù)，即可得到模擬電壓VIN所對應(yīng)的數(shù)字量。

　　1.4 鍵盤顯示及聲光報警電路。按鍵用于選擇顯示指定路數(shù)的溫度測量值，無按鍵時則巡回顯示4路溫度的測量值，溫度的上限值通過軟件編程設(shè)置，當(dāng)溫度超出上限值時進行聲光報警。鍵盤采用中斷方式的獨立式按鍵電路。4片74LS164擴展4位LED顯示器，用于巡回顯示每路溫度的測量值，測量精度到小數(shù)點后一位。通過按鍵選擇顯示指定路數(shù)的溫度測量值。在聲光報警電路中，用P3.7口進行控制聲光報警，當(dāng)P3.7=1時，系統(tǒng)工作正常，綠燈亮，當(dāng)P3.7=0時，溫度越限，紅燈亮，同時蜂鳴器發(fā)聲報警。

　　1.5 電源部分。電源部分采用7805三端穩(wěn)壓器提供5V的電源，對AT89C2051、74LS164、CD4051等進行供電。

　　2 強電磁干擾問題的解決方法

　　本檢測儀是為變電所專門設(shè)計的，由于變電所內(nèi)高壓電力線密集，空間電磁干擾及電源竄入干擾特別嚴重。經(jīng)過多次現(xiàn)場實踐，改進，解決了干擾問題，具體采取的措施如下：1）溫度測量電路中采用多次電容濾波。2）采用抗干擾能力強的V/F轉(zhuǎn)換器時進行模數(shù)變換。3）模擬數(shù)字電路間進行光電隔離。4）直流穩(wěn)壓電源前接交流穩(wěn)壓器。5）測量的溫度信號采用中值和均值混合濾波方式。6）軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，在每個模塊之后和程序存儲器空白區(qū)加軟件陷阱，并且在一些重要跳轉(zhuǎn)指令之后加了軟件冗余指令。

　　3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　本設(shè)計的軟件部分采用的是模塊化設(shè)計，共分為五個部分：主程序，中斷處理程序，測量子程序，顯示子程序，報警子程序。主程序?qū)Ω鱾€寄存器進行初始化操作，當(dāng)有按鍵按下時，轉(zhuǎn)入中斷處理程序。否則，依次調(diào)轉(zhuǎn)各個子程序，實現(xiàn)巡回檢測并顯示相應(yīng)各路的溫度測量值。

　　各個功能模塊的設(shè)計方案如下：1）溫度測量模塊：對與溫度測量電路輸出的溫度值相對應(yīng)的頻率值進行采樣，20ms采樣一次，多次采樣取平均值，作為最后的測量值。2）顯示模塊：把經(jīng)測量轉(zhuǎn)換后要顯示的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼后，由串行接口發(fā)送存儲至串行移位寄存器，發(fā)送完畢后由數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)值，完成溫度的顯示功能。3）溫度越限報警模塊：當(dāng)溫度值超過設(shè)定上限值時，便啟動報警程序，直至有人來處理，復(fù)位后繼續(xù)進行溫度巡回檢測。4）中斷處理程序：當(dāng)發(fā)生中斷時，系統(tǒng)便測量并顯示某一特定路數(shù)的溫度值，路數(shù)的選擇由按鍵決定。5）主程序：完成對各個寄存器的初始化操作后，若無中斷，則依次調(diào)用測量，顯示，報警三個子程序，通過循環(huán)實現(xiàn)多路巡回檢測。

　　4 結(jié)束語

　　基于AT89C2051單片機多點變壓器油溫巡回檢測儀的設(shè)計簡單，成本低廉，應(yīng)用方便，因此在實際應(yīng)用上被越來越多用戶采用，其應(yīng)用前景是非常廣闊的。