干式变压器的特点，为什么要使用干式变压器？

干式变压器因具有占地面积小、功耗低、工业噪声小、安全性高、电流和功率的过载能力强、运行安全可靠等优点，被广泛应用于现代化建设中。相较于油浸式变压器，干式变压具有耗能低、占地面积小、节能等优势。干式变压器因其自身的特点，能够被安放到负荷中心，比如地下室和人流量较大的公共广场，且相比于其他种类变压器，安装费用更低，也更

方便；干式变压器大都用的是空气绝缘，因此它没有油，防火性能比较好，不容易引发火灾等电力系统常出现的灾害，一些对防火要求高的场合，尤其是火车站，飞机场和地铁等交通运输场合，广泛使用防火性能较好的干式变压器，因此用于对干式变压器保护的智能温度控制器的市场需求量很大。

温控仪总体方案设计

温度控制系统工作时，首先需要检测变压器三相绕组的温度。然后通过微处理器进行数据处理，比较之后再根据需要进行报警甚至跳闸处理。

温度控制系统主要包含以下几种电路：

(1)温度传感器采集电路

(2)单片机控制电路

(3)LCD显示电路

(4)声光报警电路

(5)风机驱动以及跳闸电路

温度控制器的硬件设计

3.1主控微处理器系统

干式变压器温度控制器的核心器件是STC89C5l，STC89C51具有l K字节的RAM、16 K字节的片内FLASH程序存储器，支持在应用可编程一和在系统可编程，可通过串行接口进行直接编程，用起来比较方便。

在总体的电路设计中，STC89C51分别与DSl8820温度传感器、LCDl2864液晶显示屏、蜂鸣器报警电路以及其他驱动电路相连接，通过RS--485半双工通信方式与上位机进行通信。

下面详细介绍

主控芯片的连线以及数据的交换形式该系统采用11.0592 MHz晶振，电容22 pF，晶振电路如图3所示。并带有手动复位电路，复位电路

晶振电路和复位电路保证单片机稳定

运行在复位电路中，当系统上电时，由于电容两端的电压不能突变，此时RST引脚的电压为电阻R0两端的电压，是5 V。伴随着电路中电容的充电，电容两端的电压慢慢升高，R0两端的电压随之下降，RST引脚的电压也下降，在tl时刻，RST引脚的电压会下降到3.6 V，随着电路对电容的继续充电，RST引脚两端的电压最终会变为0 V。单片机的复位时间应至少保持两个机器周期，也就是说RST引脚两端的电压高于3.6 V的时间至少要维持两个机器周期，即tl要大于两个机器周期。而tl的值取决于复位电路中的电阻、电容值和单片机的晶振频率。

复位电路中的电阻值不宜取得太小，一般矗值取10 kft，电容c取10恤F，单片机的复位脉冲宽度为(O.7～1)RC。

在单片机最小系统中，Vpp/一EA iJI脚接高电平表

示一律从内部程序存储器中读取命令。

3.2温度检测电路

　　温度检测电路以DSl8820温度传感器为主要核心部件。温度检测电路如图5所示该电路图中，3个DSl8820温度传感器通过数据引脚DQ与单片机的P1.3、P1.4和P1.5 3个引脚相连接来实现温度传感器与单片机之间的通信。

　　DSl8820通过单总线实现与单片机的通信，中间不需要A/D转换电路。其DQ端用于与单片机之间的数据通信，实现数据的输入和输出，VDD接5 V电源，GND接地。使用多个DSl8820同时测温时一般以下3种方法：(1)每个DSl8820的DQ端占用1个I/O口。这种方法占用I/O口较多，程序也显得重复繁琐。

　　(2)单独读取每个DSl8820的固定序列号，把这些序列号存储到单片机，然后使用DSl8820本身存在的搜索指令指定到固定的传感器读取温度。这种方法只需占用1个I/O口，大大的节约了单片机的I/O口资源，而且程序也比较简洁，只是需要把用到的每个传感器的序列号逐个读出。运行的时间会相对长一些。(3)使用DSl8820搜索器件协议。这种方法最为简单，但程序调试和算法相对比较复杂。

　　考虑到测温电路只使用了3个DSl8820器件，我们选用了第1种方法迸行连接，相对于其他两种方法，这种方法更容易实现温度控制器的显示部分主要由LCDl2864液晶显示模块来完成。该模块具有价格便宜，性能较高，功耗较低的特点，能够显示8 192个中文汉字、128个字符及64X256点阵显示RAM，同时还支持自定义字符的显示。与单片机的连接电路如图6所示。

　　液晶模块的数据口与STC89C51的P1口相连接，液晶的读和写操作通过单片机P2.4和P2.5口来控制完成。单片机通过P0口来进行数据的传输。图中的滑线变阻器是为了调节液晶显示屏的亮度。在绘制PCB电路板时，只留下液晶的20个连接端子，采用M3六角铜柱将液晶支撑固定。

　　工作指示和报警

电路此电路的指示灯有5个，采用发光二极管通过限流电阻与单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.6和P1.75个I/O口进行相连，其连接方式为共阳极连接方式。通过改变这5个I/O口的电平高低，就可以实现发光二极管的亮灭。LED的工作电流是20 mA，工作电压是3 V，而电源的电压是5 V，经过计算得出串联的分压电阻的阻值R为：R=(5 V一3 V)，20 mA=100 Q为了确保电路能够长期稳定地运行，需要将电阻稍微放大一些，但又不能放的过大，否则会因为电阻分压过大，导致发光二极管过暗。此电路中我们选取尺为l kfl。详细的指示电路。

　工作指示电路其中D1、D2、D3分别是变压器三相绕组的超温报警指示灯，当变压器A相绕组的温度超过预设的温度值时，Dl就会亮，当其温度低于预设的温度值时，D1就会熄灭。同样，D2和D3对应着B相和C相的绕组温度。D4是风机启停的指示灯，当变压器绕组温度超过一定值时，单片机就HG皇冠过继电器驱动电路来开启风机进行冷却，此时D4指示灯就会亮;当温度低于预设值时，风机停止，D4指示灯熄灭。D5是显示变压器绕组温度是否高于设定的超高温跳闸值，若绕组温度高于设定的超高温跳闸值，则D5指示灯亮，否则，D5指示灯熄灭。

　　蜂鸣器报警电路报警电路中的电阻R11是为了限制流过NPN三极管的电流，防止流过基极的电流超过它的耐受值。从单片机I/O口流出的电流强度很小，不足以驱动蜂鸣器发声，所以通过连接一个三极管来放大电流，从而驱动蜂鸣器发声。当变压器的任一相绕组温度超过预设的超温值时，单片机就会让P2.0口输出一个高电平，继而三极管导通，在蜂鸣器中形成通路，蜂鸣器发声。

　　电源电路本系统采用USB+5 V直接供电的方式，这种供电方式的电压偏差一般在±2%左右。

　　在此电路图中，S5是一个带自锁的按键开关，控制是否给系统上电。电解电容C9主要是给5 v的输入电源滤波。F1是自恢复保险丝，防止电路板短路后过流。u8是一个USB2.0的座子，用来接USB线供电。发光二极管D6和电阻R22组成的通路是电源上电显示电路，电源一上电，发光二极管就亮。

　　负载驱动电路本系统的负载驱动主要包括驱动风机的启停和实现跳闸。风机启停电路和超高温跳闸电路。

　　超高温跳闸电路风机启停和超高温跳闸的驱动电路是一样的，只是继电器后面连接的器件不同。图中的4N25器件是光电耦合器，对输入、输出信号起到隔离的作用。

温度控制器的软件设计

温控器主程序的设计

在进行干式变压器温度控制器的程序设计时，为了方便后期程序的修改和维护，采取了模块化的设计思想，将系统程序进行了划分，划分后的程序主要包含以下几个模块：DSl8820温度信号采集程序、LCDl2864液晶显示程序、主程序和按键增减温度预设值程序丰程序的设计流程如图12所示图12主程序流程图系统上电后，首先进行初始化，包括对定时器的初始化、中断的初始化、串口的初始化以及液晶屏的初始化。然后程序进人到主程序中，判断读标志位是否为1，若不为l，则等待继续判断，直到读标志位为l，进入到温度采集程序，将采集到的温度进行处理转换后与预设值进行比较，若超过预设值，则进入到相应的驱动子程序，然后进入到显示子程序。若低于预设值，则直接进入到显示子程序进行显示。显示子程序执行完，判断是否有按键按下，若有，则转到按键加减子程序。若没有按键按下，则跳转到判断读标志位处。如此循环。

　该主程序的设计能够实现测量实时温度，并通过比较，实现一定温度时开启风机，超温声光报警，超高温跳闸，并将测得的实时温度和实时的温度状态显示在液晶屏上。

　DSl 8820温度传感器的程序设计DSl8820的温度采集程序主要涉及DSl8820的初始化、从DSl8820中读取一个字节的数据、向DSl8820中写入一个字节的数据和读取温度。温度采集的程序流程如图13所示。

　温度采集程序流程图温度采集模块的程序实现了温度的实时采集，并将采集到的数据进行处理后发送给单片机。

　设计目的是设计出一款能够实时监测干式变压器绕组温度，并根据需要，在温度超过一定范围时，能够自动地进行开启风机、声光报警以及跳闸等一系列操作的智能型温度控制器。它能够有效的对干式变压器进行保护，延长变压器的使用寿命，同时避免变压器温度过高带来的火灾隐患。

　　该温度控制器最终实现的功能包括巡回检测变压器三相绕组温度，并实时显示在液晶屏上;当绕组温度超过风机开启温度时，开启风机，温度下降至风机关断温度时，关断风机;超温进行声光报警;超高温进行跳闸断电等功能