基于MSP430和光纤传输的变压器温度检测系统

　　1 引言

　　变压器的运行寿命与绝缘老化程度有关， 而绝缘的老化由温度决定。 变压器运行时的温度变化受变压器损耗和环境温度等影响。 变压器热特性的在线监测越来越受到重视，第 30 届国际大电网会议就将变压器的热特性列为重点的研究问题之一。 在保证温升不超标的情况下，为了减小变压器体积，一般容量大于 8 000kVA 的变压器采用风冷装置， 容量在 63MVA 以上的变压器一般采用强油风冷或强油水冷的冷却方式。 不管是安装在发电厂还是运行在变电站的大型电力变压器， 其运行中所带负载随时都在发生变化， 尤其是发电厂的升压变压器在调峰运行时，每日所带负载在 50%～100%之间多次变化，这将使变压器的损耗也随之发生变化， 从而造成变压器油温的变化;另外，一年四季气温的变化和每天昼夜气温的变化，都会引起变压器油温的变化。变压器油温的频繁和大幅度变化，将对变压器的安全、经济运行和使用寿命产生较大的影响。 因此对变压器油温的监测与控制是十分重要的， 应该实现对电力变压器温升的控制和温度信号的远传。 传统的温度监测控制一般采用由压力式温度计以及热电阻测温计两者组合的复合式温度控制器[1]。 由于其毛细管预留过长、毛细管盘放置不当使温度指示不正确;接线端子积灰或松动使电阻变大造成温度误差; 阻值大于 10Ω、各引线阻值大小不一致等都会造成在实际测量过程中温度值出现偏差[2，3]。 笔者在本文中提出的基于 MSP430 和光纤传输的变压器温度检测系统可以很好地避免上述问题。 铂电阻作为油温传感器，经调理电路的输出信号，采用光纤通信系统进行温度传输。光纤传输系统对信号进行传输具有损耗极低、 中继距离很长和抗电磁干扰性能好等优点，能够很好地对监测的变压器油温信号进行无失真地传输[4，5]。

　　2系统主要功能

　　电力变压器运行中， 对其油温的测量是维护电力变压器安全运行的基础和关键。 电力变压器冷却系统的投切和超温报警等都由其安装的温度控制器来实现。测量系统以 MSP430F449 为主控制器件，它是具有 16 位超低功耗特性的功能强大的单片机。MSP430 单片机内部具有多个时钟源， 可以灵活地配置给各模块使用以及工作于多种低功耗模式，降低了控制电路的功耗，提高了整体效率。传感器的温度信号经过光纤通信送至 MSP430 进行处理。 显示电路实时显示当前变压器的温度值， 利用键盘对门槛温度值进行设定， 根据设定的门槛温度值进行判断，驱动投切及报警装置进行相应的动作。该监测系统通过 MAX3221 电平转换电路实现与 PC 机的串行通信，PC 机实现对系统温度的进一步分析和对系统的控制，系统框图如图 1 所示。