變壓器氣體在線監(jiān)測儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測裝置，尤其是變壓器氣體在線監(jiān)測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)也變的越來越復(fù)雜，對(duì)電力系統(tǒng)的要求也越來越高，由此，對(duì)電力系統(tǒng)保護(hù)的要求也越來越苛刻。變壓器做為電力系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備之一，對(duì)它的保護(hù)也引起人們越來越多的重視，變壓器油中氣體的監(jiān)測就是其中的一項(xiàng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，對(duì)油中氣體的監(jiān)測已從傳統(tǒng)的離線式監(jiān)測發(fā)展到現(xiàn)代化的在線式監(jiān)測，它應(yīng)用于生產(chǎn)中已取得一定的成果。變壓器的運(yùn)行狀態(tài)可分為正常狀態(tài)和非正常狀態(tài)。正常狀態(tài)就是指變壓器的一般地、安全地運(yùn)行狀態(tài)，非正常狀態(tài)是指變壓器由于有故障隱患或有故障而不能正常地、安全地運(yùn)行或退出運(yùn)行的狀態(tài)。變壓器的許多故障或故障隱患可以通過油中氣體的成份及各種成份的含量的變化反應(yīng)出來。。由此可見，對(duì)變壓器油中氣體進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果來安排變壓器和電力系統(tǒng)進(jìn)行合理的運(yùn)行或檢修是提高供電可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要措施之一。，在電力行業(yè)中變壓器的在線監(jiān)測裝置已經(jīng)有所應(yīng)用，。目前看來，這些設(shè)備多是只針對(duì)油中氣體進(jìn)行初步分析，而對(duì)其它狀態(tài)和故障，如局部發(fā)熱、多點(diǎn)接地、局部放電等故障不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，更不用說對(duì)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷，提供一種變壓器氣體在線監(jiān)測儀。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是:
[0005]變壓器氣體在線監(jiān)測儀，包括監(jiān)測電路，監(jiān)測電路中的信號(hào)采集單元、外部EEPROM單元、時(shí)鐘電路、顯示單元、接口電路分別連接微處理器ATmega32，微處理器通過通訊單元電路連接上位機(jī)；接口電路包括鍵盤接口、由指示燈和蜂鳴器組成的報(bào)警接口，外部EEPROM是AT24C512，時(shí)鐘電路采用DS1302芯片，信號(hào)采集單元包括TGS813氣敏傳感器，用于采集氣體濃度信號(hào)、氣體傳感器溫度信號(hào)及加熱器溫度信號(hào)后傳送至微處理器中的AD轉(zhuǎn)換器中，顯示單元為LCM12832ZK液晶顯示器，并與微處理器的I/O 口進(jìn)行串行通信，通訊單元電路與上位機(jī)之間采用RS - 485串口通信。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:減少了芯片數(shù)量，又減小了電路板的體積和各模塊之間的聯(lián)線。對(duì)于電路板的設(shè)計(jì)和裝置的抗干擾性，都有重大的意義。利用Atmega32中的通訊模塊，可以極為方便的實(shí)現(xiàn)與其它的控制裝置或上一級(jí)控制裝置之間的通訊，有利于實(shí)現(xiàn)整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、控制系統(tǒng)的自動(dòng)化和電力系統(tǒng)運(yùn)行的最優(yōu)化。
【附圖說明】
[0007]圖1是該氣體在線監(jiān)測儀的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]變壓器氣體在線監(jiān)測儀包含包括監(jiān)測電路，有以下單元:(I)氣體濃度信號(hào)、氣體傳感器溫度信號(hào)、加熱器溫度信號(hào)的采集單元(非電信號(hào)變成電信號(hào))；(2)微處理器單元(對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理并控制其它單元正常工作)；(3)外部EEPROM和時(shí)鐘電路單元；
(4)顯示單元(顯示氣體的濃度值、變化率、時(shí)間以及溫度等)；(5)接口電路單元:主要包括鍵盤接口、報(bào)警接口。鍵盤是信息輸入接口，這在整個(gè)系統(tǒng)中是必需的。報(bào)警接口也會(huì)有很大作用，雖然已經(jīng)有了液晶模塊，可以顯示很多信息，不過適當(dāng)增加一些指示燈蜂鳴器，能夠方便的看出設(shè)備的一些重要狀態(tài)；(6)通訊單元(與其它的監(jiān)測器進(jìn)行通訊或與上一級(jí)控制室通訊)。
[0009]在本裝置中，微處理器(MPU)選定的AVR單片機(jī)中的Atmega32。Atmega32是一款高性能、低功耗的8位AVR微處理器。它即有傳統(tǒng)微控制單元(MCU)的功能，同時(shí)它又集成了許多外圍模塊。本裝置用到的外設(shè)包括:40個(gè)I/O引腳，8路10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，
[0010]可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI串行接口以及I2C總線串行接口等。在本裝置中需要保存大量的數(shù)據(jù)而微處理器Atmega32的存儲(chǔ)容量有限，所以給微處理器配備了外部EEPR0M,所選的芯片是64K電可擦除存儲(chǔ)器AT24C512。。DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線=(I)RES (復(fù)位)⑵I/O (數(shù)據(jù)線)(3)SCLK(串行時(shí)鐘)。信號(hào)采集單元的作用就是把外界信號(hào)采入Atmega32中，并轉(zhuǎn)化成Atmega32能識(shí)別的數(shù)據(jù)放入暫存單元中提供給供顯示單元或通訊單元。信號(hào)采集單元的核心元件是傳感器，它的作用就是把輸入的非電量信號(hào)(氣體濃度值(PPm))轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)(直流I?5伏)，它是整個(gè)裝置的第一個(gè)單元。它的工作量程和工作精度直接關(guān)系到整個(gè)裝置的工作范圍和精度。本裝置的傳感器工作時(shí)，除了工作測量用電源外，還需要加熱電源。本裝置的工作電壓和加熱電壓都是5V。氣體的濃度信號(hào)、氣體傳感器溫度信號(hào)、加熱器溫度信號(hào)被轉(zhuǎn)化成電信號(hào)后，被送入到Atmega32的AD模塊中。本裝置所選的傳感器是日本費(fèi)加羅公司生產(chǎn)的TGS813氣敏傳感器，它對(duì)噪聲氣體的靈敏度低，主要用于測量甲烷、丙烷、丁烷和氫氣等可燃性氣體。由于傳感器本身結(jié)構(gòu)上的原因，它對(duì)氣體的響應(yīng)結(jié)果是對(duì)各種氣體成份的綜合響應(yīng)的結(jié)果。氣體的濃度信號(hào)在傳感器中變成電信號(hào)后，經(jīng)240歐電阻通過ATmega32的第PAO 口進(jìn)入ATmega32的模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)模塊中的第一路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換結(jié)果放入ADC
[0011]數(shù)據(jù)寄存器(ADCL及ADCH)中。氣體傳感器溫度信號(hào)采集電路中的傳感器采用三線制溫度補(bǔ)償連接方式，經(jīng)由運(yùn)放接口芯片組成的差分輸入電路，將采集到的溫度電信號(hào)值接Atmega32的模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口 PAl (ADCl)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的數(shù)據(jù)采集，加熱器溫度信號(hào)采集電路與氣體傳感器溫度信號(hào)采集電路采用了一樣的設(shè)計(jì)，只是將采集到的溫度電信號(hào)值接到Atmega32的模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口 PA2 (ADC2)。本裝置的顯示單元使用Atmega32的I/O直接與外圍的顯示器進(jìn)行串口通訊，顯示器選用LCM12832ZK字符型液晶。選用四個(gè)輕觸組成鍵盤，使用獨(dú)立按鍵接口。這四個(gè)按鍵是上、下、ESC和SET。不論是微處理器與外設(shè)的數(shù)據(jù)通訊還是整個(gè)裝置與上位機(jī)的通訊，使用的都是串口通訊方式。微處理器與外設(shè)的數(shù)據(jù)通訊方一是使用SPI串口另一個(gè)是使用I2C串口。整個(gè)裝置與上位機(jī)的通訊采用RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.變壓器氣體在線監(jiān)測儀，其特征在于:包括監(jiān)測電路，監(jiān)測電路中的信號(hào)采集單元、外部EEPROM單元、時(shí)鐘電路、顯示單元、接口電路分別連接微處理器ATmega32，微處理器通過通訊單元電路連接上位機(jī)；接口電路包括鍵盤接口、由指示燈和蜂鳴器組成的報(bào)警接口，外部EEPROM是AT24C512，時(shí)鐘電路采用DS1302芯片，信號(hào)采集單元包括TGS813氣敏傳感器，用于采集氣體濃度信號(hào)、氣體傳感器溫度信號(hào)及加熱器溫度信號(hào)后傳送至微處理器中的AD轉(zhuǎn)換器中，顯示單元為LCM12832ZK液晶顯示器，并與微處理器的I/O 口進(jìn)行串行通信，通訊單元電路與上位機(jī)之間采用RS - 485串口通信。
【專利摘要】變壓器氣體在線監(jiān)測儀，包括監(jiān)測電路，監(jiān)測電路中的信號(hào)采集單元、外部EEPROM單元、時(shí)鐘電路、顯示單元、接口電路分別連接微處理器ATmega32，微處理器通過通訊單元電路連接上位機(jī)；接口電路包括鍵盤接口、由指示燈和蜂鳴器組成的報(bào)警接口，外部EEPROM是AT24C512，時(shí)鐘電路采用DS1302芯片，信號(hào)采集單元包括TGS813氣敏傳感器，用于采集氣體濃度信號(hào)、氣體傳感器溫度信號(hào)及加熱器溫度信號(hào)后傳送至微處理器中的AD轉(zhuǎn)換器中，顯示單元為LCMl2832ZK液晶顯示器，并與微處理器的I/O口進(jìn)行串行通信，通訊單元電路與上位機(jī)之間采用RS－485串口通信。減少了芯片數(shù)量，電路板的體積和各模塊之間的聯(lián)線，有利于實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化和電力系統(tǒng)運(yùn)行的最優(yōu)化。
【IPC分類】G01N33-00, G01R31-00, H02J13-00
【公開號(hào)】CN104634929
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310566042
【發(fā)明人】譚順川, 張麗薇
【申請(qǐng)人】成都億友科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月14日