變壓器油溫測量及光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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3．4 CMI編解碼原理
CMI碼是一種字母型平衡碼。根據(jù)CMI的編碼要求，首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果輸入的是數(shù)據(jù)“0”，則輸出的數(shù)據(jù)為“0l”，如果輸入數(shù)據(jù)“1”時(shí)，就要對“1”的奇偶性進(jìn)行判斷，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)“1”到來時(shí)，輸出為“00”，當(dāng)?shù)诙€(gè)“1”到來時(shí)，輸出為“11”，并不斷的交替反轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)1的編碼。CMI解碼電路的作用是將光電轉(zhuǎn)換電路接收的電信號解碼還原。
3．5 光纖通信電路設(shè)計(jì)
光纖通信的原理是利用經(jīng)過調(diào)制的光纖載波在光纖導(dǎo)纖維中的不斷反射到達(dá)對方，再解調(diào)出原始信息實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)?，其主要特點(diǎn)是傳輸容量大、高速率、傳輸距離長、抗干擾性強(qiáng)、絕緣性能好等。尤其是抗電磁干擾和絕緣性能好這兩大特點(diǎn)，可應(yīng)用于變電所、高壓線路等高電壓強(qiáng)電磁干擾環(huán)境，是目前電力系統(tǒng)通信中正在逐步廣泛應(yīng)用的通信方式。
在光發(fā)射機(jī)端再對信號進(jìn)行調(diào)制然后將調(diào)制好的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纜進(jìn)行長距離傳輸，在接收端將光信號還原成電信號，再把電信號進(jìn)行解調(diào)放大，還原出原始信號。光端機(jī)的發(fā)送端內(nèi)含有載波光源，在此將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，并輸入光纖傳輸遠(yuǎn)方。光端機(jī)的接收端內(nèi)含有光檢測器，它將來自光纖的光信號還原成電信號，并輸入到光端機(jī)的接收端，數(shù)據(jù)可以全雙工傳輸。中繼器將經(jīng)過長距離傳輸后被衰減和畸變了的光信號放大、整形再生成一定強(qiáng)度的光信號繼續(xù)傳送。
系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/158110.htm
光纖傳輸后的輸出信號再經(jīng)過RS-485／232電平轉(zhuǎn)換后，可接到PC機(jī)的串口進(jìn)行通信。
4 軟件設(shè)計(jì)
軟件流程圖如圖4所示。該系統(tǒng)的軟件是在IAR開發(fā)環(huán)境下采用C語言編寫，采用模塊化程序設(shè)計(jì)。系統(tǒng)初始化，顯示開機(jī)畫面之后開啟基本定時(shí)器，用于定時(shí)喚醒MSP430采樣并顯示實(shí)時(shí)溫度。顯示完溫度后進(jìn)入低功耗模式，等待外部鍵盤中斷和定時(shí)器中斷，中斷返回后再次進(jìn)入低功耗模式，從而降低了電能消耗。
在變壓器油溫監(jiān)測系統(tǒng)中，以MSP430作為下位機(jī)，PC機(jī)作為上位機(jī)，下位機(jī)與上位機(jī)通過串口進(jìn)行通信。運(yùn)行上位機(jī)的監(jiān)控軟件后，選擇開始通信按鈕便與下位機(jī)建立了通信，可以對下位機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。遠(yuǎn)程監(jiān)測的軟件上顯示變壓器油溫值的數(shù)字與曲線，保存各測溫點(diǎn)的數(shù)據(jù)，在實(shí)際的操作過程中對異常的情況進(jìn)行報(bào)警。
5 測試結(jié)果及分析
鄭州西郊變電站160MVA三相變壓器，額定電壓為220／12l／lO．5kV。該測溫系統(tǒng)于2007年1月投入使用，設(shè)置正常測試溫度在45℃～75℃，調(diào)試可使60℃的測量誤差為0，這樣在的測試范圍內(nèi)誤差較小。
采用該測量系統(tǒng)對變壓器頂層油溫進(jìn)行測量，抽取6月2日的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表1所示。其中標(biāo)準(zhǔn)溫度(實(shí)溫)測量采用高精度的水銀溫度計(jì)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，系統(tǒng)測量的精度是0．1℃，誤差在±0．5℃以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測溫系統(tǒng)工作穩(wěn)定、測量方便、準(zhǔn)確度較高。系統(tǒng)產(chǎn)生遲滯的原主要是由傳感探頭的導(dǎo)熱能力引起，同時(shí)信號調(diào)理電路是裝置的關(guān)鍵部分，對輸入信號處理質(zhì)量的好壞對裝置的性能有著決定性的影響測量的精度。在實(shí)際測量過程中，溫度值有時(shí)會出現(xiàn)偏差。經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換后，如顯示的溫度不正確。有可能是接線端子積灰、松動使電阻變大造成溫度誤差。
一般規(guī)定變壓器頂層油溫達(dá)到65℃時(shí)投入風(fēng)扇，或負(fù)荷電流達(dá)到70%額定值時(shí)投入風(fēng)扇。為防止風(fēng)扇電機(jī)頻繁啟動，還應(yīng)調(diào)整裝置在65℃時(shí)投入風(fēng)扇，油面溫度下降至55℃時(shí)才退出風(fēng)扇，或負(fù)荷電流低于50％額定值時(shí)切除風(fēng)扇。因此，精確的測量變壓器油溫，可節(jié)省40％以上變壓器風(fēng)扇在做無用功的時(shí)間。至2007年系統(tǒng)投入應(yīng)用以來，節(jié)省42．3％的風(fēng)扇用電量。
6 結(jié)語
由于變壓器使用地區(qū)不同，運(yùn)行環(huán)境不同變壓器冷卻系統(tǒng)投入溫度值的確定既要考慮安全運(yùn)行，又要考慮節(jié)能降耗。變壓器的輸出功率要隨之改變，所以實(shí)時(shí)的變壓器油溫在線監(jiān)測非常必要。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)變壓器溫度信號的遠(yuǎn)距離光纖傳輸，對變壓器油溫的精確測量且功耗超低，具有很高的性價(jià)比。
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