变压器气体在线监测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监测装置，尤其是变压器气体在线监测仪。
【背景技术】
[0002]随着现代技术的发展和社会的进步，电力系统也变的越来越复杂，对电力系统的要求也越来越高，由此，对电力系统保护的要求也越来越苛刻。变压器做为电力系统中重要的电力设备之一，对它的保护也引起人们越来越多的重视，变压器油中气体的监测就是其中的一项。经过多年的发展，对油中气体的监测已从传统的离线式监测发展到现代化的在线式监测，它应用于生产中已取得一定的成果。变压器的运行状态可分为正常状态和非正常状态。正常状态就是指变压器的一般地、安全地运行状态，非正常状态是指变压器由于有故障隐患或有故障而不能正常地、安全地运行或退出运行的状态。变压器的许多故障或故障隐患可以通过油中气体的成份及各种成份的含量的变化反应出来。。由此可见，对变压器油中气体进行监测，并根据监测的结果来安排变压器和电力系统进行合理的运行或检修是提高供电可靠性、安全性和经济性的重要措施之一。，在电力行业中变压器的在线监测装置已经有所应用，。目前看来，这些设备多是只针对油中气体进行初步分析，而对其它状态和故障，如局部发热、多点接地、局部放电等故障不能实现实时监测，更不用说对相关运行参数进行实时调整。
【发明内容】
[0003]本申请要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种变压器气体在线监测仪。
[0004]为解决上述技术问题，采用的技术方案是:
[0005]变压器气体在线监测仪，包括监测电路，监测电路中的信号采集单元、外部EEPROM单元、时钟电路、显示单元、接口电路分别连接微处理器ATmega32，微处理器通过通讯单元电路连接上位机；接口电路包括键盘接口、由指示灯和蜂鸣器组成的报警接口，外部EEPROM是AT24C512，时钟电路采用DS1302芯片，信号采集单元包括TGS813气敏传感器，用于采集气体浓度信号、气体传感器温度信号及加热器温度信号后传送至微处理器中的AD转换器中，显示单元为LCM12832ZK液晶显示器，并与微处理器的I/O 口进行串行通信，通讯单元电路与上位机之间采用RS - 485串口通信。
[0006]本发明的有益效果是:减少了芯片数量，又减小了电路板的体积和各模块之间的联线。对于电路板的设计和装置的抗干扰性，都有重大的意义。利用Atmega32中的通讯模块，可以极为方便的实现与其它的控制装置或上一级控制装置之间的通讯，有利于实现整个保护系统的网络化、控制系统的自动化和电力系统运行的最优化。
【附图说明】
[0007]图1是该气体在线监测仪的电路结构图。
【具体实施方式】
[0008]变压器气体在线监测仪包含包括监测电路，有以下单元:(I)气体浓度信号、气体传感器温度信号、加热器温度信号的采集单元(非电信号变成电信号)；(2)微处理器单元(对采集到的信号进行处理并控制其它单元正常工作)；(3)外部EEPROM和时钟电路单元；
(4)显示单元(显示气体的浓度值、变化率、时间以及温度等)；(5)接口电路单元:主要包括键盘接口、报警接口。键盘是信息输入接口，这在整个系统中是必需的。报警接口也会有很大作用，虽然已经有了液晶模块，可以显示很多信息，不过适当增加一些指示灯蜂鸣器，能够方便的看出设备的一些重要状态；(6)通讯单元(与其它的监测器进行通讯或与上一级控制室通讯)。
[0009]在本装置中，微处理器(MPU)选定的AVR单片机中的Atmega32。Atmega32是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器。它即有传统微控制单元(MCU)的功能，同时它又集成了许多外围模块。本装置用到的外设包括:40个I/O引脚，8路10位模数转换器(ADC)，
[0010]可工作于主机/从机模式的SPI串行接口以及I2C总线串行接口等。在本装置中需要保存大量的数据而微处理器Atmega32的存储容量有限，所以给微处理器配备了外部EEPR0M,所选的芯片是64K电可擦除存储器AT24C512。。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线=(I)RES (复位)⑵I/O (数据线)(3)SCLK(串行时钟)。信号采集单元的作用就是把外界信号采入Atmega32中，并转化成Atmega32能识别的数据放入暂存单元中提供给供显示单元或通讯单元。信号采集单元的核心元件是传感器，它的作用就是把输入的非电量信号(气体浓度值(PPm))转换成与之对应的电信号(直流I?5伏)，它是整个装置的第一个单元。它的工作量程和工作精度直接关系到整个装置的工作范围和精度。本装置的传感器工作时，除了工作测量用电源外，还需要加热电源。本装置的工作电压和加热电压都是5V。气体的浓度信号、气体传感器温度信号、加热器温度信号被转化成电信号后，被送入到Atmega32的AD模块中。本装置所选的传感器是日本费加罗公司生产的TGS813气敏传感器，它对噪声气体的灵敏度低，主要用于测量甲烷、丙烷、丁烷和氢气等可燃性气体。由于传感器本身结构上的原因，它对气体的响应结果是对各种气体成份的综合响应的结果。气体的浓度信号在传感器中变成电信号后，经240欧电阻通过ATmega32的第PAO 口进入ATmega32的模数转换(AD)模块中的第一路进行转换，其转换结果放入ADC
[0011]数据寄存器(ADCL及ADCH)中。气体传感器温度信号采集电路中的传感器采用三线制温度补偿连接方式，经由运放接口芯片组成的差分输入电路，将采集到的温度电信号值接Atmega32的模/数转换接口 PAl (ADCl)，实现对温度的数据采集，加热器温度信号采集电路与气体传感器温度信号采集电路采用了一样的设计，只是将采集到的温度电信号值接到Atmega32的模/数转换接口 PA2 (ADC2)。本装置的显示单元使用Atmega32的I/O直接与外围的显示器进行串口通讯，显示器选用LCM12832ZK字符型液晶。选用四个轻触组成键盘，使用独立按键接口。这四个按键是上、下、ESC和SET。不论是微处理器与外设的数据通讯还是整个装置与上位机的通讯，使用的都是串口通讯方式。微处理器与外设的数据通讯方一是使用SPI串口另一个是使用I2C串口。整个装置与上位机的通讯采用RS-485通讯网络。
【主权项】
1.变压器气体在线监测仪，其特征在于:包括监测电路，监测电路中的信号采集单元、外部EEPROM单元、时钟电路、显示单元、接口电路分别连接微处理器ATmega32，微处理器通过通讯单元电路连接上位机；接口电路包括键盘接口、由指示灯和蜂鸣器组成的报警接口，外部EEPROM是AT24C512，时钟电路采用DS1302芯片，信号采集单元包括TGS813气敏传感器，用于采集气体浓度信号、气体传感器温度信号及加热器温度信号后传送至微处理器中的AD转换器中，显示单元为LCM12832ZK液晶显示器，并与微处理器的I/O 口进行串行通信，通讯单元电路与上位机之间采用RS - 485串口通信。
【专利摘要】变压器气体在线监测仪，包括监测电路，监测电路中的信号采集单元、外部EEPROM单元、时钟电路、显示单元、接口电路分别连接微处理器ATmega32，微处理器通过通讯单元电路连接上位机；接口电路包括键盘接口、由指示灯和蜂鸣器组成的报警接口，外部EEPROM是AT24C512，时钟电路采用DS1302芯片，信号采集单元包括TGS813气敏传感器，用于采集气体浓度信号、气体传感器温度信号及加热器温度信号后传送至微处理器中的AD转换器中，显示单元为LCMl2832ZK液晶显示器，并与微处理器的I/O口进行串行通信，通讯单元电路与上位机之间采用RS－485串口通信。减少了芯片数量，电路板的体积和各模块之间的联线，有利于实现控制系统的自动化和电力系统运行的最优化。
【IPC分类】G01N33-00, G01R31-00, H02J13-00
【公开号】CN104634929
【申请号】CN201310566042
【发明人】谭顺川, 张丽薇
【申请人】成都亿友科技有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月14日