变压器采取封闭式构造设计，热积累大、散热效果差,其运行寿命与电气绝缘性能有关，而电气绝缘性能的老化由温度决定。温度参数是衡量变压器是否安全、经济运行的决定性成分。当变压器热量向周围辐射传导达平衡发热和散热时，引起各部位发热，绕组的温度比较其它部位的温度要偏高[1]。
通过对变压器绕组温度进行实时在线检测，判断其运行状况,进行负荷调度和预知性维修,避免绕组因过热造成变压器的毁坏,可以为变压器安全经济运行供应主要担保。目前变压器绕组热点温度检测常用的方法有：光纤传感器测温、电旗子暗记传感器测温、红外传感器测温等[2-3]。传统的温度检测一样平常采取由压力式温度计或热电阻测作为检测器件，采取有线连接的方法实现数据上传。
由于毛细管预留过长、毛细管盘放置不当或接线端子积灰、松动等使检测电阻比实际偏大，造成在实际丈量过程中温度值有时会涌现偏差。
现行较多的电气设备检测旗子暗记的传输已开始利用光纤传感器,尤其是采取光纤光栅温度传感器作这变压器绕组温度检测器件，广泛运用于国内外大型电力变压器检测[4-5]。电力设备监测采取无线通信技能是充满潜力的研究方向，如果减少设备监测的电力线、导线进行旗子暗记传输是研究的热点，如物联网技能与无线工业以太网技能。
文中提出以Zigbee无线技能的变压器温度检测系统可以很好的避免上述问题。采取铂电阻温度传感器，采取射频芯片CC2520构成的无线通信网络，实现变压器的绕组温度进行高准确的丈量。
1 系统紧张功能
丈量系统以宏晶公司的STC为主掌握器件，紧张由温度采集，Zigbee无线通信以及上位机监控软件三部分组成。温度旗子暗记的AD采集，采取内置8通道的10位高带ADC，最多可同时采集一台变压器绕组的8个节点温度。
终端监控节点的采取LCD显示器件，显示当前变压器绕组的温度值，通过键盘对温度的报警值进行设定，当温度超过设定值时，单片机输出低电平驱动继电器，开启变压器冷却装置和超温报警装置，系统框图如图1。
图1 系统构造框图
2 检测系统硬件设计
2.1 单片机的选择
检测系统选用宏晶公司的STC15FF2K60S2单片机，其具有2048字节的片内数据存储器；速率比传统的8051快10位旁边；采取低功耗设计，具有低速、空闲、掉电三种事情模式。该单片机内置复位电路、晶振电路、内置8通道的10位高带ADC，3个通道具有捕获和比较单元等功能大大精减了单片机的外围电路设计。
系统采取其内置的10位A/D转换对外接的铂电阻传感器旗子暗记进行A/D采集。单片机的外围接口电路如图2所示，图中P2接口与射频收发器CC2520连接。
图2 单片机及外围电路设计
2.2 铂电阻及旗子暗记调理电路
要提高变压器绕组检测的可靠性、稳定性及其精度哀求，传感器的指标选择较为关键。铂电阻具有性能稳定、互换性好，准确度高、耐堕落，调理电路大略等一系列优点，在工业测控系统中取得广泛利用。
铂电阻Pt100传感器是利用的阻值随温度变革而变革、并呈一定函数关系的特性来进行测温，电阻R温度t的函数表达式所示：
表达式中R0为温度为0℃时的电阻值100Ω；式中Rt为t℃时的电阻值，a取常数3.908×10-3/℃；b取常数-5.802×10-7/℃。
由铂电阻构成的电桥电路和调理电路如图3所示。
图3 温度检测电路
2.3 射频芯片CC2520外围电路设计
CC2520无线射频收发器是德州仪器(TI)推出2.4GHz免授权第2代产品。其功耗极低、外接元件少、性能稳定等优点，可替代常用的RS-422或RS-485的有线连接，适宜运用于变压器绕组温度实时无线检测。
ZigBee技能无需人工干预就能实现网络节点，自动感知其他节点，探求连接关系，组成构造化的无线网络。ZigBee技能具有自我修复功能，同时可对网络拓扑构造进行调度，担保全体检测系统能正常事情。CC2520收发器的外围接口电路如图4所示。
图4 CC2520的外围接口电路
2.4 CC2591射频放大器
CC2591是个射频前端放大器，和CC2530配对组成的Ｚeebig无线收发系统，能改进RF 性能，使传输间隔由增加到1000米。CC2591内部集成有低噪声放大、功率放大、平衡转换器、交流机等，外部电路仅需接几个电容和电感，即可提高RF 性能，其外围电路如图5所示。
图5 CC2591外围电路事理图
2.5 报警和投切电路的设计
当温度超过设备值时，为了提高现场事情职员把稳，监测装置具有声光报警功能。报警和投切电路是通过单片机输出低电平，经三极管放大来驱动蜂鸣器和继电器实现，通过继电器的吸合开启冷却装置[6]。
3 软件设计
3.1 掌握终真个软件设计
软件程序在Keil uVision4开拓环境中采取C措辞编写。采取模块化程序设计，软件程序由主模块和功能子模块构成，子模块紧张包括温度采集与处理模块、按键处理模块、报警温度设置模块、无线通信模块和显示模块等组成。温度的AD采集，每次对同一通道温度连续采样60次，去除个中最高和最低的值，别的各值再求均匀。
检测终端紧张完成对变压器绕组温度检测和传输。单片机对温度采进处理，通过定义好的数据收发协议，掌握ZigBee无线通信，测试数据由掌握终端传输到上位机监控软件。ZigBee无线模块与单片机间采取串行异步通讯办法，软件程序流程图如图6所示。
图6 软件程序流程图
3.2 ZigBee无线通信软件设计
系统上电后实行功能模块初始化以及或可用数据采集的节点网络搜索。如果检测到有可用网络，则实行加入网络程序，同时对检测到的信息类型进行判别是数据，还是掌握命令，并实行相应的程序处理。ZigBee通信处理流程图如图7所示。
图7 ZigBee 通信处理流程图
3.3上位机软件设计
上位机软件设计在目前盛行的Windows平台运用程序Microsoft Visual Studio 2010开拓环境下，采取的是 C# 措辞编写。根据用户权限开启相对应功能，主界面紧张包含了创建通信、报警设置、数据记录保存、数据处理、端口界面设置等功能。
系统可根据不同的权限用户调用不同的主界面功能；提示用户身份权限，显示本地韶光等功能。系统具有保存历史数据、统计当天温度超过设定值的总次数，软件的界面如图7所示。
图8 上位机软件界面
4 结论
文中以STC15系统单片机为掌握器，并以铂电阻Pt100传感器为变压器的绕组温度检测器件，完成了变压器运行温度的检测, 并检测值与设定值的比较值，判断是冷却装置是否开启的依据。
采取Microsoft Visual Studio 2010开拓了检测系统软件平台，对变压器的绕组温度状况进行评估，并实现温度报警、故障预警。系统具有构造合理、利用方便、性能可靠等特点，可以知足变压器温度检测的须要，具有十分广泛的运用前景。
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