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变压器是电力行业最重要的设备之一,随着变压器的长期运行,由于各种因素会使变压器油中产生水分及其他杂质,这样将会大大降低变压器油的绝缘性能,甚至导致事故的发生。为了避免变压器故障的发生,需要实时地对变压器油中的微水进行检测。变压器油中的微水检测已经成为目前研究的一个热点问题。
本课题以变压器油中微水检测为研究对象,在对国内外微水检测的原理、方法的优缺点进行比较的基础上,提出了利用超声波进行检测是一种可行的新型检测方法。
为了实现超声波对变压器油中微水进行检测,在研究工作中,设计了一种基于CPLD技术的变压器油中微水超声检测系统。该系统由硬件设计及软件设计两部分组成。硬件设计包括匹配网络的设计及变送器的设计;软件设计包括CPLD的设计及变送器单片机的设计。匹配网络设计主要分为调谐及变阻两部分内容,目的是为超声换能器提供最佳传输功率。变送器设计是本系统的核心部分,主要分为变压器油中微水含量采集电路设计、CPLD模块设计、单片机模块设计、电源模块设计及通信接口设计。CPLD选用ALTERA公司的EPM7128SLC84-15型芯片为控制核心,产生40kHz的方波,驱动超声换能器工作,经过变压器油的超声信号由接收端超声换能器接收,再经过整形放大滤波处理后,将波形返回到CPLD,经过CPLD的相位差计算后,给单片机发出相应触发信号,并把检测数据通过一定协议传输给单片机,单片机将接收到的相位差数据,做进一步处理。本系统具有测量精度高、成本较低、能实时连续测量、操作方便等优势,为实现变压器油中微水检测打下了良好的基础。