【正文】 字 輸 入8 路 數(shù) 字 輸 入3 6 路 數(shù) 字 輸 入冷 卻 器 的 投 入 信 號冷 卻 器 故 障 信 號（ 組 號 ）冷 卻 器 故 障 類 型電 源 分 信 號電 源 合 信 號掉 三 側(cè) 開 關(guān) 信 號控 制 風(fēng) 冷 卻 器 接 觸器指 示 裝 置指 示 裝 置控 制 電 源 斷 路 器 分輸 入控 制 電 源 斷 路 器 合輸 入變 壓 器 控 制 屏8 路 數(shù) 字 輸 出8 路 數(shù) 字 輸 出3 路 數(shù) 字 輸 出1 路 數(shù) 字 輸 出2 路 數(shù) 字 輸 出1 路 數(shù) 字 輸 出2 3 路 數(shù) 字 輸 出合 計輸出 表 中給出了可編程序控制器的輸入 /輸出名稱，輸入來源和輸出去向以及輸入 /輸出的性質(zhì)及數(shù)量，從表可知可編程序控制器共有 36 路數(shù)字量輸入和 23 路數(shù)字量輸出。同時采用如下擴展模塊， EM221（ 16 路數(shù)字輸入）， EM222（ 8 繼電器輸出）， EM223（ 8 數(shù)字輸入 /8 繼電器輸出），共 38 路數(shù)字量輸入和 26 路輸出。 S7－ 200 型 PLC 滿足了電源和帶負(fù)載能力的要求。凝露溫度監(jiān)控器可以實時監(jiān)視環(huán)境的溫度、濕度，條件達(dá)到時可以啟動凝露負(fù)載、溫度負(fù)載，對可能產(chǎn)生的凝露、超溫情況采取應(yīng)對措施 [14]。圖中 為控制 1JC 的“合閘”信號， 為控制 1JC 的“合閘”信號， 為控制 1JC 和 2JC 的“分閘”信號。冷卻控制裝置箱體內(nèi)的風(fēng)扇連接到凝露控制器的“溫度負(fù)載”輸出，為了保證冷卻控制裝置的可靠工作，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定值時，溫度負(fù)載將被接通，風(fēng)扇投入運轉(zhuǎn)為冷卻控制裝置散熱。端子連接以第河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 一組端子為例，處于“自動”狀態(tài)端子 2 接通，處于“手動”操作狀態(tài)端子 4 接通。 圖 CPU224 輸入輸出連接 CPU224 input outgoing junction 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 20 變壓器三側(cè)開關(guān) DL DL DL3 的輔助觸點串聯(lián)作為 輸入。 EM223 的輸入輸出連接 擴展模塊 EM223 的主要作用是擴展 CPU 模塊的輸入輸出，它有 8 個 24V 直流數(shù)字輸入，8 個繼電器輸出，輸入輸出連接如圖 所示： 圖 EM223 輸入輸出連接 EM223 input outgoing junction 模塊的 1M 和 2M 端接地， L＋連接 CPU224 模塊的 24V 直流電源輸出，一方面為輸入～ 提供電源，另一方面為繼電器輸出 ～ 的繼電器線圈供電。 EM222 的 1L 端連接 6X31，在“手動”和“自動”工作模式下分別為輸出 ～ 的輸出負(fù)載提供電源。 一般冷卻控制設(shè)備到上位計算機距離較遠(yuǎn)，受到通訊距離的限制我們還采用了長線驅(qū)動器 Model232D/3 延長通訊距離，保證數(shù)據(jù)的可靠。 PLC 判斷三側(cè)開關(guān)狀態(tài)輸入，三側(cè)開關(guān)輸入信號由無效變?yōu)橛行?，程序延時一段時間然后復(fù)位“允許投切”標(biāo)志位，延時的目的是讓變壓器停止工作后使冷卻器繼續(xù)工作一段時間，使變壓器充分冷卻；“允許投切”標(biāo)志位無效時跳轉(zhuǎn)到停止處理；三側(cè)開關(guān)輸入信號無效，表示變壓器工作，置 位“允許投切”標(biāo)志位如果允許投切，接下來進(jìn)行“手動”、“自動”或“停止”操作判斷，如果處于“停止”狀態(tài)，跳轉(zhuǎn)到停止處理；如果處于“手動”，跳轉(zhuǎn)到計時超時處理；如果處于“自動”狀態(tài)，則進(jìn)行“首次投入”判斷，這里的“首次投入”是說冷卻器由“手動”或“停止”轉(zhuǎn)換到“自動”；如果是首次投入則需要進(jìn)行初始化投切處理，以一定的時間間隔，依次投入 5 組冷卻器；否則直接進(jìn)行投入計時處理。將投冷卻器輸出位復(fù)位，同時復(fù)位允許投切標(biāo)志位和計數(shù)器（輔助計時）。斷路器 1 和斷路器 2 的合閘信號都是在工作狀態(tài)，并且斷路器 1 和 2 全部處于分閘狀態(tài)下進(jìn)行，與公式 5－ 2對應(yīng)斷路器 1 的合閘信號在電源 1 為主電源且電源 1 正常和電源 2 為主電源，電源 2 故障但電源 1 正常這兩種情況下有效。 PLC 程序?qū)⒗鋮s器的累積運行時間保存在數(shù)據(jù)存儲， C1 計數(shù)到 4320 時（ 15 天） C1 變?yōu)橛行В凇白詣印睍r由投切判斷做出切冷卻器的決策，在手動狀態(tài)時需要將計數(shù)器的當(dāng)前值累加到累積運行時間存儲區(qū)，將計數(shù)器復(fù)位重新開始計數(shù)。如果串口中一直沒有數(shù)據(jù)，則繼續(xù)等待。 在變壓器冷卻控制裝置的設(shè)計開發(fā)中，針對傳統(tǒng)繼電式控制裝置控制方法的不足，本文提出了一種有差值裕度的投、切溫度閾值進(jìn)行綜合投切控制的控制策略，這種投切控制策略可以有效的避免冷卻器組的頻繁投切，對提高冷卻器的使用壽命有很大幫助；本裝置結(jié)合冷卻器組的持續(xù)運行和累積運行時間，給出了冷卻裝置的自動均衡控制方法，這種控制方法避免了冷卻器組的長時間停運或工作，使冷卻器能夠均衡工作，能解決冷卻器不均衡工作所帶來的問題；裝置可以判斷電源和電動機發(fā)生的故障并進(jìn) 行故障定位，同時將電源和冷卻器的運行工況等信息通過 PLC 的串口將這些信息上傳到上位計算機，上位計算機可以顯示變壓器冷卻及控制裝置的工況，實現(xiàn)遠(yuǎn)方的監(jiān)視；在濕熱季節(jié)濕度過高時，冷卻控制裝置可以將冷卻器全部投入運行一段時間，避免了因濕度過大、電動機長時間停運造成的電動機抱軸現(xiàn)象；對冷卻器電動機實現(xiàn)更加可靠的缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過載保護(hù)；此外還可以實現(xiàn)冷卻器全停與變壓器保護(hù)相結(jié)合功能以及信息顯示和就地控制等功能。Distrib,I996（ 5） :474478 [2]Hun Waster diagnostic models for PLC controlled flexible manufacturing system [J].InternationalJournalofMachineToolsamp。固態(tài)繼電器具有切換速度快、壽命長、抗干擾能力強等優(yōu)點，可以提高變壓器冷卻控制裝置的可靠性。 本課題完成的變壓器冷卻控制裝置主要由電源監(jiān)視控制、冷卻器投切保護(hù)、凝露溫度監(jiān)控、就地控制與顯示、通訊、上位計算機監(jiān)視六個功能模塊組成。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 27 串口打開成功后，就要創(chuàng)建新的線程，新創(chuàng)建的線程的作用是等待串口事件發(fā)生。計時程序梯形圖如圖 所示： 圖 投入計時梯形圖 Investment time trapezoidal chart 有信號表示一組冷卻器投入， T37 開始計時（ 5 分鐘），計時時間到 T37 輸出保持有效， T40 開始計時， T37 有效保持 500mm 后被復(fù)位，同時 T40 被復(fù)位， T40 的作用是保持 T37有效一段時間幫助 C1 計時。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 25 通訊處理， PLC 定期的將與冷卻器有關(guān)的變壓器運行信息、電源狀態(tài)信息、冷卻器工作狀態(tài)信息、故障信息通過串口發(fā)送到上位計算機，上位計算機取得這些信息，監(jiān)視冷卻器運行 [22]。投處理操作從停止運行的冷卻器中選取累積運行時間最短的并置位投冷卻器輸出；切處理操作從運行的冷卻器中選取持續(xù)運行時間最長的冷卻器復(fù)位投冷卻器輸出；在進(jìn)行投切處理后要延時投切一段時間使冷卻器動作后 變壓器油溫維持穩(wěn)定，避免重復(fù)投切，延時投切同時還避免了大沖擊電流的產(chǎn)生。 電源處理，根據(jù)“主”“輔”電源選擇標(biāo)志輸入，電源狀態(tài)和電源投入狀態(tài)輸入進(jìn)行綜合判斷，置位相應(yīng)的輸出位，為冷卻裝置選擇一路電源為裝置供電，如果沒有電源投入，則跳轉(zhuǎn)到停止處理。 通訊連接 冷卻控制裝置 采用自由口通訊，自由口通訊是建立在可編程序控制器 RS485 硬件基礎(chǔ)上的一種通訊方式。同時該組信號燈與 EM222 的輸出配合可以確定是哪一組冷卻器出現(xiàn)何種故障[7]。接觸器勵磁線圈的電源端通過開關(guān)還連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的 1X4 2X41 和 3X41，處于“手動”操作模式下，為勵磁線圈提供電源，可以通過按鈕開關(guān)手動的投切冷卻器。輸入 ～ 分別連接電 源“主”、“輔”選擇開關(guān)、中間繼電器 1ZJ 和 2ZJ 的常開觸點、斷路器 1JC 和 2JC 的輔助觸點。 1BC 為控制風(fēng)冷卻器投 /切的接觸器，它的勵磁線圈連接可編程序控制器的輸出，可以接受可編程序控制器的控制指令，控制冷卻器投切 [40]。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 中間繼電器 3ZJ 的勵磁線圈連接到凝露監(jiān)控器的“凝露負(fù)載”輸出，當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到設(shè)定 值時，“凝露負(fù)載”輸出接通，中間繼電器 3ZJ 勵磁，其常開觸點連接到可編程序控制器的輸入，為可編程序控制器提供凝露信號。接觸器的 A4 為“分閘”輸入， A2 為“合閘”輸入，“分閘”輸入具有更高的優(yōu)先級，即兩輸入端都為有效 狀態(tài)時，斷路器優(yōu)先執(zhí)行“分閘”動作。我們綜合考慮控制功能、存儲容量和輸入 /輸出點數(shù)、電源和帶負(fù)載能力、安全可靠性方面及安裝使用等各個方面，選用 S7－ 200 型 PLC 作為控制裝置的控制器，能從各個方面滿足我們的控制要求。 (4)從電源和帶負(fù)載能力方面考慮。 (2)輸入 /輸出 性質(zhì)及點數(shù)要求。 可編程序控制器的輸入輸出 根據(jù)變壓器冷卻控制裝置的功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時結(jié)合冷卻控制裝置的設(shè)備選型，可以確定可編程序控制器輸入 /輸出的來源或者去向及輸入 /輸出的性質(zhì)和數(shù)量，如表 。我們設(shè)計的冷卻控制裝置采用 LWK－ D2（ TH）型凝露溫度監(jiān)控器，它具有兩個相對獨立的工作單元： 凝露控制單元一個，溫度控制單元一個。 3．凝露溫度監(jiān)控模塊。 10．冷卻控制裝置可以通過串行口與上位計算機通信，將變壓器的部分運行信息、冷卻及控制裝置的運行信息、故障信息傳送到上位機，實現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視功能。 2．變壓器高、中、低三側(cè)開關(guān)全部斷開，經(jīng)過一段時間的延時使變壓器完全冷卻后所有風(fēng)冷卻器自動停運；變壓器三側(cè)開關(guān)任一側(cè)開關(guān)閉合時，冷卻控制裝置按需要自動投運風(fēng)冷卻器。當(dāng)工作電源發(fā)生故障時，應(yīng)自動投入備用電源并發(fā)出音響或燈光信號。變壓器投入運行后會產(chǎn)生損耗 :一種是空載損耗、另一種是負(fù)載損耗，變壓器的損耗轉(zhuǎn)換為熱量以對流、輻射的形式散發(fā)出來。同時，冷卻器 組的頻繁啟停還會加重變壓器油流帶電現(xiàn)象。但在夜間尤其是在暴雨過后的夜間，因負(fù)荷和氣溫驟降，雖然已將變壓器輔助冷卻器停運，但變壓器油溫仍降至 30℃以下，也就是油溫的變化幅度超過了環(huán)境溫度的變化。介紹了自動投切功能模塊的軟件設(shè)計和通訊模塊軟件設(shè)計。自然油循環(huán)風(fēng)冷散熱方式是利用變壓器繞組及鐵心發(fā)熱后，本體內(nèi)的油形成對流，油流經(jīng)散熱器后，由冷卻風(fēng)扇吹 出的風(fēng)將熱量帶走，從而達(dá)到散熱的目的，這種冷卻方式主要用于中小型變壓器 。如果繞組溫度保持在 105℃，則根據(jù) 6℃規(guī)則其使用壽命將降低一倍還多。根據(jù)絕緣老化 6℃規(guī)則，如維持變壓器繞組熱點溫度在 98℃，可以獲得正常預(yù)期壽命。強迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器油流帶電問題的研究 [9]。繼電式控制裝置因控制系統(tǒng)故障而使變壓器冷卻系統(tǒng)帶病運行，嚴(yán)重地影響了變壓器的可靠運行，已不適應(yīng)于現(xiàn)如今電網(wǎng)的發(fā)展。 論文的背景和意義 在輸變電系統(tǒng)中，變壓器是實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的最基本、最重要的設(shè)備，對供電可靠性有著重大的影響。分析與測試均表明，變壓器產(chǎn)生的熱量 80%以上集中于繞組和鐵心，它直接影響著變壓器的出力。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大和電壓等級的提高，在電能輸送過程中，電壓轉(zhuǎn)換層次有增多的趨勢，要求系統(tǒng)中的變壓器總量己由過去的 5— 7 倍發(fā)電總?cè)萘浚黾拥?9— 10 倍發(fā)電總?cè)萘??？梢?，溫度對變壓器的使用壽命有著至關(guān)重要的影響。變壓器運行中產(chǎn)生的損耗將轉(zhuǎn)換為熱量散發(fā)出來，使變壓器繞組、 鐵芯和變壓器油溫上升。隨著對電網(wǎng)安全可靠運行要求的不斷提高，本文提出的基于 PLC 的大型變壓器冷卻控制裝置的研制，對變壓器及電網(wǎng)安全、可靠運行有重要意義和實用價值 [26]。針對繼電式控制裝置存在的問題和設(shè)計上存在的缺陷很多文獻(xiàn)針對具體故障分析故障原因，提出了具體的改造措施和方案，在運行中取得了一定的效果。工程上是利用等值老化原則來解決這一問題的，即在一部分運行時間內(nèi)，根據(jù)運行要求，允許繞組溫度大于 98℃，而在另一部分時間內(nèi)使繞組溫度小于 98℃。對于自然油循環(huán)風(fēng)冷變壓器而言，繞組散熱是借助于變壓器油的循環(huán)而實現(xiàn)的，從溫度測量方面看，繞組溫度不易測量，工程上都是采用測量油溫的方法，因此，根據(jù)油溫進(jìn)行 風(fēng)冷控制是一個很自然的思路，即當(dāng)油溫較高時，控制冷卻風(fēng)扇開啟，而當(dāng)油溫較低時，控制冷卻風(fēng)扇退出 [7]。 強迫油