【正文】 成功，需要重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。如果斷路器 1 或斷路器 2 處于合閘狀態(tài)，并且連接變壓器三側(cè) 開關(guān)的斷開延時功能塊的輸出有效則置位允許投切標(biāo)志位 [24]。 冷卻器全停處理。 PLC 按有差值裕度的投、切溫度閥值的控制策略進(jìn)行投切判斷；冷卻器持續(xù)運行時間計時到設(shè)定值，需要進(jìn)行一次切操作，將計時時間達(dá)到的冷卻器切除；凝露溫度監(jiān)控器凝露負(fù)載接通并且持續(xù)超過設(shè)定時間，此時將進(jìn)行投操作，并且禁止切操作，將無故障冷卻器全部投入運行 [25]。 第五章軟件設(shè)計 可編程序控制器編程 本節(jié) 首先分析介紹可編程序控制器程序流程，然后重點介紹可編程序控制器程序中幾個關(guān)鍵點的程序編制。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 22 輸入 ～ 分別連接控制冷卻器投切的 8 個交流接觸器 1BC～ 8BC 的常開輔助觸點，交流接觸器輔助觸點的另一端連接 24V 直流電源。 輸出 ～ 連接冷卻器故障信號指示燈，指示燈的另一端連接中線。 1L、 2L、 3L 分別連接 到轉(zhuǎn)換開關(guān)的 1X3 2X31 和 3X31，處于“自動”操作模式時分別為輸出 ～ 、 ～ 、 ～ 提供電源。 CPU224 的輸入輸出連接 可編程序控制 器的 CPU 模塊 CPU224 是整個裝置的核心，所有的程序和數(shù)據(jù)都在 CPU模塊存儲，控制功能和控制決策由 CPU 模塊運行做出， CPU224 有 14 個 24V 數(shù)字直流輸入和 10 個繼電器輸出， CPU224 輸入輸出連接如圖 4－ 4 所示： 220V 交流電源通過電源輸入（ L1，N）送入該模塊，模塊還可以向外提供 24V 直流電源，從電源輸出（ L＋， M）引出。每組冷卻器保護(hù)控制的接線是相同的，這里我們只繪出了一組冷卻器保護(hù)控制的電氣接線原理圖，如圖 所示： 圖 冷卻器保護(hù)控制接線圖 Chiller protection control wiring 圖 所示線路中， 1FS 1FS4 為一組冷卻器中風(fēng)扇電動機的電動機保護(hù)器（一個風(fēng)扇1FS3 未畫出）， 1FS1 為潛油泵電動機保護(hù)器， 1FS 1FS 1FS 1FS4 分別串接在冷卻裝置電源和冷卻器風(fēng)扇電動機和潛油泵電動機之間。圖中 ch11 為溫度傳感器， ch12 為濕度傳感器；WCG 為冷卻控制裝置箱體內(nèi)的加熱裝置。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 17 圖 電源監(jiān)視控制接線圖 Power source supervisory control wiring diagram 中間繼電器 1ZJ 的觸點負(fù)責(zé)為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器提供電源，當(dāng)電源 1 正常時， 1ZJ的常開觸點閉合，常閉觸點打開，由電源 1 為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器的工作提供電源；當(dāng)電源 1 非正常時， 1ZJ 的常開觸點打開，常閉觸點閉合，由電源 2 為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器供電。西門子 S7200 型PLC 具有較強的抗振性，及很強的電磁兼容性（ EMC），并完全符合各項工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠應(yīng)河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 用于各種氣候條件。 (3)存儲容量。所選擇 PLC 能最大限度的滿足控制系統(tǒng)的控制功能是選擇 PLC 時首先考慮的問題。 可編程序控制器 在以可編程序控制器為核心的變壓器冷卻控制裝置中，輸入、輸出通過可編程序控制器連接起來，構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)。 GDH 系列電動機保護(hù)器集缺相、過流、堵轉(zhuǎn)保護(hù)為一體，具有工作靈敏可靠、安裝方便、故障率低等優(yōu)點，是替代熱繼電器實現(xiàn)電動機保護(hù)的理想換代產(chǎn)品 [28]。模塊采用交流接 觸器控制冷卻器的投入和切除，自動空氣開關(guān)和電動機保護(hù)器配合實現(xiàn)對風(fēng)扇和潛油泵電動機的短路、過載、堵轉(zhuǎn)和缺相保護(hù)。 8．冷卻控制裝置能檢測每組冷卻器的風(fēng)扇和潛油泵電動機故障、油路故障及控制冷卻器投切的接觸器故障，如有故障發(fā)生控制裝置自動將該組冷卻器切除，發(fā)出故障及報警信號；故障消除，可以手動復(fù)位故障信號。 表 油浸式變壓器頂層油溫一般限值 Table The oil bath type transformer top layer tours the warm general limiting value 冷卻方式 冷卻介質(zhì)最高溫度 ()C? 最高頂層油溫 ()C? 強迫油循環(huán)風(fēng) 40 85 變壓器冷卻控制裝置的功能設(shè)計 通過對大型變壓器強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻控制系統(tǒng)的分析，結(jié)合電力變壓器運行規(guī)程的要求和電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的發(fā)展趨勢，本論文設(shè)計完成的變壓器冷卻控制裝置可完成的功能如下 [13]： 1．冷卻控制裝置能控制兩路獨立電源為冷卻裝置供電，可由開關(guān)選擇一路電源為“主”電源，一路為“輔”電源。 。有些文獻(xiàn)提到的冷卻控制裝置運行中存在的設(shè)計缺陷：工作冷卻器的空氣開關(guān)跳開后不能啟動備用冷卻器；工作電源交流接觸器失磁造成主變開關(guān)跳閘；更換接觸器和空氣開關(guān)時易造成短路等 [9]。當(dāng)主變負(fù)荷在某一范圍內(nèi)波動時，測量主變負(fù)荷的電流繼電器或測量變壓器油溫的溫度繼電器會頻繁動作，將導(dǎo)致輔助冷卻器頻繁地啟停。運行中為滿足變壓器的各種運行工況，一般要求冷卻器 1 臺備用（運行冷卻器故障時可自動投入運行）、 1臺輔助（變壓器負(fù)荷電流大于 70％額定電流或變壓器頂層油溫高于某一定值時自動投入運行）、其余所有冷卻器全部投入運行 [10]。 強油循環(huán)風(fēng)冷主變壓器 提出了一種以 AT89C51 單片機和固態(tài)繼電器 SSR 為主要控制器件的強油循環(huán)風(fēng)冷變壓器冷卻系統(tǒng)自動控制裝置的原理和實現(xiàn)方法 [8]。第四種冷卻方式只在個別大型變壓器上采用，目前包頭供電局尚無此種冷卻方式的變壓器。鐵芯溫度高于繞組溫度，而在高度方向的 50%以上，繞組溫度高于鐵芯溫度，且繞組最熱點溫度高于鐵芯最熱點溫度，因此，變壓器運行規(guī)程上規(guī)定繞組最熱點溫度不得越限。這種絕緣老化受溫度、濕度、氧氣和油中劣化物的影響，其中溫度是促成絕緣老化的直接和主要原因，變壓器運行溫度越高，則絕 緣老化速度就越快 [8]。強迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器電源自投切換回路運行的分析，并針對缺陷提出了具體的改造措施，為冷卻裝置的可靠供電提供了保障。為了保證變壓器安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟的運行，要隨時檢測變壓器的油溫并由冷卻控制裝置控制冷卻器組運行來控制變壓器油溫的變化，使其油溫維持在一個固定的范圍內(nèi)。因此，如何使變壓器最大限度地散熱，是變壓器生產(chǎn)廠家的重要課題，也是電力部門在生產(chǎn)運行中需要特別關(guān)注的問題。變壓器的損耗主要是銅耗和鐵耗，而這些損耗最終均轉(zhuǎn)化為熱量，從而使變壓器的油 溫和鐵心溫度升高。 變壓器的效率雖然很高，但系統(tǒng)中每年變壓器總的電能耗仍然是一個相當(dāng)大的數(shù)目?？梢?，變壓器的容量越大，其散熱問題就越突出。 變壓器運行中所帶負(fù)荷隨時都在發(fā)生變化，這將使變壓器的損耗也隨之發(fā)生變化，從而造成變壓器油溫的變化；同時不管是一年四季環(huán)境氣溫的變化，還是每天晝夜氣溫的變化，也都造成了變壓器油溫的變化。文獻(xiàn)分析了我國大型電力變壓器冷卻裝置配置情況、運行特點和對變壓器運行的影響，電力負(fù)荷變化和環(huán)境氣溫變化造成的變壓器運行中溫度變化和對變壓器運行影響的分析。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第二章 變壓器的冷卻方式 及控制系統(tǒng)運行分析 變壓器風(fēng)冷控制策略 變壓器的使用壽命主要取決于其絕緣介質(zhì)的絕緣強度，而絕緣介質(zhì)的絕緣強度在長期運行過程中受物理和化學(xué)作用的影響會出現(xiàn)絕緣老化。變壓器運行時，其發(fā)熱部分為繞組和鐵芯，因而在變壓器各部分中，繞組和鐵芯溫度是最高的。第一種冷卻方式主要是小型配電變壓器采用，不涉及風(fēng)冷控制問題。這種方式若把油的循環(huán) 速度比自然對流時提高 3倍，則變壓器可增加容量30%,因此采用 強迫油循環(huán)冷卻方式 對大型電力變壓器進(jìn)行冷卻控制。 現(xiàn)行大型變壓器冷卻裝置的配置和缺陷 目前我國大型電力變壓器冷卻裝置的配置情況是：根據(jù)變壓器容量的大小，配置數(shù)組強油風(fēng)冷卻器，每組風(fēng)冷卻器由 1臺油泵和 3～ 4臺風(fēng)扇組成。 。 制回路存在設(shè)計缺陷。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 第三章 冷卻控制裝置的功能和控制方法 電力變壓器運行規(guī)程中關(guān)于冷卻控制的規(guī)定 在變壓器冷卻控制裝置的設(shè)計中參考了電 力變壓器運行規(guī)程（ DL/T 57295）中關(guān)于強迫油循環(huán)電力變壓器冷卻裝置及運行條件的規(guī)定，規(guī)定如下： 對變壓器的冷卻裝置的要求 [13] 、溫度測量裝置等應(yīng)符合 GB6451 的要求。當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度較低時，頂層油溫也相應(yīng)降低 [30]。 7．冷卻控制裝置能檢測冷卻器的風(fēng)扇和潛油泵電動機發(fā)生的缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過載故障并提供保護(hù)。 2．冷卻器投切保護(hù)模塊。 電氣元件及在裝置中的應(yīng)用 電動機保護(hù)器 變壓器冷卻控制裝置采用 GDH 系列電動機保護(hù)器與自動空氣開關(guān)組合實現(xiàn)對電動機的缺相、過負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)和短路保護(hù)。在冷卻控制裝置中凝露溫度監(jiān)控器監(jiān)視環(huán)境的溫度、濕度，有凝露產(chǎn)生的可能時，啟動裝置箱體內(nèi)的加熱裝置，同時將“凝露”信號送到 PLC 用于判斷啟動冷卻器；當(dāng)溫度超過設(shè)定值，將裝置箱內(nèi)風(fēng)扇啟動，為控制裝置散熱?？删幊绦蚩刂破鞯倪x型，主要從以下幾個方面考慮 : (1)控制功能。在輸入 /輸出性質(zhì)及點數(shù)要求方面，采用上面提到的 CPU 和擴展模塊能滿足裝置的要求。所選擇的 PLC 在滿足前文所述指標(biāo)的前提下，安全可靠性問題是我們最關(guān)注的，因為冷卻控制裝置能否可靠運行將直接影響變壓器的可靠運行。小型電壓繼電器 4YJ、 5YJ、 6YJ 和中間繼電器 2ZJ 的配合實現(xiàn)對電源 2 的監(jiān)視，接線和工作原理與電源 1 的監(jiān)視電路類似 。 凝露溫監(jiān)控器的工作原理已經(jīng)介紹過。冷卻器保護(hù)控制部分可以為冷卻器風(fēng)扇電動機和潛油泵電動機提供過載、堵轉(zhuǎn)和缺相保護(hù)，并接受可編程序控制器的輸出指令，投 /切冷卻器組。 可編程序控制器的輸入輸出連接 變壓器冷卻控制裝置的核心 PLC 由一個 CPU 模塊 CPU224（ 14 數(shù)字輸入 /10 繼電輸出），三個輸入輸出擴展模塊， 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）組成， PLC 從輸入端子采集信號，從輸出端子輸出控制信號，模塊的輸入輸出連接如下。輸入 連接中間繼電器 3ZJ 的一個觸點，中間繼電器 3ZJ 的勵磁線圈連接凝露監(jiān)控器的凝露負(fù)載，當(dāng)凝露溫度監(jiān)控器判斷發(fā)生凝露時，線圈勵磁，將凝露信號通過該輸入端送到 PLC。一組冷卻器投入運行，這組冷卻器中變壓器油流速正常，油流繼電器常開觸點閉合，對應(yīng)的輸入變?yōu)橛行盘枲顟B(tài)，變壓器油流不正常，對應(yīng)的輸入變?yōu)闊o信號狀態(tài)。自動空氣開關(guān)與電動機保護(hù)器配合實現(xiàn)對風(fēng)扇和潛油泵電動機的保護(hù)，正常情況下自動空氣開關(guān)的輔助觸點打開，當(dāng)冷卻器電動機出現(xiàn)故障時，輔助觸點閉合，將各組冷卻器的電動機故障信號送入可編程序控制器。 冷卻器控制裝置的通訊由 PLC、 PPI 電纜（一端為 PLC 的 RS485 一端為 RS232，可用于自由口通 訊和對 PLC 進(jìn)行編程）、長線驅(qū)動器、通訊線和上位計算是組成，如圖 所示： 圖 冷卻控制裝置通訊組成 Cooling control device munication position 可編程序控制器 CPU224 模塊的 RS485 口連接 PPI 電纜， PPI 電纜的 RS232 口連接長線驅(qū)動器 1 的 RS232 側(cè)，長線驅(qū)動器 1 的線路側(cè)連接通信線路，通信線路的另一側(cè)連接另一個長線驅(qū)動器 2，長線驅(qū)動器 2 的 RS232 側(cè)連接上位計算機 [20]。 投切判斷。 PLC 可根據(jù)輸入的油流繼電器、空氣開關(guān)和接觸器狀態(tài)，結(jié)合投切決策進(jìn)行故障定位和判斷，并將判斷的結(jié)果分別置位可編程序控制器發(fā)送緩沖區(qū)相應(yīng)的存儲位。該功能塊的作用是在三側(cè)開關(guān)全部斷開時，可以延時切除冷卻器保證變壓器可靠冷卻。 監(jiān)視軟件總體設(shè)計 上位計算機監(jiān)視軟件設(shè)計流程圖如圖 所示： 首先進(jìn)行串口參數(shù)的設(shè)置，包括串口號、波特率、奇偶校驗位、通訊位數(shù)和停止位數(shù)，然后打開串口；串口參數(shù)的設(shè)置和打開串口都有專門的函數(shù)。 接下來程序根據(jù)解析得到的數(shù)據(jù)刷新監(jiān)視軟件可視區(qū)域。 本文設(shè)計的變壓器冷卻控制裝置在功能和可靠性方面都滿足了變壓器的運行要求。值此論文完成之際，向老師們表示衷心地感謝和崇高的敬意 !