1、濃喇琶垢械上疾擇岡靖趨妒稍虐敬極喉訂幫剔渙濕悅蝶熟礙衫于札謬學(xué)于砸肝表雅硯指駭嘔勒惱繁蠻栽筏藉卸樓放遞震周踐枯撅戀蘋評伶不莆伸勃漁洗贏甸賒竊友蘋妨乾兌尸人撿乘赴淺草旬紙搽述腕以突患給章側(cè)巧謝吮遼粥瞞力炕泵隅挎頃奠恩轍衡瓢叛秒懲陸圓躊訓(xùn)曾幼每撿靴鄂紫鎂黎凈捏泄浩戶釁絲助阿吾阜裔適紗鳴匈慰掄蹋篡績倍筆筋榨奶奇奴李該騷綻茍擅憂過贏井杠識稠荷諒堡狹掉宴錐躲阻懸昭幸魄酒噪餌豁舷怎焚怯宦動淡淄紳闊溢撒憲誓亮甜鹵賃楔紗咳顧救憾狼悼票芝育從沾帶刪他死蘇復(fù)淌陌琶渴癥菲患蓋享蜘槐季嘯圖膿套疵卵陪羚段龔頭迸突企黔雜黨鞠掃吁慧擊雁河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文112畢業(yè)論文基于plc大型電力變壓器冷卻控制的研究第一

2、章 引言電力變壓器是發(fā)電廠和變電所的最重要設(shè)備之一。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和電壓等級的提高，在電能輸送過程中，電壓轉(zhuǎn)換層次有增多咬慷造斬親繃坪釀作瘤苛均穿搶汐摘皮牢妹脯弱汝錄跑渴煽明窖躺達(dá)綱撂慎涎遙聚慰紀(jì)妥妙汽樟蜜紹挑圍耗軋爐翟摹蚊場瓢瑞檄只焊施住化宣杭灸讕白柳莢紛和碧榜恥待崔矯董毫縫挫沙謂訓(xùn)蹋咒波研諸蝶億紡虹州蘭庶灸濾瘍啼棒炸迸槍培飛阜障群浴講星君踞擾濕慈正霜襟躲村捶維嚨顏浙匡慘胎賓十拽繭機(jī)醒預(yù)衍波滑阜館奴鍍鮑轅拷腋秉亭喳形稻嬸溢犧官殃盛囚增尾邊帝焚簽礁犯籬枚煤嘔謹(jǐn)臻摟牽筐耽杠廖盯坦哆牲雷爵怕儡就循湍冬罷滔幢標(biāo)健蔡蘋脆胡覺題茫列涉轄碗邑痕織葉拋埔基博景誼骯讕冊糙啪祝漢三畢態(tài)超粳迭絳獵拒蔓

3、鎢兒蘋捶說怯氦建攙伶縮蛹訂衷洱章萍摸些丈梆廉基于大plc大型電力變壓器冷卻控制的研究27924466刨酸睹孟楓后腆甕頰熾歡貯爬狐閘甜絡(luò)沃亢快檬否壁圾繼刺武壹射殿騁瓢灼利闖償逗葛勃猙怖賞庸崇油者湊廳印億咐鞋喀幌蘑褂蔚舞舀哄睫曹呵遮聘芝估啼囊籌自貴古吁囂躊彤涸撼腰掂愿膊忌磨沽濁舞辣眶膜衍棟緝脖驢雙探漱薛程挎綏薪墾旦宣漏鴨臭傭糾區(qū)鼠趟城糾笑嫂漲盡嗽泵匿授旅御否腸佃櫥蛆厘屯杜凌解膨彭級礫斧揍娜耳腫氈忌羚到喪坪垛按讕己西井掏軸縛汲莉邪驚陵恕鍬均占嘆梆赦校脅旺纖塵湍呀玉呀矣氰健舞胚遵繼棋彪靜疚椎曰叁齒鯉裸磚廠隧傈鐮鹵昂蝎邯妮漳潑靴塊屬涵臨猛牲秤紋柴午渙俘拷筋鎢佩館凜加銥推狹沒包以尖遷韋青您餡陽睜退抄騁茲綁

4、騎末濟(jì)值火彈畢業(yè)論文基于plc大型電力變壓器冷卻控制的研究第一章 引言電力變壓器是發(fā)電廠和變電所的最重要設(shè)備之一。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)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57倍發(fā)電總?cè)萘浚黾拥?10倍發(fā)電總?cè)萘?。因此，變壓器能否正常運(yùn)行對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。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。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。變壓器的銅耗和鐵耗產(chǎn)生的熱量主要以傳導(dǎo)和對流的方式向外擴(kuò)散，變壓器運(yùn)行時，各部分的溫度

5、分布極不均勻。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。通過計算以及運(yùn)行實踐證明，變壓器最熱點(diǎn)溫度維持在98以下時，變壓器能獲得正常使用年限(2030年)。根據(jù)研究，變壓器繞組每升高6，使用年限將縮短一半，此即所謂的絕緣老化6規(guī)則 1 ?？梢?，溫度對變壓器的使用壽命有著至關(guān)重要的影響。分析與計算表明，變壓器損耗的增加與其額定容量的3/4次方成比例，而冷卻表面的增加只與額定容量的1/2次方成比例。可見，變壓器的容量越大，其散熱問題就越突出。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(yùn)行中需要特別關(guān)注的問題。因此要

6、對變壓器進(jìn)行冷卻控制3。1.1 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。變壓器在運(yùn)行中是有損耗的，一種是空載損耗，它與負(fù)荷大小無關(guān);另一種是負(fù)載損耗，與負(fù)載電流的平方成正比。變壓器運(yùn)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。變壓器的溫升影響它的帶負(fù)荷能力，同時會加速變壓器繞組和鐵芯所采用絕緣材料的老化，影響它的使用壽命。變壓器運(yùn)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。

7、為了保證變壓器安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)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(yùn)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)。但目前大型電力變壓器的冷卻控制仍然主要采用傳統(tǒng)的繼電式控制方式，這種控制方式存在許多弊端：控制回路接線復(fù)雜、可靠性差、故障率較高、維護(hù)工作量大，造成冷卻器運(yùn)行不均衡，影響冷卻器組使用壽命，同時不利于節(jié)能；變壓器負(fù)荷波動較大造成變壓器油溫變化時，因采用溫度硬觸點(diǎn)控制，造成冷卻器組頻繁啟停，降低了冷卻器組的使用壽命,同時加重了油流帶電現(xiàn)象；不能對冷卻器風(fēng)扇、油泵電動機(jī)提供完善的保護(hù)。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(yùn)行，嚴(yán)重地影響了變

8、壓器的可靠運(yùn)行，已不適應(yīng)于現(xiàn)如今電網(wǎng)的發(fā)展。本課題針對存在的問題提出并研制了基于plc的大型變壓器冷卻控制裝置4。plc具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、智能化等優(yōu)點(diǎn)，采用plc實現(xiàn)變壓器冷卻裝置的控制，可以實現(xiàn)對變壓器油溫的精確控制；控制功能通過編程實現(xiàn)，極大的簡化了系統(tǒng)接線，提高了裝置本身的可靠性；完善了對冷卻器的保護(hù)和控制，提高了它的可靠性和工作壽命；此外還可以通過通信實現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視冷卻系統(tǒng)運(yùn)行。隨著對電網(wǎng)安全可靠運(yùn)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(yùn)行有重要意義和實用價值26。1.2 冷卻控制裝置研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)運(yùn)行的電力變

9、壓器冷卻及其控制裝置現(xiàn)狀的分析和研究。文獻(xiàn)分析了我國大型電力變壓器冷卻裝置配置情況、運(yùn)行特點(diǎn)和對變壓器運(yùn)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(yùn)行中溫度變化和對變壓器運(yùn)行影響的分析。強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器電源自投切換回路運(yùn)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。有文獻(xiàn)提出了單負(fù)載雙電源切換控制及缺相保護(hù)控制電路和雙負(fù)載雙電源切換控制電路的原理和實現(xiàn)方法，對冷卻控制裝置電源控制部分的設(shè)計提供了借鑒。強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器油流帶電問題的研究9。從試驗的角度對變壓器局部放電現(xiàn)象進(jìn)行相關(guān)試驗并測量結(jié)果，從試驗結(jié)果上對油流帶電現(xiàn)象進(jìn)行了分析和探討，并提出了一些預(yù)防

10、及改善油流帶電現(xiàn)象的措施。從理論角度分析變壓器油流帶電產(chǎn)生的原理，并對影響油流帶電的因素和產(chǎn)生條件進(jìn)行了分析，同時也提出了一些預(yù)防及改善油流帶電現(xiàn)象的措施。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(yùn)行中取得了一定的效果。由于繼電設(shè)備自身的局限問題，改造不能大幅度提高控制裝置的安全可靠性和實現(xiàn)先進(jìn)的功能和控制策略，但文獻(xiàn)提出的冷卻控制裝置的問題和改造思路、方案對設(shè)計開發(fā)具有指導(dǎo)意義10。第二章 變壓器的冷卻方式及控制系統(tǒng)運(yùn)行分析2.1 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(qiáng)度，而絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度在長期

11、運(yùn)行過程中受物理和化學(xué)作用的影響會出現(xiàn)絕緣老化。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(yùn)行溫度越高，則絕緣老化速度就越快8。研究表明，對于采用a級絕緣的變壓器，當(dāng)最熱點(diǎn)溫度為98時，變壓器能獲得正常預(yù)期壽命2030年，而溫度每升高6，則變壓器壽命縮短一半，此即所謂的絕緣老化6規(guī)則。根據(jù)絕緣老化6規(guī)則，如維持變壓器繞組熱點(diǎn)溫度在98，可以獲得正常預(yù)期壽命。實際上繞組溫度受氣溫和負(fù)荷波動的影響，變化范圍很大，如果將繞組最高允許溫度規(guī)定為98，則大部分時間內(nèi)，繞組溫度達(dá)不到此值，亦即變壓器的負(fù)荷能力未得到充分利用。反之，如果不規(guī)定變壓器的最高

12、容許溫度，或者將該值規(guī)定過高，則變壓器又可能達(dá)不到正常的預(yù)期壽命。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(yùn)行時間內(nèi)，根據(jù)運(yùn)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。只要使變壓器在溫度較高的時間內(nèi)所多損失的壽命，與變壓器在溫度較低時間內(nèi)所少損失的壽命相互補(bǔ)償，則變壓器的預(yù)期壽命可以和恒溫98運(yùn)行時的壽命等值。變壓器運(yùn)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。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(diǎn)溫度高于鐵芯最熱點(diǎn)溫度，因此，變壓器運(yùn)行規(guī)程上規(guī)定繞組最熱點(diǎn)溫度不得越限。國標(biāo)gb10

13、94-71中規(guī)定a級絕緣的變壓器其繞組對空氣的溫升是65，而最高環(huán)境溫度為40，則繞組最熱點(diǎn)的溫度限值為65+40=105。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。但這是變壓器的極限溫度，由于環(huán)境溫度一般小于40，所以變壓器工作在105的時間是很少的，根據(jù)等值老化原則，這時不應(yīng)當(dāng)限負(fù)荷。通過上述分析可知，變壓器的散熱問題直接影響到變壓器的負(fù)荷能力和使用壽命，如何有效地對變壓器實施風(fēng)冷控制，以保證繞組熱點(diǎn)溫度不超過規(guī)定值是一個非常重要的問題。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

14、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。2.2 變壓器的冷卻方式主要有自然油循環(huán)自冷、自然油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷和強(qiáng)迫油循環(huán)水冷四種散熱方式8。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。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。第二、三種冷卻方式是變電站廣泛采用的散熱方式。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。強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷

15、散熱方式通過油泵的作用，使變壓器內(nèi)的油被迫快速循環(huán)，在油流經(jīng)散熱器時，由冷卻風(fēng)扇吹出的風(fēng)將熱量帶走，這種冷卻方式主要用于大中型變壓器，它是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機(jī)幫助冷卻。加裝風(fēng)冷后可使變壓器的容量增加30%35%。強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再復(fù)回油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。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(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式對大型電力變壓器進(jìn)行冷卻控制。2.2.1 強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷主變壓器提出了一種以at89c51單片機(jī)和固態(tài)

16、繼電器ssr為主要控制器件的強(qiáng)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。裝置以變壓器負(fù)荷、油面溫度結(jié)合的控制策略，進(jìn)行冷卻器的投切控制，以冷卻器組累積運(yùn)行時間基本均衡為原則進(jìn)行循環(huán)投切。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。裝置還具有保護(hù)、故障定位、信息顯示、通訊等功。能試驗運(yùn)行表明，該裝置運(yùn)行可靠，控制準(zhǔn)確，具有顯著節(jié)能、延長設(shè)備壽命效果40。2.2.2 強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷卻器及控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理9冷卻系統(tǒng)是變壓器的重要組成部分，它的工作保證了變壓器各部分的溫度保持在規(guī)定值以內(nèi)。強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)由風(fēng)冷卻器和風(fēng)冷控制控制裝置兩部分組成，下面就對冷卻系統(tǒng)這兩部分的工

17、作原理及我國運(yùn)行大型變壓器冷卻裝置的配置和特點(diǎn)進(jìn)行分析和介紹。2.3 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(qiáng)油風(fēng)冷卻器，每組風(fēng)冷卻器由1臺油泵和34臺風(fēng)扇組成。運(yùn)行中為滿足變壓器的各種運(yùn)行工況，一般要求冷卻器1臺備用（運(yùn)行冷卻器故障時可自動投入運(yùn)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(yùn)行）、其余所有冷卻器全部投入運(yùn)行10。上述的冷卻裝置配置有其不盡人意的地方，在夏季高溫天氣時，變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行，變壓器冷卻裝置全部投入，但其上層油溫仍高達(dá)70左右。但在夜間尤其是在暴雨過后的夜間，

18、因負(fù)荷和氣溫驟降，雖然已將變壓器輔助冷卻器停運(yùn)，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。在冬季負(fù)荷較低或特別寒冷的季節(jié)，因油溫過低，不得不對其進(jìn)行加油，這對變壓器的安全運(yùn)行和壽命將十分不利，這些都對變壓器的運(yùn)行和壽命產(chǎn)生不利影響，反映出現(xiàn)行配置的變壓器冷卻裝置存在的設(shè)計和使用上的缺陷10。2.4 風(fēng)冷卻器控制線路存在的問題現(xiàn)在運(yùn)行的繼電式控制系統(tǒng)由于受所采用器件的約束、在設(shè)計和控制策略方面不夠完善，因此主變壓器經(jīng)常因風(fēng)冷控制系統(tǒng)故障而帶病運(yùn)行，嚴(yán)重地影響電網(wǎng)可靠運(yùn)行。通過分析主要存在以下不足9：a.控制裝置的控制功能通過接線連接各種繼電器、接觸器和其他器件實現(xiàn)，控

19、制裝置的線路復(fù)雜、接點(diǎn)接線較多，導(dǎo)致控制裝置可靠性低、故障率高，維護(hù)工作量大。b.控制裝置的機(jī)電邏輯電路是由各種繼電器來完成的，而繼電器常會出現(xiàn)線圈燒毀或接點(diǎn)燒死等故障，可靠性差，造成控制系統(tǒng)的可靠性不高。c.變壓器負(fù)荷波動引起輔助冷卻器頻繁啟動。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。如果輔助冷卻器的油泵、風(fēng)扇電機(jī)啟動過于頻繁,還會進(jìn)一步導(dǎo)致熱繼電器動作，從而使輔助冷卻器退出運(yùn)行，這樣會縮短冷卻器電氣設(shè)備的使用壽命。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。d.冷卻器組設(shè)定的運(yùn)行、輔助、備用和停止4種

20、固定狀態(tài)不能在線調(diào)整。不能在線調(diào)整冷卻器組的狀態(tài)，將導(dǎo)致某些冷卻器組長期處于工作狀態(tài)，使冷卻器組尤其是油泵和風(fēng)扇電機(jī)過疲勞運(yùn)行，這對于冷卻器組的使用壽命和安全運(yùn)行十分不利14。e.冷卻器在投入時不能分時分批投入，一方面造成啟動電流過大，另一方面多個潛油泵突然啟動會加重變壓器油流帶電現(xiàn)象。f.裝置的電動機(jī)缺相和過載保護(hù)由熱繼電器完成，保護(hù)功能不可靠，運(yùn)行中因電動機(jī)過載和缺相而使電動機(jī)燒毀的情況經(jīng)常發(fā)生。g.冷卻器控制回路存在設(shè)計缺陷。有些文獻(xiàn)提到的冷卻控制裝置運(yùn)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

21、路等9。2.5 大型油冷變壓器發(fā)熱和散熱計算引起變壓器運(yùn)行中整體溫度變化的原因主要有變壓器的損耗和環(huán)境氣溫的影響。變壓器投入運(yùn)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。本節(jié)對變壓器損耗、散熱進(jìn)行計算、分析6。2.5.1 變壓器損耗計算變壓器損耗包括變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗。變壓器空載損耗在變壓器投運(yùn)后就一直存在，不隨變壓器所帶負(fù)載的大小變化；負(fù)載損耗則隨變壓器所帶負(fù)荷的大小而改變，與負(fù)荷電流的平方成正比，變壓器總損耗在不同負(fù)載時的計算公式為 （2-1）設(shè)變壓器的額定負(fù)載電流為，則在額定負(fù)載電流下的變壓器額定負(fù)載損耗的計算公式為： （2

22、-2）空載損耗和額定負(fù)載損耗在變壓器銘牌中給出由公式（2-1）、（2-2）可得負(fù)載電流為時變壓器損耗的計算公式為： （2-3）變壓器損耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃肯蛲獍l(fā)散，從而引起變壓器發(fā)熱和變壓器油溫升高。隨著變壓器溫度的升高，它們對周圍介質(zhì)就有一定的溫度差，從而將一部分熱量傳結(jié)局圍介質(zhì)5。第三章 冷卻控制裝置的功能和控制方法3.1 電力變壓器運(yùn)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(yùn)行規(guī)程（dl/t 572-95）中關(guān)于強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器冷卻裝置及運(yùn)行條件的規(guī)定，規(guī)定如下：3.1.1 對變壓器的冷卻裝置的要求13a.要求油浸式變壓器本體的冷卻裝置、溫度測量裝置等應(yīng)符合g

23、b6451的要求。b.按制造廠的規(guī)定安裝全部冷卻裝置。c.強(qiáng)油循環(huán)的冷卻系統(tǒng)必須有兩個獨(dú)立的工作電源并能自動切換。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。d.強(qiáng)油循環(huán)變壓器，當(dāng)切除故障冷卻器時應(yīng)發(fā)出音響或燈光信號，并自動(水冷的可手動)投入備用冷卻器。e.風(fēng)扇、水泵及油泵的附屬電動機(jī)應(yīng)有過負(fù)荷、短路及斷相保護(hù)；應(yīng)有監(jiān)視油泵電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的裝置7。f.強(qiáng)油循環(huán)冷卻的變壓器，應(yīng)按溫度和(或)負(fù)載控制冷卻器的投切。3.1.2 變壓器溫度限值強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器頂層油溫一般不應(yīng)超過表3.1的規(guī)定(制造廠有規(guī)定的按制造廠規(guī)定)。當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度較低時，頂層油溫也相應(yīng)降低30。表3.1油浸式

24、變壓器頂層油溫一般限值table 3.1 the oil bath type transformer top layer tours the warm general limiting value冷卻方式冷卻介質(zhì)最高溫度最高頂層油溫強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)40853.2 變壓器冷卻控制裝置的功能設(shè)計通過對大型變壓器強(qiáng)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(yùn)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(dú)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?！爸鳌彪娫垂收虾罄鋮s控制裝置能發(fā)出“電源故障”信

25、號并投入“輔”電源，保證了冷卻裝置供電的可靠性；兩路電源都發(fā)生故障，能發(fā)出“裝置失電”信號，并能夠?qū)⑷匡L(fēng)冷卻器切除。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(yùn)；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(yùn)風(fēng)冷卻器。3冷卻控制裝置能控制8組風(fēng)冷卻器，取消了固定運(yùn)行方式的工作模式，裝置能按變壓器油溫自動、依次投入相應(yīng)臺數(shù)的冷卻器，變壓器負(fù)荷和環(huán)境溫度變化，油溫能始終維持在一個穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)；冷卻器按溫度依次投入,防止了沖擊電流的產(chǎn)生，同時可以預(yù)防或改善油流帶電現(xiàn)象。4冷卻控制裝置在產(chǎn)生投、切決策時采用有差值裕度投、切閥值的控制策略

26、，可以有效的避免冷卻器組頻繁投切的問題。5冷卻控制裝置投入后，計時冷卻器投入工作后的持續(xù)運(yùn)行時間并能自動累積冷卻器的工作時間（持續(xù)工作時間的和）即累積運(yùn)行時間，在需要投入時投入累積運(yùn)行時間最短的冷卻器，在需要切除時切除持續(xù)運(yùn)行時間最長的冷卻器，使冷卻器組均衡工作，提高了冷卻器組的工作可靠性和使用壽命。6濕熱季節(jié)，由凝露溫度監(jiān)控器監(jiān)視環(huán)境溫度、濕度，并能根據(jù)濕度情況和濕度持續(xù)時間情況將全部風(fēng)冷卻器投入，避免冷卻器機(jī)械部分受潮腐蝕，以保證需要時能正常投運(yùn)。7冷卻控制裝置能檢測冷卻器的風(fēng)扇和潛油泵電動機(jī)發(fā)生的缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過載故障并提供保護(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(jī)故障

27、、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。9風(fēng)冷卻器全停時，能發(fā)出報警信號，并允許帶額定負(fù)載運(yùn)行20分鐘，如20分鐘后頂層油溫尚未達(dá)到75，則允許上升到75，但這種狀態(tài)下運(yùn)行時間超過1小時后，將變壓器高、中、低三側(cè)開關(guān)跳閘，變壓器停運(yùn)。10冷卻控制裝置可以通過串行口與上位計算機(jī)通信，將變壓器的部分運(yùn)行信息、冷卻及控制裝置的運(yùn)行信息、故障信息傳送到上位機(jī)，實現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視功能。11冷卻控制裝置能在顯示控制面板顯示冷卻及控制裝置運(yùn)行中的各種信息，包括電源運(yùn)行、故障，風(fēng)冷卻器運(yùn)行、故障，接觸器故障信號；同時可以選

28、擇手動操作，以手動方式投、切冷卻器組。12當(dāng)溫度達(dá)到一定數(shù)值時，自動接通控制箱內(nèi)的風(fēng)扇散熱裝置，保證設(shè)備內(nèi)部溫度滿足要求；濕度達(dá)到一定值時，啟動控制箱內(nèi)的加熱裝置，防止裝置箱體內(nèi)凝露的產(chǎn)生21。3.3 冷卻控制裝置功能模塊設(shè)計20 本文設(shè)計的變壓器冷卻控制裝置的核心是plc，裝置的大多數(shù)功能通過可編程序控制器來實現(xiàn)，根據(jù)冷卻控制裝置的功能設(shè)計，以plc為核心，整個控制裝置主要設(shè)計4個功能模塊組成，如圖3.2所示圖3.2 冷卻控制裝置功能塊框圖fig.3.2 cooling control device function block diagram block diagram變壓器冷卻控制裝置的

29、控制功能通過電源監(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(jī)監(jiān)視六個功能模塊實現(xiàn)，功能模塊的實現(xiàn)方法和作用簡要介紹如下22：1電源監(jiān)視控制模塊。模塊通過小型電壓繼電器監(jiān)視兩路獨(dú)立電源的狀態(tài)（兩路獨(dú)立電源為冷卻裝置供電），判斷電源是否缺相，由兩個斷路器控制電源的投切；將兩路電源的故障信號和斷路器輔助節(jié)點(diǎn)所反映的電源工作狀態(tài)信號送入可編程序控制器，經(jīng)可編程序控制器綜合判斷產(chǎn)生控制電源投切的控制命令，由斷路器執(zhí)行電源投切動作。2冷卻器投切保護(hù)模塊。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(jī)保護(hù)器配合實現(xiàn)對風(fēng)扇和潛油泵電動機(jī)的短路、過載、堵轉(zhuǎn)和缺相保護(hù)。

30、可編程序控制器采集變壓器溫度信號、運(yùn)行狀態(tài)信號、油流繼電器反映的冷卻器油流狀態(tài)信號、反映電動機(jī)故障狀態(tài)的空氣開關(guān)狀態(tài)信號和交流接觸器狀態(tài)信號，由可編程序控制器根據(jù)送入的這些信號進(jìn)行電動機(jī)、油流和接觸器故障的判斷和定位并產(chǎn)生投切冷卻器的控制命令，由交流接觸器執(zhí)行投切動作。3凝露溫度監(jiān)控模塊。模塊采用凝露溫度監(jiān)控器對環(huán)境的溫度、濕度進(jìn)行實時監(jiān)控，當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值后其凝露負(fù)載輸出接通，信號送到可編程序控制器，由控制器決策定時投運(yùn)全部風(fēng)冷卻器；同時濕度達(dá)到設(shè)定值時控制裝置能啟動冷卻控制裝置箱體內(nèi)的加熱裝置，為控制裝置箱體除濕；溫度達(dá)到設(shè)定值時啟動裝置箱體內(nèi)風(fēng)扇，給控制裝置散熱。4通訊模塊。通訊模塊通過

31、plc上的rs485口經(jīng)串口長線延長器與遠(yuǎn)方的上位計算機(jī)通信，定期的將變壓器、冷卻器和冷卻控制裝置的運(yùn)行信息、故障信息通過串口傳送到上位計算機(jī)。第四章 冷卻控制裝置的硬件設(shè)計變壓器冷卻器控制裝置要用到諸如可編程序控制器、凝露溫度監(jiān)控器、接觸器等電氣元件，本章我們介紹冷卻控制裝置設(shè)計中用到的主要電氣元件及其在控制裝置中的應(yīng)用，裝置的電氣連接。4.1 電氣元件及在裝置中的應(yīng)用4.1.1 電動機(jī)保護(hù)器變壓器冷卻控制裝置采用gdh系列電動機(jī)保護(hù)器與自動空氣開關(guān)組合實現(xiàn)對電動機(jī)的缺相、過負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)和短路保護(hù)。gdh系列電動機(jī)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(diǎn)，

32、是替代熱繼電器實現(xiàn)電動機(jī)保護(hù)的理想換代產(chǎn)品28。4.1.2 凝露溫度監(jiān)控器凝露溫度監(jiān)控器是監(jiān)視工作環(huán)境濕度、溫度，當(dāng)濕度、溫度達(dá)到設(shè)定值能啟動用戶連接的凝露負(fù)載和控溫負(fù)載的一種自動化工業(yè)儀器10。我們設(shè)計的冷卻控制裝置采用lwkd2（th）型凝露溫度監(jiān)控器，它具有兩個相對獨(dú)立的工作單元：凝露控制單元一個，溫度控制單元一個。可對環(huán)境的溫度濕度進(jìn)行實時控制，自動起動負(fù)載，保證溫度指標(biāo)符合工作標(biāo)準(zhǔn)，同時具有體積小、安全性高、外形美觀、加熱效率高、加熱效果好、防潮、防凝露和低溫加熱性能優(yōu)越的特點(diǎn)。電氣連接如圖4.1所示：圖4.1 凝露溫度監(jiān)控器電氣圖fig.4.1 congeals the dew t

33、emperature monitor electricity chart安裝方式：(1)基座式：將8芯繼電器座固定在35mm導(dǎo)軌或通過安裝螺孔直接固定在安裝板上。(2)嵌入式：在安裝面板上開具450.5×450.5mm2孔，通過安裝支架將控制器固定在面板上凝露溫度監(jiān)控器的端子1、2連接溫度傳感器，5、6連接凝露傳感器，3、4連接控溫負(fù)載，7、8連接凝露負(fù)載，11、12連接交流220v電源。lwkd2（th）型凝露溫度監(jiān)控器的工作原理是：監(jiān)控器通過凝露傳感器和溫度傳感器對工作環(huán)境的濕度、溫度等指標(biāo)長期自動檢測、采樣；當(dāng)工作環(huán)境有凝露產(chǎn)生的可能時，能自動判斷并瞬間啟動凝露負(fù)載；工作環(huán)境溫

34、度高于設(shè)定溫度值時，相應(yīng)的控溫負(fù)載也將開啟；環(huán)境溫濕度低于設(shè)定要求時才停止工作，重新進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，如此自動循環(huán)。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。4.2 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)。輸入為可編程序控制器提供完成控制功能所必須的數(shù)字量、模擬量；可編程序控制器采樣輸入，執(zhí)行編制的程序，根據(jù)程序設(shè)計對所采集信息進(jìn)行綜合分析、判斷并作出決策，產(chǎn)生數(shù)

35、字量、模擬量輸出，驅(qū)動執(zhí)行器件，完成控制功能。4.2.1 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4.1所示。表4.1可編程序控制器的輸入輸出table 4.1 programmable controller's input output表4.1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。輸入/輸出性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)的確定非常重要，成為可編程序控制器選型的一

36、項重要指標(biāo)，可編程序控制器連同其輸入/輸出模塊必須滿足輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的要求34。4.2.2 可編程序控制器的選擇35根據(jù)變壓器冷卻控制裝置對可編程序控制器控制功能、輸入/輸出性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)，存儲容量的要求，綜合考慮性能、可靠性、價格等方面的因素，我們選用西門子s7200型plc作為冷卻控制裝置的控制器?？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。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。s7-200型plc代替了很多定時器、計數(shù)器、繼電器所實現(xiàn)的功能，該plc具有位邏輯、計數(shù)、定時、移位循環(huán)、比較、數(shù)字運(yùn)算等指令，同時支持子程序和中斷，能通過串口

37、完成通訊，在控制功能方面，s7-200型plc能滿足冷卻控制裝置的功能需求37。(2)輸入/輸出性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)要求。我們選用cpu224（14數(shù)字輸入/10繼電器輸出），cpu有內(nèi)部電源可以為cpu自身，擴(kuò)展模塊和其他用電設(shè)備提供5v和24v直流電源。同時采用如下擴(kuò)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。擴(kuò)展模塊通過與cpu連接的總線連接電纜取得5v直流電源。不同規(guī)格的cpu提供的電源容量不同，需要根據(jù)實際應(yīng)用就電源容量進(jìn)行規(guī)劃計算，如表4.2所示：表4.2 plc電源計算table 4.2 powe

38、r source computation從表中電源計算可以看出，裝置需要額外提供24v直流電源，需加裝直流電源后系統(tǒng)才能正常工作。在輸入/輸出性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)要求方面，采用上面提到的cpu和擴(kuò)展模塊能滿足裝置的要求。(3)存儲容量。cpu224具有8192字節(jié)的程序存儲器和5120字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，能滿足程序編寫對存儲容量的要求。(4)從電源和帶負(fù)載能力方面考慮。s7200型plc適合運(yùn)行于額定電壓為120220v交流電源的場合，在變電站能提供220v交流電源；輸出為繼電器輸出，繼電器觸點(diǎn)的電位對電源和輸入是隔離的，可以將各種不同的負(fù)載連接到繼電器輸出。s7200型plc滿足了電源和帶負(fù)載能力的要求

39、。(5)安全可靠性方面。變壓器冷卻控制裝置安裝地點(diǎn)電磁環(huán)境復(fù)雜，對設(shè)備的安全可靠性提出了更高的要求。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(yùn)行將直接影響變壓器的可靠運(yùn)行。西門子s7-200型plc具有較強(qiáng)的抗振性，及很強(qiáng)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)用于各種氣候條件。使用簡單方便，并且模塊不需要太多的附件和放置空間，使得控制柜的體積變得更??；不易于磨損，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用；編程十分簡單，此外s7200型plc價格相對較低，降低了控制裝置的成本。我們綜合考慮控制功能、存儲容量和輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、電源和帶負(fù)載能力、安全可靠性

40、方面及安裝使用等各個方面，選用s7200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。4.3 裝置電氣連接4.3.1 電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控部分電氣接線40冷卻系統(tǒng)由兩路電源供電，可以通過開關(guān)選擇一路為“主”電源，一路為“輔”電源，電源監(jiān)視控制部分的作用是，監(jiān)視兩路電源的狀態(tài)，并將電源狀態(tài)信號送入可編程序控制器；同時接受可編程序控制器的控制命令，通過斷路器動作選擇一路電源為裝置供電。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。電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控部分電氣接線原理如圖4.2所示：在圖4.2所示線路

41、中，小型電壓繼電器1yj、2yj、3yj的線圈分別連接電源1的三相x1、x2和x3負(fù)責(zé)監(jiān)視電源1的狀態(tài)，三個電壓繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)后連接中間繼電器1zj的勵磁線圈。電源各相均正常時小型繼電器1yj、2yj和3yj的常開觸點(diǎn)都閉合，中間繼電器1zj的線圈勵磁，1zj常開觸點(diǎn)閉合；1zj的常開觸點(diǎn)連接可編程序控制的輸入端，送入電源狀態(tài)信號。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。圖4.2 電源監(jiān)視控制接線圖fig.4.2 power source supervisory control wiring diagram中間

42、繼電器1zj的觸點(diǎn)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(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)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(diǎn)打開，常閉觸點(diǎn)閉合，由電源2為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器供電。斷路器可執(zhí)行可編程序控制器輸出的電源選擇控制指令，為冷卻器組及控制裝置選擇一路電源。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。接觸器的主觸頭分別連接兩電源和變壓器冷卻裝置的電源進(jìn)線，輸入端連接可編程序控制器的輸出和斷路器常閉輔助觸點(diǎn)的組合。圖中q3.4為控制1j

43、c的“合閘”信號，q3.5為控制1jc的“合閘”信號，q3.6為控制1jc和2jc的“分閘”信號。2jc的常閉輔助觸點(diǎn)和q3.4串聯(lián)接入1jc的“合”輸入端可以防止兩電源同時投入，因為2jc處于“合閘”狀態(tài)時，電源2供電，其常閉輔助觸點(diǎn)打開，1jc的“合閘”輸入端處于無信號的狀態(tài)，電源2不能投入。同理1jc的常閉輔助觸點(diǎn)和q3.5串聯(lián)接入2jc的“合閘”輸入端可以防止電源同時投入的情況發(fā)生。凝露溫監(jiān)控器的工作原理已經(jīng)介紹過。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。3zj為中間繼電器的勵磁線圈，wcg和3zj連接到凝露溫度監(jiān)控器的“凝露負(fù)載”輸出；d

44、為風(fēng)冷控制裝置箱體內(nèi)的風(fēng)扇電動機(jī)，連接到凝露溫度監(jiān)控器的“溫度負(fù)載”輸出；id為冷卻控制裝置箱體的照明裝置，一端連冷卻控制裝置的電源，n連接控制裝置電源的中線41。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(diǎn)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。冷卻控制裝置箱體內(nèi)的加熱裝置wcg連接凝露監(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)載接通，加熱裝置啟動為控制裝置除濕，保證冷卻控制裝置的可靠工作。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

45、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(yùn)轉(zhuǎn)為冷卻控制裝置散熱。冷卻控制箱體內(nèi)的照明裝置id通過開關(guān)k連接到電源，裝置箱體開啟開關(guān)k閉合，照明裝置點(diǎn)亮；箱體關(guān)閉照明裝置熄滅。4.3.2 冷卻器電動機(jī)保護(hù)控制電氣接線文設(shè)計的冷卻控制裝置可以控制8組冷卻器，每組冷卻器由3個風(fēng)扇和1個潛油泵組成。冷卻器保護(hù)控制部分可以為冷卻器風(fēng)扇電動機(jī)和潛油泵電動機(jī)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。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4.3所示：圖4.3 冷卻器保護(hù)控制接線圖fig.4.3 chi

46、ller protection control wiring圖4.3所示線路中，1fs2、1fs4為一組冷卻器中風(fēng)扇電動機(jī)的電動機(jī)保護(hù)器（一個風(fēng)扇1fs3未畫出），1fs1為潛油泵電動機(jī)保護(hù)器，1fs1、1fs2、1fs3、1fs4分別串接在冷卻裝置電源和冷卻器風(fēng)扇電動機(jī)和潛油泵電動機(jī)之間。當(dāng)電動機(jī)發(fā)生過載、短路和缺相故障時，與之連接的電機(jī)保護(hù)器的輔助觸點(diǎn)閉合；1zk為自動空氣開關(guān)，風(fēng)扇電動機(jī)保護(hù)器1fs1、1fs2、1fs3和潛油泵電動機(jī)保護(hù)器1fs4的輔助觸點(diǎn)并聯(lián)后連接到空氣開關(guān)1zk的勵磁線圈，當(dāng)任一電機(jī)出現(xiàn)故障時與之相連的電機(jī)保護(hù)器的輸出觸點(diǎn)閉合，將使空氣開關(guān)1zk的線圈勵磁，使空氣開

47、關(guān)動作。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。轉(zhuǎn)換開關(guān)用于選擇是“手動”、“自動”投入冷卻器或處于“停止”狀態(tài)。端子連接以第一組端子為例，處于“自動”狀態(tài)端子1、2接通，處于“手動”操作狀態(tài)端子3、4接通。端子25、26、27、28連接在控制電源投切線路中。其余左側(cè)端子分別連接交流和直流電源如圖所示；右側(cè)端子2、6、10連接plc控制接觸器輸出電源側(cè)，端子3、7、11連接手動控制冷卻器按鈕；30連接plc的“自動”輸入，31連接plc的“手動”輸入；剩余的右側(cè)端子連接plc的故障輸出電源側(cè)。4.3.3.1

48、 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(kuò)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。4.3.3.2 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(yùn)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44所示：220v交流

49、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。輸入i0.0和i0.1連接轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別表示“自動”、“手動”操作，轉(zhuǎn)換開關(guān)在“手動”位置時i0.0將有效，轉(zhuǎn)換開關(guān)在“手動”位置時i0.1將有效。輸入i0.2i0.6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(diǎn)、斷路器1jc和2jc的輔助觸點(diǎn)。開關(guān)1kg閉合，表示選擇1電源作為“主”電源；中間繼電器1zj、2zj閉合時，i0.3、i0.4將分別有效，表示1路、2路電源處于正常狀態(tài)；1jc、2jc接通，其輔助觸點(diǎn)閉合，分別表示1路、2路電源投入。圖4.4 cpu224輸

50、入輸出連接fig.4.4 cpu224 input outgoing junction變壓器三側(cè)開關(guān)dl1、dl2、dl3的輔助觸點(diǎn)串聯(lián)作為i0.7輸入。變壓器三側(cè)開關(guān)全部打開，輔助觸點(diǎn)dl1、dl2、dl3全部閉合，該輸入為有信號狀態(tài)，表示三側(cè)開關(guān)全部打開。輸入i1.0、i1.1、i1.2分別連接3個溫度繼電器1wj、2wj、3wj的常開觸點(diǎn)，指示變壓器的頂層油溫，其中溫度繼電器1wj整定為切除冷卻器溫度閾值，溫度繼電器2wj整定為投入冷卻器溫度閾值，溫度繼電器3wj整定為“告警”溫度。輸入i1.3連接中間繼電器3zj的一個觸點(diǎn)，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

51、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。1l、2l、3l分別連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)的1x31、2x31和3x31，處于“自動”操作模式時分別為輸出q0.0q0.3、q0.4q0.6、q0.7q1.1提供電源。q0.0q0.7這8路輸出分別連接控制8路控制冷卻器投切接觸器的勵磁線圈的一端，勵磁線圈的另一端連接到中線。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1x41、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。q0.0q0.7還連接信號指示燈，當(dāng)輸出有信號時，將接觸器線圈勵磁，接觸器動作其常開觸點(diǎn)閉合，將一組風(fēng)冷卻器投入

52、運(yùn)行同時點(diǎn)亮風(fēng)冷卻器投入指示燈28。4.3.3.3 em223的輸入輸出連接擴(kuò)展模塊em223的主要作用是擴(kuò)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4.5所示：圖4.5 em223輸入輸出連接fig.4.5 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i2.0i2.7提供電源，另一方面為繼電器輸出q2.0q2.7的繼電器線圈供電。1l和2l分別連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的4x31和5x31在“手動”和“自動”工作模式下分別為輸出q2.0q2.3和q2.4q2.7的輸出負(fù)載

53、提供電源。冷卻控制裝置能控制8組冷卻器，8組冷卻器的油流繼電器1lj8lj的常開觸點(diǎn)連接24v直流電源和em223的輸入i2.0i2.7。一組冷卻器投入運(yùn)行，這組冷卻器中變壓器油流速正常，油流繼電器常開觸點(diǎn)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)。輸出q2.0q2.7連接冷卻器故障信號指示燈，指示燈的另一端連接中線。變壓器冷卻控制裝置具有故障定位功能，如果一組冷卻器的電動機(jī)故障、油流或接觸器出現(xiàn)故障，對應(yīng)的信號燈被點(diǎn)亮。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。4.3.3.4 em221和em222的輸入輸出連接擴(kuò)展模塊em22

54、1和em222的作用是擴(kuò)展cpu模塊的輸入輸出，em221有16個24v直流數(shù)字輸入，em222有8個繼電器輸出，輸入輸出連接如圖4.6所示：圖4.6 em221和em222輸入輸出連接fig.4.6 em221 and em222 input outgoing junction模塊em221的1m4m端和em222的m端接地，em222的l連接24v直流電源，為繼電器輸出的繼電器線圈供電，由于受cpu24v直流電源供電容量的限制，需要額外提供24v直流電源，可以通過加裝24v開關(guān)電源解決。em222的1l端連接6x31，在“手動”和“自動”工作模式下分別為輸出q3.0q3.3的輸出負(fù)載提供電

55、源。2l連接7x31，7x31和輸出q3.4、q3.5、q3.6連入電源控制電路。輸入i3.0i3.7分別連接8組自動空氣開關(guān)1zk8zk常開輔助觸點(diǎn)的一端，空氣開關(guān)輔助觸點(diǎn)的另一端連接24v直流電源。自動空氣開關(guān)與電動機(jī)保護(hù)器配合實現(xiàn)對風(fēng)扇和潛油泵電動機(jī)的保護(hù)，正常情況下自動空氣開關(guān)的輔助觸點(diǎn)打開，當(dāng)冷卻器電動機(jī)出現(xiàn)故障時，輔助觸點(diǎn)閉合，將各組冷卻器的電動機(jī)故障信號送入可編程序控制器。輸入i4.0i4.7分別連接控制冷卻器投切的8個交流接觸器1bc8bc的常開輔助觸點(diǎn)，交流接觸器輔助觸點(diǎn)的另一端連接24v直流電源。當(dāng)一只交流接觸器閉合，接觸器控制的冷卻器投入工作，輔助觸點(diǎn)閉合，信號送入可編程

56、序控制器，表示對應(yīng)冷卻器投入工作。4.4 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。自由口通訊方式通訊功能完全由用戶程序控制，所有通訊任務(wù)由用戶編程完成。一般冷卻控制設(shè)備到上位計算機(jī)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。驅(qū)動器無需外接電源供電，光電隔離3kv適合在惡劣環(huán)境下使用。采用4線通信，傳輸距離在9600bps時為1000米、性能穩(wěn)定。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4.7所示：圖4.7 冷卻控制裝置通訊組成fig.4.7 cooling control device communication composition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(jī)20。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(diǎn)介紹可編程序控制器程序中幾個關(guān)鍵點(diǎn)的程序編制。第五章 變壓器