plc在变电站变压器自动化系统中的应用

目录摘要..............................................................IAbstract.........................................................II第1章绪论......................................................1第2章变压器冷却控制装置的功能和控制方法........................22.1电力变压器运行规程中关于冷却控制的规定......................22.1.1对变压器冷却装置的要求.................................22.1.2变压器温度限值.........................................22.1.3强迫油循环冷却变压器的运行条件.........................22.2变压器冷却自动控制装置功能模块设计..........................3第3章变压器冷却自动控制装置的硬件设计..........................53.1电气元件及在装置中的应用....................................53.1.1电动机保护器...........................................53.1.2凝露温度监控器.........................................53.1.3开关器件...............................................73.2可编程序控制器..............................................73.2.1可编程序控制器的输入输出...............................73.2.2可编程序控制器的选择...................................83.3装置电气连接...............................................103.3.1电源监控和凝露温度监控部分电气接线....................103.3.2冷却器电动机保护控制电气接线..........................12第4章变压器冷却自动控制的软件设计.............................194.1软件总体设计...............................................194.1.1投入计时处理、超时和切除计时处理......................214.1.2投切判断和投切处理....................................224.2监视软件总体设计...........................................234.3串口设置和打开.............................................244.4线程的建立及串口数据的读取、解析和显示.....................25结论.............................................................27致谢.............................................................28参考文献.........................................................29I摘要在变电站中，变压器是实现电能转换的最基本、最重要的设备，对供电可靠性有着重大的影响。变压器在运行中是有损耗的，一种是空载损耗，它与负荷大小无关;另一种是负载损耗，与负载电流的平方成正比。变压器运行中产生的损耗将转换为热量散发出来，使变压器绕组、铁芯和变压器油温上升。变压器的温升影响它的带负荷能力，同时会加速变压器绕组和铁芯所采用绝缘材料的老化，影响它的使用寿命。变压器运行中所带负荷随时都在发生变化，这将使变压器的损耗也随之发生变化，从而造成变压器油温的变化；同时不管是一年四季环境气温的变化，还是每天昼夜气温的变化，也都造成了变压器油温的变化。为了保证变压器安全，稳定，经济的运行，要随时检测变压器的油温并由冷却控制装置控制冷却器组运行来控制变压器油温的变化，使其油温维持在一个固定的范围内。但目前大型电力变压器的冷却控制仍然主要采用传统的继电式控制方式，这种控制方式存在许多弊端：控制回路接线复杂、可靠性差、故障率较高、维护工作量大，造成冷却器运行不均衡，影响冷却器组使用寿命。本课题针对存在的问题提出并研制了基于PLC的大型变压器冷却控制装置。关键字：变压器自动化；冷却控制装置；损耗；PLCIIAbstractInthesubstationtransformeristoachieveenergyconversionofthemostbasicandimportantequipment,hasamajorimpactonthereliabilityofpowersupply.Transformersinoperationislossy,ano-loadloss,ithasnothingtodowiththeloadsize;anotherloadlossisproportionaltothesquare,andtheloadcurrent.Lossesarisingfromtheoperationofthetransformerisconvertedtoheatthatcomesout,thetransformerwindings,coreandtransformeroiltemperaturerise.Effectoftemperatureriseofthetransformerwithitsloadcapacity,anditwillacceleratetheagingofthetransformerwindingsandcoreofinsulatingmaterialused,affectitslife.Transformerloadcarriedbyrunningallthetimechange,whichwillallowthetransformerlossesalsowillbechanged,resultinginthechangeoftransformeroil;simultaneouslythroughouttheyearregardlessofenvironmentaltemperaturechanges,orchangesintemperaturebetweendayandnighteveryday,alsocausedachangeinthetransformeroil.Inordertoensurethatthetransformersafe,stableandeconomicaloperation,thetransformeroiltobereadilydetectedbythecoolingcontroldevicetocontroltheoperationofthecontrolgroupcoolertransformeroilchanges,sothattheoiltemperatureismaintainedwithinafixedrange.Butthelargepowertransformercoolingcontrolisstillmainlytraditionalrelaycontrolmode,therearemanydrawbacksofthiscontrol:controlcircuitwiringcomplexity,poorreliabilityThispaperfocusesontheproblemsproposedanddevelopedalargetransformercoolingcontrolbasedonPLCdevices.Keywords:Transformerautomation;Coolingcontroldevices;Losses;PLC1第1章绪论目前，已经实际运行的综合自动控制系统有：LAS系统、基于CAN/LON网的分散分布式变电站控制系统等，它们在实际应用中取得了较好的成效，但也存在着技术和经济上的各种缺点。本文在研制智能型有载调压变压器监控系统的基础上，从变电站综合自动化发展的大方向（即从集中控制型向分散（层）网络型发展；从专用设备向平台发展，中小变电站综合自动化中的自动化设备有：可编程自动化监控装置、可编程变压器自动化屏、可编程微机计量屏、可编程微机线路保护屏、可编程微机同期系统、可编程中央信号屏、可编程电容屏、可编程微机直流电源系统等均应用了PLC为其智能化单元，并且都能够挂网运行，方便地实现遥信、遥测、遥控功能，取代了传统的RTU。众所周知电力变压器是发电厂和变电所的最重要设备之一。随着电力系统规模的不断扩大和电压等级的提高，在电能输送过程中，电压转换层次有增多的趋势，要求系统中的变压器总量己由过去的5—7倍发电总容量，增加到9—10倍发电总容量。因此，变压器能否正常运行对于电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用[1]。变压器的效率虽然很高，但系统中每年变压器总的电能耗仍然是一个相当大的数目。变压器的损耗主要是铜耗和铁耗，而这些损耗最终均转化为热量，从而使变压器的油温和铁心温度升高。变压器的铜耗和铁耗产生的热量主要以传导和对流的方式向外扩散，变压器运行时，各部分的温度分布极不均匀。分析与测试均表明，变压器产生的热量80%以上集中于绕组和铁心，它直接影响着变压器的出力。通过计算以及运行实践证明，变压器最热点温度维持在98℃以下时，变压器能获得正常使用年限（20—30年）。根据研究，变压器绕组每升高6℃，使用年限将缩短一半，此即所谓的绝缘老化6℃规则。可见，温度对变压器的使用寿命有着至关重要的影响。分析与计算表明，变压器损耗的增加与其额定容量的3/4次方成比例，而冷却表面的增加只与额定容量的1/2次方成比例。可见，变压器的容量越大，其散热问题就越突出。因此，如何使变压器最大限度地散热，是变压器生产厂家的重要课题，也是电力部门在生产运行中需要特别关注的问题。因此要对变压器进行冷却控制。2第2章变压器冷却控制装置的功能和控制方法2.1电力变压器运行规程中关于冷却控制的规定在变压器冷却控制装置的设计中参考了电力变压器运行规程（DL/T572-95）中关于强迫油循环电力变压器冷却装置及运行条件的规定，规定如下：2.1.1对变压器冷却装置的要求1.要求油浸式变压器本体的冷却装置、温度测量装置等应符合GB6451的要求。2.按制造厂的规定安装全部冷却装置。3.强油循环的冷却系统必须有两个独立的工作电源并能自动切换。当工作电源发生故障时，应自动投入备用电源并发出音响或灯光信号。4.强油循环变压器，当切除故障冷却器时应发出音响或灯光信号，并自动（水冷的可手动）投入备用冷却器。5.风扇、水泵及油泵的附属电动机应有过负荷、短路及断相保护；应有监视油泵电机旋转方向的装置。6.强油循环冷却的变压器，应按温度和（或）负载控制冷却器的投切。2.1.2变压器温度限值强迫油循环变压器顶层油温一般不应超过表2.1的规定（制造厂有规定的按制造厂规定）。当冷却介质温度较低时，顶层油温也相应降低[2]。表2.1油浸式变压器顶层油温一般限值冷却方式冷却介质最高温度()C最高顶层油温()C强迫油循环40852.1.3强迫油循环冷却变压器的运行条件1．强迫油循环冷却变压器运行时，必须投入冷却器。空载和轻载时不应投入