基于PLC的电力变压器冷却控制系统设计

基于PLC的电力变压器冷却控制系统设计

黄跃娟  ,薛莹  ,魏颖

哈尔滨华德学院    150025

摘要：本设计采用西门子的S7-1200 PLC作为核心控制器，冷却方式上，采用风冷，系统被控量为变压器顶层油温，控制方法上采用差值裕度投、切温度阈值，以此来防止冷却器在油温设定值附近频繁投切；而投切冷却器的策略则采用按累计运行时间的控制方法来实现。该控制系统将通过博图平台实现控制。

关键词：电力变压器；冷却系统；投切冷却器

1、引言

变压器是电网中最重要的设备，变压器的非电量监控和控制系统，尤其是冷却系统是否安全可靠运行的直接关系变压器的安全性和经济性。随着变电站的保护和监控系统的改造和完善，变压器的电量保护和控制实现了微机化与变压器主体的运转安全性直接相关的变压器冷却系统的控制仍由分立的电气元件构成，由硬件逻辑构成。为了实现各种各样的功能而收集，这样的以往的冷却系统控制箱，有很多对可计算的运转和检查的容易性不利的问题，不能有效地实现冷却系统整合所有信息的收集、监视和应用。

2、系统硬件设计

（1）电力变压器冷却控制系统主电路设计

本设计为电力变压器冷却控制系统的主电路图。六台电机，依次是M1、M2、M3、M4、M5、M6。接触器KM4、KM5、KM6依次调整M4、M5、M6三台发电机的运行，FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6是6台电机过载保护用的热继电器保护开关的顺序。

（2）风机电机控制电路设计

风机电机控制电路由三个开关和三个继电器组成，分别为风机组1启动按钮SB7、风机组2启动按钮SB8、风机组3启动按钮SB9、风机组1控制继电器KM1、风机组2控制继电器KM2、风机组3控制继电器KM3，然后将风机控制信号通过按钮操控传入PLC的数字量输入模块中，使PLC将控制信号通过程序逻辑控制输出的继电器来达到控制电机接触器目的。

（3）油泵电机控制电路设计

油泵电机控制电路由三个开关和三个继电器组成，分别为油泵组1启动按钮SB10、油泵组2启动按钮SB11、油泵组3启动按钮SB12、油泵组1控制继电器KM5、油泵组2控制继电器KM6、油泵组3控制继电器KM7，然后将控制信号通过按钮操控传入PLC的数字量输入模块中，使PLC将油泵控制信号通过程序逻辑控制输出的继电器来达到控制电机接触器的目的。

3、系统软件设计

控制系统的自动运行主监视界面，当设置自动模式后，通过自动模式启动风机与油泵运行工作。首先，检测到温度值在0-30℃，再次判断风机、油泵组有无故障，无故障这是风机、油泵运行的先决条件，否则不能运行，以便防止风机、油泵空转损坏电机。现在将风机1与油泵1启动来降低温度，若温度值维持在0-30℃则电机将持续工作，温度继续上升到达31℃后，风机、油泵第二组将投入运行，使降温效率进一步提升，如果在第二组风机、油泵工作的这段时间内温度还是持续上升，当温度超过停机值，设备将停止进行散热，发出报警信号，提示现场工作人员。

4、总结

本设计的电力变压器冷却控制系统的具体实施阶段主要包括现场参数采集、电源切换开关控制，通过西门子公司S7-1200系列PLC实现模拟量数据转换和自动控制，结合现场的执行元件控制各阶段。在顶层油温温度控制环节，通过现场顶层油温温度采集，实现实时监控，结合差值裕度控制策略及累计运行时间策略对冷却器的投入及切除进行控制。

参考文献

[1] 廖常初．S7-200PLC基础教程（第二版）[M] ．北京：机械工程出版社．2018

[2] 汪晓光，孙晓瑛，王艳月．可编程控制器原理及应用[M]．机械工业出版社． 2018．