PLC在變壓器冷卻裝置中的應(yīng)用

劉建紅

摘 要：現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和生活中，電氣設(shè)備隨處可見，由此也促進了我國電力事業(yè)的發(fā)展和進步。本文的研究對象——電力變壓器，是組成現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的重要元件之一，其規(guī)格型號和相應(yīng)的性能參數(shù)以及運行效率可對電力系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生直接影響。傳統(tǒng)的變壓器結(jié)構(gòu)電路復(fù)雜且體積大，成本高，同時在運行的過程中常常因為冷卻不及時或者冷卻裝置出現(xiàn)故障而導(dǎo)致?lián)p毀，給國家的電力事業(yè)造成巨大的損失。隨著現(xiàn)代計算機控制技術(shù)的發(fā)展，以PLC為主導(dǎo)的控制系統(tǒng)在自動控制方面體現(xiàn)出巨大的潛力，因此，本文主要討論PLC控制技術(shù)在變壓器冷卻裝置中的有效應(yīng)用，以當(dāng)前使用最多的西門子公司發(fā)明的S7200系列控制器為主，分析現(xiàn)代化電力系統(tǒng)中電力變壓器的冷卻控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：變壓器；PLC；冷卻控制系統(tǒng)

變壓器作為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運行的安全可靠性將對電力系統(tǒng)的運行效率產(chǎn)生直接的影響。在電力系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下，變壓器內(nèi)部會有持續(xù)電流通過，勢必會出現(xiàn)一定程度的發(fā)熱現(xiàn)象，長時間處在高溫發(fā)熱狀態(tài)下會導(dǎo)致變壓器燒壞而無法正常使用，只有通過變壓器內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)進行冷卻降溫處理才能確保變壓器的正常運行，從而提高其使用壽命并確保整個系統(tǒng)的安全運行。

隨著全球互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，國與國之間不斷進行技術(shù)交流和合作，與此同時，通信事業(yè)的發(fā)展和狀態(tài)為研究自動化控制系統(tǒng)奠定了良好基礎(chǔ)。隨后發(fā)展起來的微處理技術(shù)更是進一步推動了可編程處理控制器的研究和發(fā)展?？删幊炭刂铺幚砥鳎碢LC，目前已成為工業(yè)領(lǐng)域自動化控制系統(tǒng)的核心組成部分，其所具有的運算速度和精確度能夠幫助用戶在短時間內(nèi)實現(xiàn)自動運算和處理，大大節(jié)約了時間和人力、物力。傳統(tǒng)的變壓器中多使用繼電器作為主要控制電路，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且極易產(chǎn)生故障，通過PLC控制電路替代繼電控制電路，不僅降低了系統(tǒng)的體積和功耗，同時還提高了系統(tǒng)運行的可靠性，除此之外，PLC所具有的可編程控制系統(tǒng)可以通過外部指令的輸入實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的動態(tài)控制，該過程利用數(shù)據(jù)信號代理原有的線路通道，從而大大提高了系統(tǒng)工作的效率。

一、變壓器冷卻裝置的工作原理及結(jié)構(gòu)組成

變壓器的油風(fēng)冷卻系統(tǒng)能保證變壓器在工作的過程中處于正常的溫度范圍，不會因為溫度過高導(dǎo)致內(nèi)部元器件的損毀，該冷卻系統(tǒng)主要包括兩個部分，第一是冷卻器，第二是控制裝置。

對于冷卻系統(tǒng)的冷卻器而言，主要包括內(nèi)、外兩個部分的冷卻器，其中內(nèi)部冷卻器可以將內(nèi)部鐵芯和繞組工作產(chǎn)生的多余熱量散入到內(nèi)部的油路中，而外部冷卻器則幫助將多余的熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中。

風(fēng)冷卻器的工作原理可知，工作過程中產(chǎn)生的多余熱量進入油中，導(dǎo)致油溫升高，通過潛油泵的作用，高處的熱油被送至冷卻管中，在多次折流后，冷卻管壁吸收了熱油中的熱量，并向外散發(fā)出去，另外在靠近外側(cè)的地方，用風(fēng)扇正對管壁吹風(fēng)，通過冷空氣帶走管內(nèi)的熱量，加速冷卻，最后，冷卻的油從下端再次進入冷卻器中進行下一次冷卻循環(huán)。

對于冷卻控制裝置而言，每個冷卻器的下端都配備一個控制裝置，該控制裝置包括了繼電器，斷路裝置以及轉(zhuǎn)換開關(guān)和接觸器等，當(dāng)利用PLC作為控制核心時，可通過PLC實現(xiàn)對冷卻器內(nèi)部的油溫監(jiān)測，并根據(jù)油溫的變化及時的調(diào)整冷卻器的工作情況，此外還能通過PLC實現(xiàn)對變壓器內(nèi)部油溫的在線監(jiān)測，如遇異常情況即可實現(xiàn)自動報警。

二、基于PLC的變壓器冷卻裝置控制系統(tǒng)的應(yīng)用

有關(guān)于PLC在變壓器冷卻裝置中的應(yīng)用，本文以西門子S72000系列產(chǎn)品作為本次冷卻裝置控制核心部件，主要對該系統(tǒng)的硬件部分和軟件編程進行詳細介紹。西門子公司生產(chǎn)的S7200系列產(chǎn)品價格低廉，但是在性能上能滿足大中型變壓器的工作需求，其特點包括了以下幾點：第一，具有40點輸入和輸出，并可在此基礎(chǔ)上進行更大的擴展；第二，主電板上自帶電源，能夠與傳感器和執(zhí)行機構(gòu)形成直接連接；第三，含有兩個RS通訊接口，能實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的傳輸；第五，含有的程序儲存器能儲存大量的數(shù)據(jù)和程序，并可自動保存，無需另外接入掉電保護程序；第六，含有拓展模塊和通訊協(xié)議?？稍黾佑脩粜畔⒌拇鎯α?，同時還能實現(xiàn)自動通信。

（一）變壓器冷卻裝置控制系統(tǒng)的硬件部分

變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要包括了總電源控制回路、冷卻器控制回路以及熱電阻模塊和現(xiàn)實部分。對于該結(jié)構(gòu)而言，PLC作為核心控制部件，能對所有的模塊進行控制和處理，該PLC的控制過程主要通過輸入輸出端口實現(xiàn)。采用西門子S7200系列產(chǎn)品作為PLC核心控制元件，該產(chǎn)品具有兩組輸入端口，第一組包括13個接入點，第二組包括11個接入點，通過接入點接出的外部信號經(jīng)過直流電源后到達輸入終端，該過程中可以通過檢測直流電源信號來完成對各個接入口的電源信號開關(guān)的判斷。另外，對于熱電阻模擬量采集模塊而言，S7系列為其提供了可擴展的接口，可以同時連接多個相同類型的電阻，并對其進行控制，由此可以提高該控制裝置對溫度的采集速度，此外，該模塊能夠?qū)犭娮璧念愋汀⑿阅軈?shù)進行選擇。

（二）變壓器冷卻裝置控制系統(tǒng)的軟件部分

變壓器冷卻裝置控制系統(tǒng)的軟件部分是在硬件部分設(shè)計完成后，通過端口寫入相應(yīng)的程序?qū)ο鄳?yīng)的控制模塊進行指令的輸出，幫助其完成相應(yīng)的功能。變壓器的冷卻控制系統(tǒng)軟件部分主要包括5個程序：一，總電源自動投入程序，包括兩路電源，一路為主，一路為輔，當(dāng)一路電源出現(xiàn)故障時方可投入另外一路電源；二，溫度信息采集初始化程序，主要對變壓器內(nèi)油溫以及控制器的溫度進行采集；三，各參數(shù)值的初始化程序，包括了計時器、寄存器、冷卻器的初始工作溫度等參數(shù)值；四，冷卻器自動投入和自動停止程序；五，故障報警程序。以上5個程序通過PLC輸入端寫入，并在工作的過程中幫助PLC完成對整個工作系統(tǒng)的控制。

三、總結(jié)與發(fā)展

利用PLC可實現(xiàn)變壓器冷卻控制系統(tǒng)的自動、穩(wěn)定運行，S7200系列產(chǎn)品為現(xiàn)代化的自動控制系統(tǒng)提供了安全高效的保障，隨著世界各國對自動化控制系統(tǒng)的研究不斷深入，相信在不久的將來，PLC控制模塊將會在除工業(yè)領(lǐng)域以外的其他行業(yè)中，并為世界經(jīng)濟的發(fā)展提供充足的動力。

參考文獻：

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