基于PLC程序的多接口變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)異步采集變送器研制

曾文龍

（中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州，510000）

基于PLC程序的多接口變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)異步采集變送器研制

曾文龍

（中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州，510000）

文章在基于PLC單片機(jī)編程技術(shù)導(dǎo)入模型，研制出一種多接口變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)異步采集變送器，徹底解決后臺(tái)對(duì)變壓器部分監(jiān)測數(shù)據(jù)采集存在較大誤差的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)后臺(tái)對(duì)變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確在線監(jiān)測，同時(shí)實(shí)現(xiàn)消除不同廠家變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)變送與控制保護(hù)系統(tǒng)不完全匹配所造成的變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)采集誤差大的問題。

變壓器；PLC編程；變送器；研制

1 問題概述

某換流站換流變?yōu)锳BB公司生產(chǎn)，其狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測與西門子換流變并不相同，與現(xiàn)行國內(nèi)控制保護(hù)系統(tǒng)有部分存在非同步對(duì)應(yīng)的問題，主要體現(xiàn)在：（1）ABB換流變油枕截面為多邊形，較之以往廣泛使用的截面為圓形的變壓器油枕有所不同，而油位變送器仍為依據(jù)圓形截面油枕數(shù)學(xué)模型計(jì)算的舊型號(hào)變送器，導(dǎo)致后臺(tái)監(jiān)測油枕油位有較大誤差。（2）ABB換流變閥側(cè)套管SF6氣體壓力傳感器輸出為6.5~20mA電流，對(duì)應(yīng)套管壓力0~470kPa，而后臺(tái)系統(tǒng)接收電流為4~20mA，同樣導(dǎo)致后臺(tái)監(jiān)測套管壓力出現(xiàn)較大誤差。就上述問題該站已記錄多條缺陷，數(shù)次消缺均未能完全解決問題，目前廠家暫無較好解決辦法。

不同廠家變壓器所采取技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均有不同，其在連接不同廠家的控制保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，容易出現(xiàn)配合變送不當(dāng)?shù)膯栴}，對(duì)變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行造成較大風(fēng)險(xiǎn)隱患，現(xiàn)急需一種操作轉(zhuǎn)換較為簡便的數(shù)據(jù)異步采集變送器對(duì)此類問題進(jìn)行解決。

2 變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)異步傳送邏輯分析

作者對(duì)變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，根據(jù)該站運(yùn)行實(shí)際狀況，挑選ABB換流變本體油枕油位數(shù)據(jù)及SF6氣體壓力傳感器數(shù)據(jù)異步傳送作為研究試點(diǎn)。

（1）ABB換流變油枕截面為多邊形，較之以往廣泛使用的截面為圓形的變壓器油枕有所不同，而油位變送器仍為依據(jù)圓形截面油枕數(shù)學(xué)模型計(jì)算的舊型號(hào)變送器，導(dǎo)致后臺(tái)監(jiān)測油枕油位有較大誤差。研究一種數(shù)學(xué)算法，將輸入信號(hào)進(jìn)行擬合運(yùn)算得出誤差較小的輸出信號(hào)。

（2）ABB換流變閥側(cè)套管SF6氣體壓力傳感器輸出為6 5~20mA電流，對(duì)應(yīng)套管壓力0~470kPa，而后臺(tái)系統(tǒng)接收電流為4~20mA，同樣導(dǎo)致后臺(tái)監(jiān)測套管壓力出現(xiàn)較大誤差。研究一種變送裝置，使得輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c后臺(tái)系統(tǒng)匹配的4~20mA電流。裝置應(yīng)具備微調(diào)部分，使得輸出的信號(hào)更加精確。

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際參數(shù)整合，ABB換流變閥側(cè)套管SF6氣體壓力傳感器輸出6.5~20mA電流信號(hào)，其輸出與后臺(tái)控制保護(hù)系統(tǒng)不相匹配，本變送器裝置通過將其輸出電流信號(hào)經(jīng)過電流采集模塊轉(zhuǎn)換成0~3.3V電壓信號(hào)，輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過電壓電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成4~20mA電流信號(hào)，輸出的電流信號(hào)輸送到后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)運(yùn)算控制。

而多邊形油枕油位數(shù)據(jù)由換流變本體油位表輸出電流信號(hào)，變送器裝置同樣通過將其輸出電流信號(hào)經(jīng)過電流采集模塊轉(zhuǎn)換成0~3.3V電壓信號(hào)，電壓信號(hào)則經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為供單片機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算得出擬合后的數(shù)字信號(hào)，擬合后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器再次轉(zhuǎn)換成0~3.3V電壓信號(hào)輸出，輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過電壓電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成4~20mA電流信號(hào)，輸出的電流信號(hào)輸送到后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)運(yùn)算控制。

3 變送器裝置實(shí)物研制

按照上述邏輯分析框圖，項(xiàng)目組按照模塊化思路對(duì)變送器裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示。

變送器具備電源接口、電流輸入端、電流輸出端、輸入調(diào)零及調(diào)滿旋鈕、輸出調(diào)零及調(diào)滿旋鈕、輸出指示、LCD液晶顯示、工作指示等功能。

圖1 變送器裝置實(shí)物設(shè)計(jì)示意圖

根據(jù)現(xiàn)場換流變屏柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，制定變送器裝置實(shí)際尺寸,結(jié)合加工廠家實(shí)際制作經(jīng)驗(yàn)，最終實(shí)物如圖2所示。

圖2 變送器裝置內(nèi)部實(shí)物圖

裝置實(shí)物基本實(shí)現(xiàn)原設(shè)計(jì)方案所有功能，其操作簡介如下。

(1)主界面

上電自動(dòng)進(jìn)入主界面并開始工作；

主界面上顯示的數(shù)值為 “輸入電流 -> 輸出電流”；

【17工作時(shí)指示燈】閃爍。

(2)微調(diào)設(shè)置

接好線檢查無誤后上電（【16電源接口】DC 8-15V供電）；

開機(jī)完畢后【17工作指示燈】閃爍；

按一下【15設(shè)置按鈕】，進(jìn)入輸入調(diào)零設(shè)置，【17工作指示燈】常亮；

輸入調(diào)零：使液位傳感器處于零值位置，調(diào)節(jié)【8輸入調(diào)零旋鈕】，使顯示屏上數(shù)字為0.000；

按一下【15設(shè)置按鈕】，進(jìn)入輸入調(diào)滿設(shè)置；

輸入調(diào)滿：使液位傳感器處于滿值位置，調(diào)節(jié)【6輸入調(diào)滿旋鈕】，使顯示屏上數(shù)字為1.000；

按一下【15設(shè)置按鈕】，進(jìn)入輸出調(diào)零設(shè)置；

輸出調(diào)零：調(diào)節(jié)【9輸出調(diào)零旋鈕】，測量輸出電流，使輸出電流為4.000mA；

按一下【15設(shè)置按鈕】，進(jìn)入輸入調(diào)滿設(shè)置；

輸入調(diào)滿：調(diào)節(jié)【12輸出調(diào)滿旋鈕】，測量輸出電流，使輸出電流為20.000mA；

按一下【15設(shè)置按鈕】，退出設(shè)置模式，開始工作，【17工作指示燈】閃爍。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

從研制起，作者研發(fā)的“基于PLC程序的多接口變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)異步采集變送器”已在廠內(nèi)模擬實(shí)際工況進(jìn)行了多次測試試驗(yàn)，均表現(xiàn)良好，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能均正常準(zhǔn)確，目前，該裝置已在該站備用換流變進(jìn)行實(shí)際測試。

通過推廣應(yīng)用及試驗(yàn)，該套工具組可以達(dá)到以下預(yù)期成果：（1）可以實(shí)現(xiàn)多接口，多通道，異步數(shù)據(jù)整合的功能，通用性強(qiáng)；（2）通過擬合建模，完善多邊形油枕油位數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性，保證設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性；（3）完成SF6氣體壓力傳感器輸出電流范圍與后臺(tái)系統(tǒng)不匹配的整合變送，為變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)異步傳送提供解決方案。

5 結(jié)論

本文根據(jù)某站ABB換流變實(shí)際運(yùn)行工況下難以解決的缺陷問題提出的研究分析，經(jīng)過作者的努力，基于PLC編程研制多接口變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)異步采集變送器實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)功能，能從本質(zhì)上解決該站ABB換流變本體油枕油位及SF6氣體壓力傳感器遠(yuǎn)方就地顯示不一致的問題，也為后續(xù)變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)異步采集及傳送提供了實(shí)際案例，同時(shí)提供了因國內(nèi)外一次設(shè)備數(shù)據(jù)傳送與后臺(tái)控制保護(hù)系統(tǒng)不匹配的很好的解決方案。

[1]熊浩,孫才新,杜鵬,代姚,王謙.基于物元理論的電力變壓器狀態(tài)綜合評(píng)估[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2006(10).

[2]廖玉祥.一種電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合評(píng)估模型的研究[D].重慶大學(xué).2006.

[3]丁志鋒.智能變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學(xué).2012.

The multi-interface transformer status data asynchronous acquisition transmitter based on PLC program is developed

Zeng Wenlong
(China southern power grid co.,LTD.,guangzhou bureau,Guangzhou Guangdong, 510000)

The article based on programmable logic controller (PLC) in the MCU programming technology import model, developed an asynchronous data acquisition interface transformer transducer, completely solve the background part of transformer monitoring data acquisition problem, there is a big error in the background to the state of transformer on-line monitoring, data accurate and eliminate data change with different manufacturer transformer control caused by the incomplete matching transformer protection system state data acquisition of the problem of the great error

transformer; PLC programming; The transmitter; To develop