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PLC在干式變壓器溫度聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1 引言

　　干式變壓器以其具有防火阻燃、安裝環(huán)境簡(jiǎn)潔、日常維護(hù)方便和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，逐漸在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。負(fù)載變化繞組超溫是干式變壓器故障的主要原因。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和延長(zhǎng)干式變壓器的使用壽命，應(yīng)該對(duì)干式變壓器的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。變壓器過(guò)載運(yùn)行會(huì)使溫度升高，加快變壓器絕緣的老化過(guò)程，降低變壓器的使用壽命。據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，絕緣工作時(shí)的溫度每升高8度，其壽命會(huì)減少一半。

2 系統(tǒng)分析

　　2.1 超溫原因

　　變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生。變壓器鐵芯發(fā)熱的主要原因是磁滯損耗、渦流損耗和繞組的傳導(dǎo)熱量。當(dāng)變壓器的初級(jí)繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動(dòng)，因?yàn)殍F心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，形成“渦流”。這個(gè)“渦流”使變壓器的鐵損耗增加，并且使變壓器的鐵心發(fā)熱，變壓器的溫升增加。繞制變壓器需要用銅導(dǎo)線，這些銅導(dǎo)線存在著直流電阻，電流流過(guò)時(shí)會(huì)消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消耗，使繞組發(fā)熱。

　　2.2 控制要求

　　為能對(duì)變壓器的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能對(duì)多臺(tái)變壓器的繞組和鐵心溫度進(jìn)行測(cè)量，實(shí)時(shí)在hmi上顯示，并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一旦溫度超出設(shè)定最高溫度時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，達(dá)到極限設(shè)定溫度時(shí)自動(dòng)切除負(fù)荷進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)溫度達(dá)到強(qiáng)制散熱設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制散熱。服務(wù)器能對(duì)變壓器的溫度進(jìn)行記錄，并能生成曲線圖，隨時(shí)能為技術(shù)人員提供查詢。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)主要由溫度采集傳送單元、i/o模塊、plc、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通訊等部分組成，如圖1所示。

　　3.1 溫度采集單元

　　采用熱電阻cu100對(duì)變壓器繞組和鐵心溫度進(jìn)行測(cè)量。熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來(lái)測(cè)量溫度。測(cè)量范圍0~150℃，r0=100ω。

　　3.2 人機(jī)界面（hmi）

　　人機(jī)界面用來(lái)顯示每臺(tái)變壓器的溫度，并可以方便的設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)，如報(bào)警溫度值，切除負(fù)荷溫度值，啟/停風(fēng)扇溫度值等參數(shù)?？梢詫?shí)時(shí)查看每臺(tái)變壓器的繞組和鐵心的溫度，并可以顯示變壓器負(fù)荷和溫度關(guān)系曲線。必要時(shí)還可通過(guò)hmi上的按鈕，手動(dòng)啟/停風(fēng)機(jī)，消除報(bào)警及切除負(fù)荷等操作。在服務(wù)器上，記錄著各種報(bào)警信息及故障發(fā)生時(shí)的各相溫度值、時(shí)間等信息，可按時(shí)間條件進(jìn)行查詢，并根據(jù)需要進(jìn)行打印和負(fù)荷圖表輸出。該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集處理、風(fēng)機(jī)運(yùn)行和故障報(bào)警由plc和hmi通過(guò)編制的相應(yīng)程序來(lái)完成。

　　3.3 遠(yuǎn)程i/o模塊

　　溫度信號(hào)的采集和風(fēng)扇的開(kāi)啟通過(guò)遠(yuǎn)程i/o模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。溫度信號(hào)采集采用模擬量輸入模塊sm431模塊（訂貨號(hào)為6es7431-1kf10-0ab0）。該模塊能對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量，分辨率為13位，模擬量部分與cpu隔離，無(wú)需外部電源。對(duì)該模塊的模擬量的讀取可以在step7中用fc105功能塊讀出。該模塊通過(guò)profibus網(wǎng)絡(luò)與plc相連，把所采集的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送往plc。輸出模塊采用數(shù)字量輸出sm422模塊（訂貨號(hào)為6es7422-1hh00-0aa0），16點(diǎn)輸出，隔離為8組，每2通道1組，輸出電流5a，額定負(fù)載電壓230v。