黃昌威

（廣東電網(wǎng)公司佛山供電局,廣東佛山,528000）

目前在國(guó)內(nèi)針對(duì)220KV 及其以上的變電站電壓器通常采用的是一種強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷冷卻方式，該冷卻系統(tǒng)通常是由數(shù)組控制裝置和冷卻器共同組成，每組當(dāng)中包含著1 太油泵、1 組散熱片和2 臺(tái)風(fēng)扇，其具體的工作原理是當(dāng)變壓器在被投入進(jìn)行使用的時(shí)候，其冷卻器也同時(shí)被投入使用。變壓器的負(fù)荷電流和其中的油溫大小的不同，其投入運(yùn)行的冷卻器也不相同。因此，對(duì)該裝置進(jìn)行研究，對(duì)保障我國(guó)電力系統(tǒng)的智能化具有重要的推動(dòng)作用。

1 傳統(tǒng)變壓器冷卻系統(tǒng)缺陷

傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制裝置則主要是由接觸器、時(shí)間繼電器、中間繼電器等組成，其對(duì)油溫和變壓器負(fù)荷電流的設(shè)置通常都是通過(guò)硬件直接來(lái)進(jìn)行，而不能進(jìn)行在線的設(shè)定與修改，同時(shí)也不能將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)中心。從元器件構(gòu)造方面，傳統(tǒng)變壓器冷卻系統(tǒng)接線復(fù)雜、元件多，從而使其發(fā)生故障的頻率較高。其中交流接觸器則長(zhǎng)期帶點(diǎn)運(yùn)行，因運(yùn)行的環(huán)境比較差，從而導(dǎo)致其接點(diǎn)發(fā)生燒結(jié)及線圈燒毀的問(wèn)題時(shí)常發(fā)生，同時(shí)因年久問(wèn)題，也給維修工作帶來(lái)了很大的問(wèn)題。而除上述的原因以外，因?yàn)槠洳痪邆浼皶r(shí)通信的功能，一旦發(fā)生機(jī)械故障，則會(huì)延誤對(duì)裝置的修復(fù)，使得變壓器不能科學(xué)投入運(yùn)行，并在一定的程度縮短變壓器的使用的壽命，給整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)潛在的隱患。

2 新型變壓器冷卻系統(tǒng)智能監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖

根據(jù)變壓器冷卻系統(tǒng)的功能分析，將該智能冷卻監(jiān)控系統(tǒng)功能分為電源電流采集、冷卻器投切保護(hù)、油溫溫度監(jiān)控、就地控制與顯示、遠(yuǎn)程通信、上位計(jì)算等模塊構(gòu)成，其具體的整體框架如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)

其中，電源監(jiān)視控制則主要是由小型的電壓繼電器對(duì)兩路獨(dú)立的電源狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，從而判斷整個(gè)電路是否存在缺相，并由兩個(gè)不同的斷路器控制電源進(jìn)行投切。在探測(cè)到兩路電源中存在故障之后，其將故障信號(hào)和斷路器輔助接點(diǎn)上所反映出來(lái)的工作狀態(tài)信號(hào)傳送給可編程序的控制器，在經(jīng)過(guò)可編程序控制器的綜合判斷之后，對(duì)系統(tǒng)做出投切的控制命令，并最終由斷路器進(jìn)行執(zhí)行。

冷卻器保護(hù)系統(tǒng)則采用交流接觸器來(lái)對(duì)冷卻器進(jìn)行投切，自動(dòng)的空氣開(kāi)關(guān)與電動(dòng)機(jī)保護(hù)器相互之間進(jìn)行配合進(jìn)行使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)其中的潛油泵電動(dòng)機(jī)和風(fēng)扇短路、缺相和過(guò)載等進(jìn)行保護(hù)?？删幊炭刂破鲃t主要對(duì)變壓器的溫度、狀態(tài)和油流繼電器、空氣開(kāi)關(guān)和交流接觸器的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行采集，并通過(guò)對(duì)新阿紅的綜合判斷，有交流接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)動(dòng)作的投切。

溫度監(jiān)控則主要是由溫度傳感器構(gòu)成。通過(guò)對(duì)周圍環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在溫度達(dá)到一定設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)的之后，傳感器會(huì)將相應(yīng)的信號(hào)直接傳輸給可編程控制器，通過(guò)該控制器的動(dòng)作對(duì)變壓器風(fēng)冷卻器進(jìn)行投運(yùn)。而當(dāng)空氣中溫度在達(dá)到設(shè)定的值后，控制裝置會(huì)啟動(dòng)冷卻控制的裝置，對(duì)箱體內(nèi)進(jìn)行加熱，從而使得整個(gè)形體中保持干燥的環(huán)境。在溫度達(dá)到設(shè)定值后會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)裝置內(nèi)風(fēng)扇，給控制裝置進(jìn)行散熱。

控制功能主要是分為手動(dòng)/自動(dòng)與遠(yuǎn)程/就地模式。其中手動(dòng)則通過(guò)人工對(duì)其中的投切冷卻器進(jìn)行控制；手動(dòng)會(huì)故障信號(hào)進(jìn)行復(fù)位。自動(dòng)則是通過(guò)PLC 技術(shù)，結(jié)合不同的控制策略所自動(dòng)控制的方法；遠(yuǎn)程/就地則是不同控制地點(diǎn)的切換。同時(shí)顯示器則對(duì)發(fā)生的各種故障進(jìn)行顯示，包括溫度、過(guò)流等。

遠(yuǎn)程通信則主要通過(guò)PLC 上RS485 口實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)的通信，并定期將冷卻器、變壓器和冷卻控制裝置的相關(guān)運(yùn)行信息、故障信號(hào)等通過(guò)該串口直接上傳給計(jì)算機(jī)。同時(shí)其也可以接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的相關(guān)信息。

在該設(shè)計(jì)當(dāng)中，可編程控制是該裝置的核心，也是其中樞。通過(guò)該裝置內(nèi)部對(duì)電源、電流等數(shù)據(jù)的采集，將其傳送帶該程序模塊進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)，并通過(guò)控制功能實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)不同故障信號(hào)的處理，以此達(dá)到對(duì)變壓器的全天候監(jiān)控。

3 可編程控制器流程設(shè)計(jì)

結(jié)合系統(tǒng)的功能需求，其整體的流程設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖2 PLC 可編程控制器流程設(shè)計(jì)

其具體的流程則為首先對(duì)該P(yáng)LC 硬件進(jìn)行初始化操作，對(duì)其從停止到運(yùn)行的整個(gè)完整的周期進(jìn)行初始化的操作，在完成后即可對(duì)其進(jìn)行通訊設(shè)置；同時(shí)在對(duì)程序進(jìn)行初始化的過(guò)程中會(huì)用到包括計(jì)數(shù)器、故障標(biāo)志位、持續(xù)運(yùn)行時(shí)間、累積運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)區(qū)、定時(shí)器等。

在對(duì)電源進(jìn)行處理之后，根據(jù)“主”“輔”電源選擇標(biāo)志的輸入，并根據(jù)電源的狀態(tài)和其投入的狀態(tài)進(jìn)行綜合的判定，從而置位其相應(yīng)的輸出為，以此為冷卻裝置提供電源，而如果沒(méi)有電源的投入，則自動(dòng)跳轉(zhuǎn)為停止處理；如果有，則進(jìn)行三側(cè)開(kāi)關(guān)的處理。核心控制器對(duì)三側(cè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)輸入進(jìn)行檢測(cè)，三側(cè)開(kāi)關(guān)由無(wú)效變成為有效的時(shí)候，程序則會(huì)自動(dòng)延時(shí)，并在去復(fù)位后顯示“允許投切”，而延時(shí)的最重要的目的則是讓變壓器停止工作，使得冷卻器工作一段時(shí)間，從而充分使得變壓器能夠冷卻，“允許投切”再由無(wú)效變?yōu)樘岣咧撂幚?；而其中的三?cè)開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)為無(wú)效，則表示變壓器在正常工作，并置位“允許投切”的標(biāo)志位。

如果其投切成功，接下來(lái)則對(duì)其控制進(jìn)行判斷，如處于停止，則跳轉(zhuǎn)到停止的處理狀態(tài)；如為手動(dòng)，則條狀到超時(shí)處理；如為自動(dòng)則運(yùn)行到“首次投入”，而在該狀態(tài)是指冷卻器的工作由手動(dòng)或者是停止切換為自動(dòng)；同時(shí)，如果為首次投入，則需要對(duì)其進(jìn)行初始化的投切處理，在一定的時(shí)間間隔之后，以此則投入5 組不同的冷卻器；否則則直接進(jìn)行投入計(jì)時(shí)的處理。

在投入到計(jì)時(shí)處理之后，包括投入或者是切斷兩部分的判斷。當(dāng)PLC 在采用定時(shí)器結(jié)合計(jì)數(shù)器的時(shí)候，其冷卻器在開(kāi)始投入的時(shí)候則開(kāi)始計(jì)時(shí)，而在冷卻器進(jìn)行切除的時(shí)候，則需要對(duì)本次運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行累加，并將其存儲(chǔ)到時(shí)間存儲(chǔ)區(qū)。而對(duì)投、切的判斷，則主要是依靠PLC 的溫度設(shè)置的值來(lái)進(jìn)行投切的判斷：當(dāng)在運(yùn)行的時(shí)候達(dá)到設(shè)定的值的時(shí)候，則需要進(jìn)行一次切處理，并將計(jì)時(shí)的時(shí)間達(dá)到的冷卻器進(jìn)行切除；溫度傳感器在接通并持續(xù)超過(guò)系統(tǒng)自身所設(shè)定的時(shí)間之后，則進(jìn)行投操作，并將無(wú)故障的冷卻器全部投入到其使用中。

針對(duì)投處理則主要是在其停止運(yùn)行的冷卻器當(dāng)中去選取累計(jì)時(shí)間運(yùn)行最短的，而切處理則是對(duì)其運(yùn)行持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的冷卻器進(jìn)行復(fù)位，并進(jìn)行投冷卻器輸出。同時(shí)在該過(guò)程中，還必須確保其油溫的穩(wěn)定，從而避免出現(xiàn)反復(fù)的投切。

當(dāng)通過(guò)上述的數(shù)據(jù)在采集后，通過(guò)PLC 的綜合評(píng)判，并結(jié)合油溫、電流等數(shù)據(jù)，將其評(píng)判的結(jié)果傳送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位當(dāng)中。在經(jīng)過(guò)判斷后，冷卻器則全部停止運(yùn)行，并通過(guò)通信將相關(guān)的信息傳送給主機(jī)，并通過(guò)手動(dòng)或者是自動(dòng)進(jìn)行處理。

總之，智能化監(jiān)控處理將隨著電力的發(fā)展在不斷的推廣，從而使得在偏遠(yuǎn)山區(qū)的變電站能夠通過(guò)無(wú)人的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站變壓器的智能監(jiān)控和故障處理，以此更好地促進(jìn)對(duì)電力系統(tǒng)的管理和發(fā)展。

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