基于PLC的电力变压器冷却控制装置的研究

下载后可任意编辑 毕业设计说明书(论文) 基于PLC的电力变压器 冷却控制装置的讨论 2024年06月 南 京 摘要 针对目前运行的大型电力变压器冷却控制装置存在的控制回路复杂、可靠性低、故障率高、控制误差大等问题，提出并研制了一种新型的变压器强迫油循环风冷控制装置。装置以西门子S7-200(CPU224)型PLC作为控制器构建了变压器冷却控制系统；系统以变压器顶层油温为被控量，提出了有差值裕度的投、切温度阀值的控制策略；提出了按冷却器的持续运行和累积运行时间自动均衡投切冷却器的控制方法；此外装置还具有通信及远方监视、故障定位、信息显示等功能。目前，装置已经在福建漳州莆美、角美220kV变电站投入使用。运行表明，该装置可靠性高、控制精确、并能延长冷却器组寿命，满足了大型变压器冷却控制装置智能化控制的要求。 关键字：变压器，冷却控制系统，可编程序控制器，负反馈控制 Abstract To the problem exit in the cooling control device for large capacity transer，such as the complicated control circuit，low reliability, high fault rate，large control error, the principle and implementation of a cooling control device for forced oil-circulated large capacity transer based on PLC is presented in this paper．The device use siemens S7-200 PLC(CPU224)as controller, construct the cooling control system for transer；the transer temperature as the control system’s controlled variable，use control strategy of switch on and off value，which have margin in them，combine the accumulate operating time and continual operating time of cooling units，realize balanced，integrated auto control of cooling device．Beside this，the device has other functions such as，communication and remote surveillance，fault locating，ination display．The devices have been used in Pumei and Jiaomei 220kV transer substation．Zhangzhou．Fujian province．The results of operations show that the device is of high operation reliability, accurate control．Can prolong the service life of the cooling unit．The requirements of the intelligent control for large capacity transer cooling device are satisfied． KEY WORDS：transer, cooling control system，PLC，negative feedback control 下载后可任意编辑 目录 摘要I AbstractII 第一章 绪论2 1.1课题来源及讨论目的与意义2 1.2冷却控制装置讨论现状3 1.3本毕业设计的具体工作4 第二章 强迫油循环冷却及控制系统运行分析5 2.1强油循环风冷却器及控制器的结构和工作原理5 2.2大型油冷变压器发热和散热计算8 第三章 冷却控制装置的功能和控制方法12 3.1电力变压器运行规程中关于冷却控制的规定12 3.2变压器冷却控制装置的功能设计13 3.3冷却控制装置功能模块设计14 3.4 控制方法和策略讨论16 第四章 冷却控制装置的硬件设计21 4.1电气元件及在装置中的应用21 4.2可编程序控制器23 4.3装置电气连接26 4.4通讯连接33 第五章 软件设计35 5.1可编程序控制器编程35 5.2上位机监视软件设计40 第六章 结论和展望45 6.1结论45 6.2展望46 参考文献47 附录1 英文文献翻译50 附录2 英文文献原文61 第一章 绪论 1.1课题来源及讨论目的与意义 在输变电系统中，变压器是实现电能转换的最基本、最重要的设备，对供电可靠性有着重大的影响。变压器在运行中是有损耗的，一种是空载损耗，它与负荷大小无关：另一种是负载损耗，与负载电流的平方成正比。变压器运行中产生的损耗将转换为热量散发出来，使变压器绕组、铁芯和变压器油温上升。变压器的温升影响它的带负荷能力，同时会加速变压器绕组和铁芯所采纳绝缘材料的老化，影响它的使用寿命。变压器运行中所带负荷随时都在发生变化，这将使变压器的损耗也随之发生变化，从而造成变压器油温的变化；同时不管是一年四季环境气温的变化，还是每天昼夜气温的变化，也都造成了变压器油温的变化。为了保证变压器安全，稳定，经济的运行，要随时检测变压器的油温并由冷却控制装置控制冷却器组运行来控制变压器油温的变化，使其油温维持在一个固定的范围内。但目前大型电力变压器的冷却控制仍然主要采纳传统的继电式控制方式，这种控制方式存在许多弊端：控制回路接线复杂、可靠性差、故障率较高、维护工作量大，例如漳州电业局角美变电站、莆美变电站和总山变电站的5台强迫油循环风冷变压器在2001年至2024年期间，共出现冷却控制系统的问题56次，其中热耦继电器损坏14条次，接触器的损坏26条次，元器件接头的发热7条次，其他缺陷9条次；冷却器组设定的“工作”、“辅助”、 “备用”3种运行方式不能进行在线调整，造成冷却器运行不均衡，影响冷却器组使用寿命，同时不利于节能；变压器负荷波动较大造成变压器油温变化时，因采纳温度硬触点控制，造成冷却器组频繁启停，降低了冷却器组的使用寿命，同时加重了油流带电现象；不能对冷却器风扇、油泵电动机提供完善的保护。继电式控制装置因控制系统故障而使变压器冷却系统带病运行，严重地影响了变压器的可靠运行，已不适应于现如今电网的进展。 本课题针对存在的问题提出并研制了基于PLC的大型变压