基于PLC的变压器风冷控制系统的研究与设计

论文摘要

电力是重要的二次能源,关系国民经济发展的命脉。电力变压器作为电力系统和广大企业用户广泛应用的电气设备,联络电网,把供电网络的电压转换为用电设备或装置直接使用的电压,在电力输送、分配和使用过程中发挥着核心关键作用,而变压器风冷控制系统则是保证其安全正常运行的重要部分。传统变压器风冷控制箱为20世纪60年代的技术水平,由于控制系统主要由机械触点逻辑电路实现,安全隐患多,自动化程度低,不能适应当今无人值守变电站的需要,因此改进原系统的设计方案势在必行。本文针对传统变压器风冷控制系统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风冷控制系统。新型系统以西门子S7—200型可编程序控制器(PLC)为核心,实现了完整的变压器风冷控制系统功能。系统以变压器顶层油温及负荷等参数作为被控量,提出了有差值裕度的投、切温度阀值的控制策略;提出了按风冷装置(油泵、风扇)的累计运行时间和累计停止时间自动均衡投切风冷装置的控制方法;此外,该系统还具有通信、远方监视控制、故障定位等功能。另外,主回路选用无触点交流固态继电器代替交流接触器控制风冷装置的投切,选用电动机保护器代替热继电器以实现对风扇和潜油泵电机的保护。固态继电器具有关断速度快,避免触点烧坏,导致风机停运等特点,而电动机保护器集缺相、过流、堵转保护为一体,具有工作灵活可靠、安装方便、故障率低等优点。新型系统可克服传统变压器风冷控制系统逻辑控制功能低下、不便扩展、易发生接触不良等弊端,其功能完善、易于扩展、便于维护、运行安全可靠,实现了风冷控制系统的智能化,是传统变压器风冷控制系统的理想替代产品。该系统的广泛应用,对于缓解日益加剧的能源资源危机,促进资源的合理、有效配置,降低环境噪声污染,推动社会经济持续、快速、健康发展,将具有深刻的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景与选题意义
• 1.2 论文的主要工作
• 第二章 变压器的发热及冷却原理
• 2.1 变压器的发热过程
• 2.2 变压器的散热形式和冷却方式
• 2.2.1 变压器的散热形式
• 2.2.2 变压器的散热计算
• 2.2.3 变压器的冷却方式
• 2.2.4 强油循环风冷却器的结构和工作原理
• 2.3 变压器冷却方式的选择
• 第二章 变压器风冷控制系统的设计方案
• 3.1 电力变压器运行规程中风冷控制的规定
• 3.2 传统变压器风冷控制系统的工作原理
• 3.3 基于 PLC的变压器风冷控制系统的工作原理
• 3.3.1 变压器风冷控制系统主要功能模块的实现方法和作用简介
• 3.3.2 变压器风冷控制系统的主要功能
• 3.4 控制方法和策略研究
• 3.4.1 变压器油温自动控制的控制方法
• 3.4.2 综合投切控制策略
• 3.4.2.1 控制策略原理
• 3.4.2.2 控制参数的整定
• 3.4.3 按运行时间投切的控制方法
• 第四章 变压器风冷控制系统的硬件设计
• 4.1 变压器风冷控制系统的硬件设计
• 4.1.1 动力电源切换回路的原理及接线
• 4.1.2 主回路的硬件设计
• 4.1.2.1 主要元器件的选用
• 4.1.2.2 主回路的原理及接线
• 4.1.3 控制回路的硬件设计
• 4.1.4 PLC逻辑控制回路的硬件设计
• 4.1.4.1 可编程序控制器的输入输出
• 4.1.4.2 可编程序控制器的选择
• 4.1.4.3 PLC逻辑控制回路的原理及接线
• 4.1.5 变压器保护控制原理及接线图
• 4.1.6 现场监视回路的硬件设计
• 4.1.7 系统中温湿度的控制
• 4.2 通讯连接
• 第五章 变压器风冷控制系统的软件设计
• 5.1 变压器风冷控制系统的软件设计
• 5.1.1 主程序的设计
• 5.1.2 子程序的设计
• 5.2 通讯处理
• 5.2.1 PPI通讯方式
• 5.2.2 输入输出地址分配表
• 5.3 上位机软件设计
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表