plc在变压器冷却控制系统中的作用毕业论文(编辑修改稿)

plc在变压器冷却控制系统中的作用毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

法与研究目的 本课题的研究方法通过西门子 PLC 采集变压器油温等信号，通过 PLC CPU 的运算实现风机的投退数量，并将相应的信息传给上位 PC 机和当地机，完成整套主变压器的自动冷却控制。 本课题目的 利用西门子 PLC S7200 系列实现大型变压器的冷却系统控制，它是整个控制系统的核心，作为现场前置机，采集变电所的变压器负荷、油面温度的信息，与智能仪表通信，获取信息， 最后输出。 该系统由两套电源供电，实现不间断供电，当工作电源出故障后，备用电源投入；有自动和手动两套控制方法，工作时互不干扰，根据温度的变化来自动投入相应数量的风机，保证变压器的良好冷却，又能减少投入风机的数量。 此外还实现当地监控和远程监控的功能。 本文的主要工作： 西安交通大学网络教育学院论文 （ 1）收集现运行变压器冷却及控制系统的运行资料，分析大型变压器冷却器及其控制装置运行中存在的问题和不足。 （ 2）针对现运行装置的问题和不足完成对变压器冷却控制装置的功能设计和冷却控制装置的结构设计。 （ 3）完成可编程序控制器的输入输出分配和冷却控 制装置的原理图设计及接线图设计。 （ 4）实现上位机与 PLC 的通信，实现对冷却及控制系统的远方监视。 （ 5）程序的调试及现场运行情况的分析。 Equation Chapter (Next) Section 1 2 主变压器冷却控制系统原理 5 2 主变压器冷却控 制系统原理 冷却 控制原理 主变压器冷却控制 的 原理 框图如 图 21 所示： 图 21 主变压器冷却控制原理 框图 变压器冷却控制装置的控制功能通过电源监测控制、冷却器投切保护、凝露温度监控、就地控制与显示、通讯、上位计算机监视六个功能块实现。 （ 1）电源监视控制模块：有两个断路器控制电源的投切，将两路电源的故障信号和断路器辅助节点所反映的电源工作状态信号送入 PLC，经 PLC 综合判断产生控制电源投切的控制命令，由断路器执行电源投切动作。 （ 2）冷却器投切保护模块。 模块采用交流接触器控制冷却器的投入和切除， PLC采集变压器温度信号、运行状态信号、交流接触器状态信号，由 PLC 根据这些信号判断并产生投切冷却器的控制命令，由交流接触器执行投切动作。 （ 3）凝露温度监控模块。 采集环境温湿度信号送给 PLC，温度达到定值则散热，湿度达到定值，启动箱内的加热装置。 （ 4）就地控制和显示模块。 可以选择“手动”或“自动”投切冷却器；选择主备电源；同时显示电源和风冷却器组等信息。 （ 5）通讯模块。 完成与上位 PC 机的通讯，将变压器、冷却器等运行信息、故障信息传送到上位计算机。 （ 6）上位计算机监视模块。 将采集到的变压器、冷却器的运行信息 、故障信息在上位计算机动态显示和故障报警。 西安交通大学网络教育学院论文 变压器油温自动控制方法 油温自动控制系统框图如图 22 所示，控制系统以变压器顶层油温作为被控量；PLC 作为控制器；交流接触器作为执行机构；冷却装置作为被控对象；温度继电器作为变送器；将引起变压器油温变化的变压器负荷和环境温度看作控制系统的外部扰动。 图 22 主变压器冷却控制原理 框图 本装置采用的断续反馈控制系统的特点是系统对被控对象的控制作用不连续，被控量最终不能稳定在某一定值而是一个值的范围。 对变压器温度自动控制系统而言只能按组投切冷却器实现对温度的控制，所以难以实现对变压油温的定值控制，只能使其维持在一个温度范围内。 变压器油温变化通过温度继电器采集送入到可编程控制器，可编程序控制器根据一定的控制策略产生控制冷却器投切的控制决策输出，控制决策通过接触器实现对冷却器组的投切，通过冷却器组的投切控制变压器油温的变化。 冷却器组运行 控制原理 （ 1）启停的条件是变压器的温度和电流，其温度测量值可表示为： 6/6121  i iNkk （ 21） 式中 k1 为变压器实际温度转化为模拟量比例系数 k2 为 PLC 数模转化比例系数 Ni 为变压器温度离散测量值 对测量值θ进行平滑处理后，可将变压器的温度分为几个不同的区域。 在每个区域，根据温度变化值是上升还是下降的趋势，并考虑机组的启停时间和实际系统的工况形成冷却器组运行综合控制解析式 ：  T （ 22） t=β (23) 式中Δθ —— 变压器温度 2min 变化率，℃ 2 主变压器冷却控制系统原理 7 t—— 冷却器组启停延时时间， min α、β —— 可调因子，根据变压器的容量、温度范围、温度变化率、散热条件和冷却器组功率及运行经验综合考虑取值。 Δθ值的大小直接反映了变压器负载变 化的大小。 当变压器负载突然急剧增大时，会引起变压器温度的急速上升，Δθ也会随之急剧增大；但当变压器负载突然降低是，因变压器的散热不会象发热那样快，Δθ只能缓慢降低。 因此，反映变压器温度变化率也即变压器负载变化情况的调节系数α和启停冷却器的时间系数β就要适时改变。 这样，当变压器的温度还没到达规定值时，就会因变压器温度的上升趋势使冷却器组提前投入；同样当变压器温度在下降阶段充分冷却后，才能关闭冷却器组。 否则过早关闭冷却器组会使变压器温度再次上升引起冷却器组频繁启停。 滞后投入冷却器组会使变压器温度急剧上升。 （ 2）根据各冷却器组累积运行的时间，选择累积运行时间最小的投入运行。 以温度综合表达式控制的冷却器的组数。 当式（ 22） T 在一定范围时，启动相应的冷却器组，至于启停哪几组决定于每个冷却器组目前累积运行时间的统计和排序。 在排序中当冷却器组连续运行一定时间后发出一个重新排序切换命令，使冷却器组轮流工作，均衡使用。 同样，当有冷却器组投退或故障时也发一个重新排序切换命令，尽快启动好冷却器组和退出故障或需检修冷却器组，并将退出或故障冷却器组当前累积运行时间值，以备再恢复运行时使用。 （ 3）冷却机组的自适应保护 为克服传统冷却控制装置热继电器保护方法存在的缺陷、有人采用自适应保护原理，使冷却器组保护、电源缺相保护和出口时间保护的整定值，随冷却器组运行状况和故障类型的实际情况而改变，可表示为： I=λ IN （ 24） Tp=ζ t （ 25） Pi=0 （ 26） 式中 I—— 电流定制， A Tp—— 时间定值， s IN—— 冷却机组额定电流， A Pi—— 电源三相电压逻辑量（ 1， 0。 i=A1， B1， C1， A2， B2， C2） λ、ξ —— 调整系数 为使保护的定值按上式变化， PLC 实时在线检测冷却器组和供电电源的每相电流、变压器温度和运行冷却器组数，然后根据冷却器组运行状况、故障类型、变压器湿度和电源状态等实时确定相应的调整系数λ、ξ。 如电源缺相，在冷却器组运行时发生这种故障其判据为： （ 1）一个开入逻辑量 Pi=0； （ 2） x，λ =， C 为运行冷却器组数，即电源回路该相总电流小于运行冷却器西安交通大学网络教育学院论文 组总额定电流的 50%； （ 3）连续判断ξ = 后确定，尽快投入另一路电源。 在无冷却器组运行时发生这种故障，以条件（ 1）、（ 3）判定。 同样对于冷却器过载故障： （ 1） I≥ ID2。 过载程度λ =—— ； （ 2） 过载允许时间λ≥ 60r（ 3930A） ， r 根据不同季节与冷却器组发热积累值自动调整，确保冷却器组充分发挥潜能。 Equation Chapter (Next) Section 1 3 冷却控制装置的硬件设计 9 3 冷却控制装置的硬件设计 电气元件及在装置中的应用 凝露温度监控器 凝露温度监控器是监视工作环境湿度、温度，当湿度、温度达到设定值能启动用户连接的宁洛负载和控温负载的一种仪器。 本文的冷却控制装置采用 LWK2(TH)型凝露温 度监控器，电气连接如图 31 所示： 图 31 凝露温度监控器 凝露温度监控器的端子 2 连接温度传感器， 6 连接凝露温度传感器， 4连接控温负载， 8 连接凝露负载， 1 12 连接交流 220V 电源。 在冷却控制装置中凝露温度监控器监视环境的温度、湿度，有凝露产生的可能时， 启动装置箱体内的加热装置，同时将“凝露”信号送到 PLC 用于判断启动冷却器；当温度超过设定值，将装置箱内风扇启动，为控制装置散热。 电动机保护器 变压器冷却控制装置采用 GDH 系列电动机保护器与自动空气开关组合实现对电动机的缺相、过负荷、堵转和短路保护。 GDH 系列电动机保护器集缺相、过流、堵转保护为一体，具有工作灵敏可靠、安装方便、故障率低等优点，是替代热继电器实现电动机保护的理想换代产品。 开关器件 变压器冷却控制装置中要用到断路器、接触器、空气开关、转换开关等。 西安交通大学网络教育学院论文 装置选用继电器和开关的名称和型号规格如下： 断路器， NS100， 3P， AC380V 接触器， LC1， 32A， AC220V 信号继电器， DX8, 中间继电器， MAX DC220V 熔断器， RT1832， 32A 转换开关， LW515D7612/9 由于器件较多，不一一列出，结合具体的实现电路介绍其在变压器冷却控制装置中的使用和作用。 可编程控制器 在以 PLC 为核心的变。