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PLC在干式变压器温度联网监测中的应用

2012-06-26 15:55
Radow
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1 引言

  干式变压器以其具有防火阻燃、安装环境简洁、日常维护方便和结构简单等优点,逐渐在电力系统中得到广泛应用。负载变化绕组超温是干式变压器故障的主要原因。为了提高电力系统运行的可靠性和延长干式变压器的使用寿命,应该对干式变压器的温度进行实时监控。变压器过载运行会使温度升高,加快变压器绝缘的老化过程,降低变压器的使用寿命。据研究统计,绝缘工作时的温度每升高8度,其寿命会减少一半。

2 系统分析

  2.1 超温原因

  变压器的温升主要由铁损和铜损产生。变压器铁芯发热的主要原因是磁滞损耗、涡流损耗和绕组的传导热量。当变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁心流动,因为铁心本身也是导体,在垂直于磁力线的平面上就会感应电势,这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流,形成“涡流”。这个“涡流”使变压器的铁损耗增加,并且使变压器的铁心发热,变压器的温升增加。绕制变压器需要用铜导线,这些铜导线存在着直流电阻,电流流过时会消耗一定的功率,这部分损耗往往变成热量而消耗,使绕组发热。

  2.2 控制要求

  为能对变压器的温度进行实时监测和控制,要求设计的系统能对多台变压器的绕组和铁心温度进行测量,实时在hmi上显示,并能对数据进行分析,一旦温度超出设定最高温度时进行声光报警,达到极限设定温度时自动切除负荷进行保护。当温度达到强制散热设定值时,启动风扇进行强制散热。服务器能对变压器的温度进行记录,并能生成曲线图,随时能为技术人员提供查询。

3 系统设计

  该系统主要由温度采集传送单元、i/o模块、plc、服务器、网络与数据通讯等部分组成,如图1所示。

  3.1 温度采集单元

  采用热电阻cu100对变压器绕组和铁心温度进行测量。热电阻是利用物质在温度变化时,其电阻也随着发生变化的特征来测量温度。测量范围0~150℃,r0=100ω。

  3.2 人机界面(hmi)

  人机界面用来显示每台变压器的温度,并可以方便的设置系统的参数,如报警温度值,切除负荷温度值,启/停风扇温度值等参数。可以实时查看每台变压器的绕组和铁心的温度,并可以显示变压器负荷和温度关系曲线。必要时还可通过hmi上的按钮,手动启/停风机,消除报警及切除负荷等操作。在服务器上,记录着各种报警信息及故障发生时的各相温度值、时间等信息,可按时间条件进行查询,并根据需要进行打印和负荷图表输出。该系统中的数据采集处理、风机运行和故障报警由plc和hmi通过编制的相应程序来完成。

  3.3 远程i/o模块

  温度信号的采集和风扇的开启通过远程i/o模块来实现。温度信号采集采用模拟量输入模块sm431模块(订货号为6es7431-1kf10-0ab0)。该模块能对电阻进行测量,分辨率为13位,模拟量部分与cpu隔离,无需外部电源。对该模块的模拟量的读取可以在step7中用fc105功能块读出。该模块通过profibus网络与plc相连,把所采集的温度信号转化为数字量送往plc。输出模块采用数字量输出sm422模块(订货号为6es7422-1hh00-0aa0),16点输出,隔离为8组,每2通道1组,输出电流5a,额定负载电压230v。

 

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