论文总字数：36521字

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 transformer，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 transformer based on PLC is presented in this paper．The device use siemens S7-200 PLC(CPU224)as controller, construct the cooling control system for transformer；the transformer 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，information display．The devices have been used in Pumei and Jiaomei 220kV transformer 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 transformer cooling device are satisfied．

KEY WORDS：transformer, cooling control system，PLC，negative feedback control

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题来源及研究目的与意义 1

1.2温控装置研究现状 2

1.3本毕业设计的具体工作 3

第二章 强迫油循环冷却及控制系统运行分析 4

2.1强油循环风冷却器及控制器的结构和工作原理 4

2.1.1风冷却器 4

2.1.2风冷控制装置 5

2.1.3现行大型变压器冷却装置的配置和特点 6

2.1.4风冷却器控制线路存在的问题 7

2.2大型油冷变压器发热和散热计算 7

2.2.1变压器损耗计算 8

2.2.2变压器散热方式 8

2.2.3变压器散热计算 10

2.3 本章小结 11

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

3.1.1对变压器的冷却装置的要求 12

3.1.2变压器温度限值 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 控制方法和策略研究 16

3.4.1变压器油温自动控制的控制方法 17

3.4.2 综合投、切控制策略 18

3.4.3按运行时间投切的控制方法 20

3.5 本章小结 21

第四章 冷却控制装置的硬件设计 22

4.1电气元件及在装置中的应用 22

4.1.1凝露温度监控器 22

4.1.2电动机保护器 23

4.1.3开关器件 23

4.2可编程序控制器 24

4.2.1可编程序控制器的输入输出 24

4.2.2可编程序控制器的选择 26

4.3装置电气连接 28

4.3.1电源监控和凝露温度监控部分电气接线 28

4.3.2冷却器电动机保护控制电气接线 30

4.3.3可编程序控制器的输入输出连接 31

4.4通讯连接 35

4.5本章小结 36

第五章 软件设计 37

5.1可编程序控制器编程 37

5.1.1软件总体设计 37

5.1.2电源和三侧开关处理 39

5.1.3投入计时处理、超时和切除计时处理 40

5.1.4投切判断和投切处理 41

5.1.5通讯处理 42

5.2上位机监视软件设计 43

5.2.1监视软件总体设计 43

5.2.2串口设置和打开 43

5.2.3线程的建立及串口数据的读取、解析和显示 46

第六章 结论和展望 48

6.1结论 48

6.2展望 48

致谢 50

参考文献 51

附录1 54

附录2 55

第一章 绪论

1.1课题来源及研究目的与意义

近年来，随着我国电力事业的飞速发展，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。变压器在运行中是会有损耗的，期中一种是空载损耗，它与负荷大小无关：而另一种是负载损耗，与负载电流的平方成正比。在变压器运行中产生，它的损耗将转换为热量散发出来，使变压器绕组与铁芯和变压器油温上升。变压器的温上升将影响它的带负荷能力，同时也会加速变压器绕组和铁芯所采用绝缘材料的老化，影响其使用寿命。变压器运行中所带负荷随时都会发生变化，这将使得变压器的损耗也随之发生变化，因此造成变压器油温的变化；同时不论是一年四季环境气温的变化，或是每天昼夜气温的变化，也都会造成变压器油温的变化。电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。电力变压器是电力系统运行的核心设备之一，因此，电力变压器安全可靠的运行是电力系统正常运行的根本保障^[1]。

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。且由于无法和控制室联系，所以无法实现变压器的无人控制，增加了运行成本。变压器温控器总存在一些问题，如测温误差大、抗干扰能力差等，这些都是在工程界非常棘手的问题。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发展。随着单片机技术的不断发展，温度控制器正向单片集成化、智能化的方向迅速发展。针对电力变压器在运行过程中存在的问题，可以采用的智能温度控制系统，实现温度的自动采集、显示、风机的顺序起停。

1.2温控装置研究现状

目前国内运行的电力变压器冷却及其控制装置现状的分析和研究[14]。文献分析了我国大型电力变压器冷却装置配置情况、运行特点和对变压器运行的影响，电力负荷变化和环境气温变化造成的变压器运行中温度变化和对变压器运行影响的分析。

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