有載分接開關(guān)在線凈油裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李健 王通達(dá) 徐鯨民 莊涵汀

摘 要：變壓器是煤礦電力系統(tǒng)的重要組成部分，有載開關(guān)又是變壓器的重要部件，有載開關(guān)主要依靠變壓器油保證觸頭間絕緣性能，變壓器油的品質(zhì)對(duì)于變壓器運(yùn)行安全至關(guān)重要。變壓器油在運(yùn)輸、灌裝、使用過(guò)程中由于外界侵入和電化學(xué)反應(yīng)，油的品質(zhì)會(huì)下降，影響其絕緣性能。為保證有載開關(guān)中變壓器油的品質(zhì)，傳統(tǒng)方法是停電更換或者過(guò)濾變壓器油，十分不方便。SIMATIC LOGO！智能邏輯控制器能夠控制有載分接開關(guān)在線凈油裝置，過(guò)濾有載分接開關(guān)變壓器油中的雜質(zhì)和水分，保證變壓器油的絕緣強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：SIMATIC LOGO??；有載分接開關(guān)；在線凈油裝置；控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.180

1 前言

變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，而有載開關(guān)又是變壓器的重要部件，它依靠銅鎢觸頭轉(zhuǎn)換負(fù)載的方法調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)電壓，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的電壓。有載開關(guān)使用前需要在其中注入適量變壓器油以保證有載開關(guān)的絕緣性能。運(yùn)輸、灌裝、使用過(guò)程中，變壓器油的品質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，比如吸濕、氧化等，在使用過(guò)程中有載開關(guān)切換十分頻繁，變壓器油的碳化和污染較為嚴(yán)重。總的來(lái)說(shuō)，有載開關(guān)中變壓器油油質(zhì)劣化原因包括電弧造成碳顆粒生成、油熱老化、水分侵入、氣體侵入、熔化后濺射觸頭材料微粒。[1，2，3]

有載開關(guān)在線凈油裝置能夠在有載開關(guān)運(yùn)行的情況下有效濾除變壓器油中的游離碳、金屬微粒和微量水分，提高有載開關(guān)的可靠性。控制系統(tǒng)是凈油裝置正常工作的可靠保障，本論文針對(duì)有載分接開關(guān)在線凈油裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 智能控制器選擇

LOGO！智能邏輯控制器是德國(guó)西門子公司的產(chǎn)品，填補(bǔ)傳統(tǒng)繼電器和PLC之間的技術(shù)空間，針對(duì)小型自動(dòng)化市場(chǎng)進(jìn)行了獨(dú)特設(shè)計(jì)，其內(nèi)部功能豐富。使用LOGO！ Soft Comfort編程軟件可以方便的完成控制程序編寫，其編程語(yǔ)言包括功能塊和梯形圖編程語(yǔ)言，使用起來(lái)簡(jiǎn)單靈活。

綜合考慮使用的可靠性、有載開關(guān)凈油裝置控制系統(tǒng)的要求和成本問(wèn)題，選擇LOGO！230RC型號(hào)智能邏輯控制器控制有載分接開關(guān)在線凈油裝置。LOGO！230RC型號(hào)智能邏輯控制器圖1所示，它具有8個(gè)輸入和4個(gè)輸出，集成了8個(gè)基本功能模塊和31個(gè)特殊功能模塊，能夠滿足有載分接開關(guān)在線凈油裝置自動(dòng)控制的要求。

2.2 I/O節(jié)點(diǎn)分配

根據(jù)功能分析可知，有載分接開關(guān)在線凈油裝置正常可靠運(yùn)行所需要的功能包括：相序保護(hù)、濾芯堵塞報(bào)警、手動(dòng)和自動(dòng)切換、定時(shí)自動(dòng)和隨開關(guān)動(dòng)作自動(dòng)凈油切換、手動(dòng)啟動(dòng)、手動(dòng)停止、報(bào)警信號(hào)輸出。

通過(guò)上述功能分析，選擇手/自轉(zhuǎn)換信號(hào)、相序保護(hù)信號(hào)、有載開關(guān)動(dòng)作信號(hào)、除雜濾芯報(bào)警信號(hào)、除水濾芯報(bào)警信號(hào)、手動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)和手動(dòng)停止信號(hào)作為輸入信號(hào)；輸出信號(hào)則包括電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)、除雜濾芯報(bào)警輸出信號(hào)、除水濾芯報(bào)警輸出信號(hào)、報(bào)警輸出信號(hào)，其I/O節(jié)點(diǎn)分配如表1所示；消息文本輸出到LOGO！230RC自帶的顯示屏上，方便工作人員設(shè)置參數(shù)和查看運(yùn)行狀態(tài)。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 程序流程

程序流程如圖2所示，在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，只能通過(guò)控制箱面板上的啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)油泵開始凈油，工作一定時(shí)間后停止凈油。自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)分為兩種，一種是每天定時(shí)凈油，即每天根據(jù)設(shè)定的啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間進(jìn)行凈油；另一種是凈油裝置隨有載開關(guān)調(diào)壓動(dòng)作凈油，當(dāng)有載開關(guān)動(dòng)作后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后凈油裝置啟動(dòng)，工作一定時(shí)間后凈油裝置停止工作，并且保證在停止凈油后的一定時(shí)間內(nèi)無(wú)論有載開關(guān)是否動(dòng)作凈油裝置都不工作，從而避免凈油裝置頻繁啟動(dòng)。

（下轉(zhuǎn)第208頁(yè)）

（上接第200頁(yè)）

為保證安全，無(wú)論在手動(dòng)還是自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下只要按下停止按鈕，凈油裝置必須都能夠立即停止工作。

3.2 可修改參數(shù)模塊設(shè)置

在程序中會(huì)設(shè)置一些功能模塊，有的模塊參數(shù)只用于內(nèi)部調(diào)用，有的模塊參數(shù)和凈油裝置功能聯(lián)系緊密，模塊的參數(shù)是否可修改需要在程序中設(shè)定，根據(jù)程序流程圖選擇可修改參數(shù)的模塊如表2所示，其他模塊設(shè)置為不可修改參數(shù)。

4 控制仿真

LOGO！控制器的編程軟件LOGO！ Soft Comfort自帶仿真功能，可以驗(yàn)證電路程序，觀察和控制電路程序的行為，并在信息窗口中顯示現(xiàn)有的所有錯(cuò)誤。

LOGO！ Soft Comfort仿真界面如圖3所示，I1-I8對(duì)應(yīng)控制器的8個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，Q1-Q4對(duì)應(yīng)控制器的4個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，M1-M13為程序中對(duì)應(yīng)的輔助線圈，對(duì)應(yīng)不同的仿真條件會(huì)彈出響應(yīng)的消息文本框。在梯形圖中設(shè)置好參數(shù)后，根據(jù)不同運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置輸入節(jié)點(diǎn)的通斷，觀察各輸出節(jié)點(diǎn)和輔助線圈的狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)初衷相符，同時(shí)觀察消息文本框是否顯示正常。

通過(guò)LOGO！ Soft Comfort仿真證明LOGO！ Soft Comfort智能邏輯控制器能夠準(zhǔn)確控制有載分接開關(guān)在線凈油裝置，滿足載分接開關(guān)在線凈油裝置的控制需求。

5 結(jié)論

基于SIMATIC LOGO！智能邏輯控制器的有載分接開關(guān)在線凈油裝置控制系統(tǒng)功能齊全，試驗(yàn)過(guò)程中性能穩(wěn)定、控制效果良好、整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，充分考慮了有載分接開關(guān)凈油的要求，有效過(guò)濾有載分接開關(guān)中變壓器油的雜質(zhì)和水分，保證變壓器油的絕緣強(qiáng)度，提高煤礦變壓器工作的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張德明.上海華明電力設(shè)備制造有限公司[J].變壓器，2009，46

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[2]董忍娥.西安西變組件有限公司[J].變壓器，2009，46（08）：50-54.

[3]周喜忠.變壓器有載分接開關(guān)加裝在線濾油裝置[J].變壓器，2010，

47（01）：56-59.

作者簡(jiǎn)介：李健（1980-），男，河北保定人，博士，講師，工程師，研究方向：機(jī)電設(shè)計(jì)方面。