PLC在变压器冷却装置中的应用

刘建红

摘 要：现代化工业生产和生活中，电气设备随处可见，由此也促进了我国电力事业的发展和进步。本文的研究对象——电力变压器，是组成现代化电力系统的重要元件之一，其规格型号和相应的性能参数以及运行效率可对电力系统的正常运行产生直接影响。传统的变压器结构电路复杂且体积大，成本高，同时在运行的过程中常常因为冷却不及时或者冷却装置出现故障而导致损毁，给国家的电力事业造成巨大的损失。随着现代计算机控制技术的发展，以PLC为主导的控制系统在自动控制方面体现出巨大的潜力，因此，本文主要讨论PLC控制技术在变压器冷却装置中的有效应用，以当前使用最多的西门子公司发明的S7200系列控制器为主，分析现代化电力系统中电力变压器的冷却控制系统。

关键词：变压器；PLC；冷却控制系统

变压器作为现代化电力系统的重要组成部分，其运行的安全可靠性将对电力系统的运行效率产生直接的影响。在电力系统正常工作状态下，变压器内部会有持续电流通过，势必会出现一定程度的发热现象，长时间处在高温发热状态下会导致变压器烧坏而无法正常使用，只有通过变压器内部的冷却系统进行冷却降温处理才能确保变压器的正常运行，从而提高其使用寿命并确保整个系统的安全运行。

随着全球互联网技术的发展，国与国之间不断进行技术交流和合作，与此同时，通信事业的发展和状态为研究自动化控制系统奠定了良好基础。随后发展起来的微处理技术更是进一步推动了可编程处理控制器的研究和发展。可编程控制处理器，即PLC，目前已成为工业领域自动化控制系统的核心组成部分，其所具有的运算速度和精确度能够帮助用户在短时间内实现自动运算和处理，大大节约了时间和人力、物力。传统的变压器中多使用继电器作为主要控制电路，不仅结构复杂，而且极易产生故障，通过PLC控制电路替代继电控制电路，不仅降低了系统的体积和功耗，同时还提高了系统运行的可靠性，除此之外，PLC所具有的可编程控制系统可以通过外部指令的输入实现对整个系统的动态控制，该过程利用数据信号代理原有的线路通道，从而大大提高了系统工作的效率。

一、变压器冷却装置的工作原理及结构组成

变压器的油风冷却系统能保证变压器在工作的过程中处于正常的温度范围，不会因为温度过高导致内部元器件的损毁，该冷却系统主要包括两个部分，第一是冷却器，第二是控制装置。

对于冷却系统的冷却器而言，主要包括内、外两个部分的冷却器，其中内部冷却器可以将内部铁芯和绕组工作产生的多余热量散入到内部的油路中，而外部冷却器则帮助将多余的热量散发到周围环境中。

风冷却器的工作原理可知，工作过程中产生的多余热量进入油中，导致油温升高，通过潜油泵的作用，高处的热油被送至冷却管中，在多次折流后，冷却管壁吸收了热油中的热量，并向外散发出去，另外在靠近外侧的地方，用风扇正对管壁吹风，通过冷空气带走管内的热量，加速冷却，最后，冷却的油从下端再次进入冷却器中进行下一次冷却循环。

对于冷却控制装置而言，每个冷却器的下端都配备一个控制装置，该控制装置包括了继电器，断路装置以及转换开关和接触器等，当利用PLC作为控制核心时，可通过PLC实现对冷却器内部的油温监测，并根据油温的变化及时的调整冷却器的工作情况，此外还能通过PLC实现对变压器内部油温的在线监测，如遇异常情况即可实现自动报警。

二、基于PLC的变压器冷却装置控制系统的应用

有关于PLC在变压器冷却装置中的应用，本文以西门子S72000系列产品作为本次冷却装置控制核心部件，主要对该系统的硬件部分和软件编程进行详细介绍。西门子公司生产的S7200系列产品价格低廉，但是在性能上能满足大中型变压器的工作需求，其特点包括了以下几点：第一，具有40点输入和输出，并可在此基础上进行更大的扩展；第二，主电板上自带电源，能够与传感器和执行机构形成直接连接；第三，含有两个RS通讯接口，能实现大数据的传输；第五，含有的程序储存器能储存大量的数据和程序，并可自动保存，无需另外接入掉电保护程序；第六，含有拓展模块和通讯协议。可增加用户信息的存储量，同时还能实现自动通信。

（一）变压器冷却装置控制系统的硬件部分

变压器的系统结构，主要包括了总电源控制回路、冷却器控制回路以及热电阻模块和现实部分。对于该结构而言，PLC作为核心控制部件，能对所有的模块进行控制和处理，该PLC的控制过程主要通过输入输出端口实现。采用西门子S7200系列产品作为PLC核心控制元件，该产品具有两组输入端口，第一组包括13个接入点，第二组包括11个接入点，通过接入点接出的外部信号经过直流电源后到达输入终端，该过程中可以通过检测直流电源信号来完成对各个接入口的电源信号开关的判断。另外，对于热电阻模拟量采集模块而言，S7系列为其提供了可扩展的接口，可以同时连接多个相同类型的电阻，并对其进行控制，由此可以提高该控制装置对温度的采集速度，此外，该模块能够对热电阻的类型、性能参数进行选择。

（二）变压器冷却装置控制系统的软件部分

变压器冷却装置控制系统的软件部分是在硬件部分設计完成后，通过端口写入相应的程序对相应的控制模块进行指令的输出，帮助其完成相应的功能。变压器的冷却控制系统软件部分主要包括5个程序：一，总电源自动投入程序，包括两路电源，一路为主，一路为辅，当一路电源出现故障时方可投入另外一路电源；二，温度信息采集初始化程序，主要对变压器内油温以及控制器的温度进行采集；三，各参数值的初始化程序，包括了计时器、寄存器、冷却器的初始工作温度等参数值；四，冷却器自动投入和自动停止程序；五，故障报警程序。以上5个程序通过PLC输入端写入，并在工作的过程中帮助PLC完成对整个工作系统的控制。

三、总结与发展

利用PLC可实现变压器冷却控制系统的自动、稳定运行，S7200系列产品为现代化的自动控制系统提供了安全高效的保障，随着世界各国对自动化控制系统的研究不断深入，相信在不久的将来，PLC控制模块将会在除工业领域以外的其他行业中，并为世界经济的发展提供充足的动力。

参考文献：

[1]张晨冬.PLC在变压器冷却装置中的应用[J].湖南有色金属，2010，4.

[2]王玉婷.基于PLC的电力变压器冷却控制装置的研究[J].工业技术，2013，12.