基于PLC程序的多接口变压器状态数据异步采集变送器研制

曾文龙

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，广东广州，510000）

基于PLC程序的多接口变压器状态数据异步采集变送器研制

曾文龙

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，广东广州，510000）

文章在基于PLC单片机编程技术导入模型，研制出一种多接口变压器状态数据异步采集变送器，彻底解决后台对变压器部分监测数据采集存在较大误差的问题，实现对后台对变压器状态数据准确在线监测，同时实现消除不同厂家变压器状态数据变送与控制保护系统不完全匹配所造成的变压器状态数据采集误差大的问题。

变压器；PLC编程；变送器；研制

1 问题概述

某换流站换流变为ABB公司生产，其状态数据监测与西门子换流变并不相同，与现行国内控制保护系统有部分存在非同步对应的问题，主要体现在：（1）ABB换流变油枕截面为多边形，较之以往广泛使用的截面为圆形的变压器油枕有所不同，而油位变送器仍为依据圆形截面油枕数学模型计算的旧型号变送器，导致后台监测油枕油位有较大误差。（2）ABB换流变阀侧套管SF6气体压力传感器输出为6.5~20mA电流，对应套管压力0~470kPa，而后台系统接收电流为4~20mA，同样导致后台监测套管压力出现较大误差。就上述问题该站已记录多条缺陷，数次消缺均未能完全解决问题，目前厂家暂无较好解决办法。

不同厂家变压器所采取技术标准均有不同，其在连接不同厂家的控制保护系统时，容易出现配合变送不当的问题，对变压器安全稳定运行造成较大风险隐患，现急需一种操作转换较为简便的数据异步采集变送器对此类问题进行解决。

2 变压器状态数据异步传送逻辑分析

作者对变压器状态数据进行整合分析，根据该站运行实际状况，挑选ABB换流变本体油枕油位数据及SF6气体压力传感器数据异步传送作为研究试点。

（1）ABB换流变油枕截面为多边形，较之以往广泛使用的截面为圆形的变压器油枕有所不同，而油位变送器仍为依据圆形截面油枕数学模型计算的旧型号变送器，导致后台监测油枕油位有较大误差。研究一种数学算法，将输入信号进行拟合运算得出误差较小的输出信号。

（2）ABB换流变阀侧套管SF6气体压力传感器输出为6 5~20mA电流，对应套管压力0~470kPa，而后台系统接收电流为4~20mA，同样导致后台监测套管压力出现较大误差。研究一种变送装置，使得输入信号转变为与后台系统匹配的4~20mA电流。装置应具备微调部分，使得输出的信号更加精确。

根据现场设备实际参数整合，ABB换流变阀侧套管SF6气体压力传感器输出6.5~20mA电流信号，其输出与后台控制保护系统不相匹配，本变送器装置通过将其输出电流信号经过电流采集模块转换成0~3.3V电压信号，输出的电压信号经过电压电流转换模块转换成4~20mA电流信号，输出的电流信号输送到后台系统进行后续运算控制。

而多边形油枕油位数据由换流变本体油位表输出电流信号，变送器装置同样通过将其输出电流信号经过电流采集模块转换成0~3.3V电压信号，电压信号则经过模数转换器转换为供单片机识别的数字信号，数字信号经过单片机的数学运算得出拟合后的数字信号，拟合后的数字信号经过数模转换器再次转换成0~3.3V电压信号输出，输出的电压信号经过电压电流转换模块转换成4~20mA电流信号，输出的电流信号输送到后台系统进行后续运算控制。

3 变送器装置实物研制

按照上述逻辑分析框图，项目组按照模块化思路对变送器装置进行设计，如图1所示。

变送器具备电源接口、电流输入端、电流输出端、输入调零及调满旋钮、输出调零及调满旋钮、输出指示、LCD液晶显示、工作指示等功能。

图1 变送器装置实物设计示意图

根据现场换流变屏柜内部结构，制定变送器装置实际尺寸,结合加工厂家实际制作经验，最终实物如图2所示。

图2 变送器装置内部实物图

装置实物基本实现原设计方案所有功能，其操作简介如下。

(1)主界面

上电自动进入主界面并开始工作；

主界面上显示的数值为 “输入电流 -> 输出电流”；

【17工作时指示灯】闪烁。

(2)微调设置

接好线检查无误后上电（【16电源接口】DC 8-15V供电）；

开机完毕后【17工作指示灯】闪烁；

按一下【15设置按钮】，进入输入调零设置，【17工作指示灯】常亮；

输入调零：使液位传感器处于零值位置，调节【8输入调零旋钮】，使显示屏上数字为0.000；

按一下【15设置按钮】，进入输入调满设置；

输入调满：使液位传感器处于满值位置，调节【6输入调满旋钮】，使显示屏上数字为1.000；

按一下【15设置按钮】，进入输出调零设置；

输出调零：调节【9输出调零旋钮】，测量输出电流，使输出电流为4.000mA；

按一下【15设置按钮】，进入输入调满设置；

输入调满：调节【12输出调满旋钮】，测量输出电流，使输出电流为20.000mA；

按一下【15设置按钮】，退出设置模式，开始工作，【17工作指示灯】闪烁。

4 现场应用

从研制起，作者研发的“基于PLC程序的多接口变压器状态数据异步采集变送器”已在厂内模拟实际工况进行了多次测试试验，均表现良好，预计实现的功能均正常准确，目前，该装置已在该站备用换流变进行实际测试。

通过推广应用及试验，该套工具组可以达到以下预期成果：（1）可以实现多接口，多通道，异步数据整合的功能，通用性强；（2）通过拟合建模，完善多边形油枕油位数据传送的准确性，保证设备运行的安全稳定性；（3）完成SF6气体压力传感器输出电流范围与后台系统不匹配的整合变送，为变压器状态数据异步传送提供解决方案。

5 结论

本文根据某站ABB换流变实际运行工况下难以解决的缺陷问题提出的研究分析，经过作者的努力，基于PLC编程研制多接口变压器状态数据异步采集变送器实现了预期设计功能，能从本质上解决该站ABB换流变本体油枕油位及SF6气体压力传感器远方就地显示不一致的问题，也为后续变压器状态数据异步采集及传送提供了实际案例，同时提供了因国内外一次设备数据传送与后台控制保护系统不匹配的很好的解决方案。

[1]熊浩,孙才新,杜鹏,代姚,王谦.基于物元理论的电力变压器状态综合评估[J].重庆大学学报(自然科学版).2006(10).

[2]廖玉祥.一种电力变压器运行状态综合评估模型的研究[D].重庆大学.2006.

[3]丁志锋.智能变压器状态在线监测系统的研究[D].华北电力大学.2012.

The multi-interface transformer status data asynchronous acquisition transmitter based on PLC program is developed

Zeng Wenlong
(China southern power grid co.,LTD.,guangzhou bureau,Guangzhou Guangdong, 510000)

The article based on programmable logic controller (PLC) in the MCU programming technology import model, developed an asynchronous data acquisition interface transformer transducer, completely solve the background part of transformer monitoring data acquisition problem, there is a big error in the background to the state of transformer on-line monitoring, data accurate and eliminate data change with different manufacturer transformer control caused by the incomplete matching transformer protection system state data acquisition of the problem of the great error

transformer; PLC programming; The transmitter; To develop