强油循环风冷变压器冷却系统自控装置的研制

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1、强油循环风冷变压器冷却系统自控装置的研制

2、第1摘　要:提出了一种以AT89C51单片机和固态继电器SSR为主要控制器件的强油循环风冷变压器冷却系统自动控制装置的原理和实现方法。装置以变压器负荷、油面温度结合的控制策略，进行冷却器的投切控制，以冷却器组累积运行时间基本均衡为原则进行循环投切。介绍了自动投切功能模块的软件设计和通讯模块软件设计。装置还具有保护、故障定位、信息显示、通讯等功能。试验运行表明，该装置运行可靠，控制准确，具有显著节能、延长设备寿命效果。　　1前言　　强迫油循环风冷变压器的冷却控制装置，目前大都采用传统的继电器控制模式，通

3、过温度控制器机械触点的开闭来驱动交流接触器的线圈，从而接通冷却器的工作回路，用热继电器实现短路、过载、缺相等保护。这种模式线路复杂，器件故障率高，存在着不少的缺陷［1］。常规的温度控制器接点少，容量小，误差大，控制冷却器工作电路的交流接触器启动频繁，触点容易烧伤，造成接点不良或粘死，成为电机缺相或绝缘破坏的一个不可忽视的因素。单一热继电器构成的保护功能不完善。　　本文研制的智能装置以单片机为主控制器，以固态继电器SSR作为执行元件，实现控制无触点化。能根据变压器负荷和油温综合投切冷却器组，根据冷却器组累积运行时间循环投切，并实现保护、故障定位

4、、高温报警、信息显示等功能。通过装置的通信串口，可将变压器油温和各台冷却设备状态信号上传至变电站综合监控系统。2系统功能　　按照强油循环风冷变压器风冷系统运行要求，装置具有以下功能：　　a.能够完成原冷却控制装置的所有功能。　　b.以变压器负荷电流、顶层油温为依据，实现变压器冷却器组分组投切，确保主变运行中的油温控制。并能精确监视主变油温、冷却器运行工况等信息。　　c.根据每组冷却器的累积运行时间，均衡分配运行时间，使冷却器组循环运行。避免按辅助、工作、备用分组，各组运行时间严重不均衡的现象。　　d.温度等运行参数可在线调整

5、。　　e.固态继电器作为执行元件，控制无触点化。　　f.通过检测冷却器组电流电压，实现缺相、短路、过载、电源缺相等保护，并能对冷却器故障显示、报警。　　g.变压器超温、冷却器全停与主变保护相配合出口，并发出报警信号。　　h.与变电站微机监控系统通信，上传主变油温、冷却器故障等信息。3系统硬件设计　　由于大型变压器容量不同，生产厂家不同，冷却器台数一般从4到12台不等，因此装置采用可扩展设计，可根据现场情况自由组合。装置采用AT89C51单片机为主控制器，整个系统主要由数据采集模块、CPU控制模块、输入模块、输出模块、通讯模块五

6、部分组成。　　系统组成原理图如图1所示。500)this.style.ouseg(this)">　　a.数据采集模块。本模块完成变压器顶层油温、变压器负荷电流、冷却器回路电流、冷却器母线电压的数据采集功能。变压器顶层油温通过铂电阻测量，电阻信号通过变送电路转换成4~20mA电流信号经A/D转换后送入单片机。变压器CT二次侧负荷电流、冷却器回路电流、冷却器母线电压通过精密电流电压传感器转换成0~5V电压信号，经A/D转换后送入单片机滤波处理。　　b.CPU控制模块。由单片机AT89C51和看门狗复位电路，串行E2PROM存储器等组成。串行

7、E2PROM中存储设置的冷却器启停温度、累积运行时间等运行参数，掉电不丢失，可通过按键现场修改回存。　　c.输入模块。通过按键可完成现场设置冷却器启停温度、手动启停某组冷却器、调试、复归等操作，实现人机接口。　　d.输出模块。单片机根据一定的控制策略，控制固态继电器(SSR)的导通与关断，实现冷却器的无触点控制。并在冷却器发生短路、缺相、过载时及时关断固态继电器，完成保护功能。本模块还包括温度、状态的显示控制部分。　　e.通讯模块。采用MAX公司高可靠性芯片MAX232作为核心器件，通过装置的RS-232串口，选配RS-232、RS-

8、485转接头，可按照部颁CDT循环式远动规约发送信号实现远程通信功能，将变压器油温和冷却设备状态等运行工况上传至变电站微机监控系统。4系统软件设计　　系统软件结构采用模块化设计，逻辑功能清晰，其功能模块包括数据采集处理模块、综合投切模块、循环投切模块、故障检测处理模块、输入输出控制模块、通讯模块等。　　主程序流程图如图2所示。500)this.style.ouseg(this)">4.1综合投切模块　　本模块首先根据变压器负荷电流大小和顶层油温确定应该运行的冷却器组数，然后由循环投切模块根据冷却器组累积运行时间决定具体启动哪几组冷却器，负荷和

9、油温判据如下：　　a.负荷判据。当变压器负荷达到其额定值75%及其以上时，经过一段延时，冷却器全部投入，延时的目的是为了避免负荷波动带来的影响，当负荷小于额定值