可编程控制器在主变冷却器控制系统中的应用.pdf

2 0 1 4年第 4期 可编程控制器在主变冷却器控制系统中的应用 陈 琼 福建水 口发电集团有限公司，福建福州 3 5 0 0 0 4 摘要 该文介绍水 口水电站主变冷却器常规控制 系统存在的问题 ，论述应用可编程控制 器进行 控制的系统组成及控制策略，并对 系统回路设计提 出见解。 关键词可编程控制器；主变冷却器；控制 系统 ；水 口水电站 中图分类号 T M 4 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 23 0 1 1 2 0 1 4 0 4 0 0 4 80 2 1 概述 水 口水 电站 7台主变压器的冷却方式均采用油 循环风扇冷却，每台主变压器冷却系统共设 4组冷 却器 ，每组冷却器设 3台风扇 、1台潜油泵。正常 运行时，4 组冷却器组投入方式为 2组 “ 工作” ，1 组 “ 辅助” ，1组 “ 备用” 。冷却器传统 的 自动控制 回路 由常规继电器组成。 实践运行表明，冷却器采用传统的控制系统存 在许多缺陷只能手动切换 ，运行方式固定 、单一 ； 不能根据变压器负荷 大小或温度变化 自动投退冷却 器组，年耗电量大，增加厂用电率；需要人工定期 轮换冷却器 ，增加运行人员工作量 ；无 网络通信接 口，不能满足水 电站 “ 无人值班” 少人值守 智 能化控制要求。 基于上述原 因，水 电站决定采用 自带编程器 的 可编程控制器对主变压器的冷却器控制系统进行 改造 。 2 系统组成 新系统采用 Mo d i c o n T S X Q u a n t u m系列 P L C为 核心控制单元 ，配置新型可靠 的油流量开关 ，采集 瑟 蓑 羹 位 置 信 号 i j H 璺 l冷 却 器 工 作 状 态 I I 卜- 一 一 一 一 一 油 泵 示 流 信 号 I’处 执 { 冷 却器 工 作 状 I I萋 号一 曩 一 蔓 雠 j I主 变 负荷 电流 I I 量 眦 故 障 、 I暾 电 压监 视信 号 。 I冷却 器全 停信 吲 i I 、 I 暇电 源 接 触 器 位 置 信 - g -i； i i i 冷 却器 故 障 信 L 一一一一一一一一 一一一J L一 一． J L一一 _ J L一一一一一_ J 图 1 冷却器控 制回路框 图 收稿 日期 2 0 1 41 0 0 8 48 变压器油温、负荷 电流 ，实现对主变冷却器 的优化 控制 。整个 系统 由 自动控制部 分和手动控制部 分、 电源 自动切换控制部分组成。 冷却器控制系统框图见图 1 。 3 控制策略 1 控制方式。控制系统 中设置 “ 手动／自动” 切换开关 ，正常运行时置于 “自动”方式 ，主变高 低压侧任一断路器合 闸时 ，启动 P L C控制程序 ，根 据主变压器油温度高低 和负载大小控制冷却器组 的 启停及运行组数 。手动部分使用选择开关直接控制 冷却器 ，手动控制 回路完全独 立于 自动控制部 分 ， 不受 P L C控制。这样的设置 ，即便 P L C控制系统完 全瘫痪 ，也能保证冷却器正常运行 。 2 工作电源定期切换 。冷却器系统 由2路交 流电源供电，可以任意选择互 为备用 ，工作 电源发 生故障时，自动投入备用 电源。正常运行时 ， I路 电源处于 “ 工作 ”状态 ，Ⅱ路电源处于 “ 备用 ”状 态。为检查 电源 自动切换功能是否正常 ，P L C程序 定期发控制指令对 I、Ⅱ路电源进行 自动切换试验 ， 如切换不正常，则发报警信号。 3 冷却器定期轮换 。为避免各组冷却器运行 时间严重不均衡，导致某组冷却器长期处于工作状 态 ，使冷 却 器 油泵 和 风扇 电动机 过 度 疲 劳运 行 ， P L C对每组冷却器的持续运行时间和累积运行时间 进行记录，根据定时计数器运算产生定时切换时间 信号 ，单组冷却器运行时间超过设定时间进行重新 排序 ，使各组冷却器轮流循环工作于 “ 工作 ” 、“ 辅 助”及 “ 备用”三种运行方式。冷却器 自动定期轮 换大大减少了运行人员 的工作量 。 2 0 1 4年第 4期 4 季节和运行方式投退 。新 系统装设有 “ 冬 ／ 夏”季转换开关。冬季时，投入 1 组冷却器工作； 夏季时，投入 2组冷却器工作 。由于水 口水 电站发 电机与主变压之间装设有机组 出 口断路器 ，且 主变 低压侧带有厂用变 ，当机组 出 口断路器断开时 ，主 变冷却器仍然需要运行 ，但所带负荷较小 ，需减少 冷却器运行组数 。设计时 ，将机组出 口断路器 常闭 接点接入 P L C进行判断，只投入 1 组冷却器运行。 5 温度 、负荷控制投切 。P L C采集 主变顶层 油温 、绕组温度 和负荷 电流 。主变变压器 的油温 、 绕组温度或负荷电流超过设定值时，程序判断自动 投入辅助冷却器组。P L C流程中设有一个延时回路 ， 避免冷却器频繁起停 。 6 诊断功能。改造后 的系统具有完善的报警 功能，P L C控制系统针对 每台风机、油泵 电机 、保 护元件 、电源都设 有故 障检测点接 入 P L C输入端。 当风扇与油泵电机发生过载、短路和缺相故障等故 障 ，或交流 电源消失、冷却器全停等 ，P L C均能作 相应 的处理 ，并及时发出故障报警信号。 4 回路设计应考虑的问题 当 P L C装置失电或瘫痪时，除了应发报警信号 外 ，还必须启动冷却器。回路设计时 ，应保证潜油 泵逐 台启用 ，实行分时投入 ，每台延时间隔应在 3 0 s以上，避免油流带电，防止气体继 电器误动。 P L C装置失电或瘫痪时启动冷却器控 制 回路见 图 2 。P L C装置故障时 ，继电器 K A 5两 对常 闭接 点 启动第一组冷却器组 丝 些启动第 二组 冷却 器组 一 塑 启动第三组冷却器组 图 2 P L C失 电或瘫痪时启动冷却器 回路 图 接通 ，其 中一对接点直接启动第一组冷却器 ，另一 对接点启动时间继 电器 K T 1 、K T 2 K T 1整定 3 0 s ， K T 2整定 6 0 s 。K T 1线 圈通 电时间达到整定值时 ， 其常开触点接通 ，中间继电器 K 1通 电，K1接点启 动第二组冷却器。K T 2线圈通 电时间达到整定值 时， 其常开触点接通 ，中间继电器 K 2通 电，l 2接点启 动第三组冷却器。 5结语 一 段时间运行表 明，水 口水电站变压器冷却器 常规控制系统改造为以 P L C为核心 的智能控制系统 后 ，变压器始终在理想的温度下运行 ，安全可靠性 高 ，节能效果显著 ，大大方便 了运行人员 的操作和 监视 ，减轻了检修人员工作量。P L C控制系统的应 用使主变压器控制 真正实现 自动化、智能化 ，满足 了水电厂 “ 无人值班” 少人值守的运行方式。 作者简介 陈琼 1 9 7 1一 ，男，福建长 乐人， 高级工程师，从事继电保护技术管理工作。 上接第 4 7页种技术 问题是正 常的，整个启动试 运行调试过程也就是不断暴露技术 问题和安全隐患 的过程 ，关键在于 出现 问题后应认真对待 ，逐一妥 善解决处理好 ，不 留安全死角和隐患 ，切实为机组 移交商业运转后 的安全稳定运行把好关。 仙游抽水蓄能机组启 动试运行调试过程 中实现 了三个 “ 无” ，即无发生机组设备和调试设备损 坏 事件 ，无发生调试机组导致其 它正常运行机组跳闸 停机事件，无发生越级跳停主变和 G I S 事件；此外 还首次全面完整地开展了国产化抽水蓄能机组双机 甩负荷试验 和动水关 闭球阀试 验。4台机组投运后 均运行稳定 ，各项性能指标 良好 ，且未发生 因启动 试运行调试质量原 因导致机组运行异常事件 ，启动 试运行调试质量经受了运行考验 。 参考文献 [ 1 ] 程云山．水泵水轮机 “ S ”特性区危害及解决对 策[ J ] ．水力发 电，2 0 0 8 ，3 4 6 7 0 7 3 ． [ 2 ] 李海波．预开导 叶法 MG V在抽水蓄能 电站 的应用 [ J ] ．水电站机 电技术 ，2 0 0 8 ，3 1 1 1 5 1 7． [ 3 ] 梅祖彦．抽水 蓄能发 电技术 [ M] ．北京 机 械 工业出版社 ，2 0 0 0 ． [ 4 ] 陈海波，杨晖．浅谈黑麋峰机组背靠背 B T B 调试经 验 和体会[ J ] ．湖南 水 利发 电，2 0 1 0 ， 1 5 5 5 8 ． 第一作者简介 林祖建 1 9 6 3一 ，男，福建莆 田人 ，高级工程 师，从事水 电机组试验研究、基建 调试及技改服务工作。 4 9