1、研究目的和意义

能源在国民经济发展中扮演十分重要的角色，它是国民经济发展的命脉，关系到国计民生。然而电能却是一种方便洁净优质的一种能源，应用于国民经济的各个领域，与人民生活和工农业生产息息相关，是当今世界发展的核心能源。电力变压器作为电力系统和广大企业用户广泛应用的电气设备，联络电网，把供电网络的电压转换为用电设备或装置直接使用的电压，在电力输送、分配和使用过程中发挥着核心关键作用。变压器在运行中是有损耗的，一种是空载损耗，它与负荷大小无关：另一种是负载损耗，与负载电流的平方成正比。变压器运行中产生的损耗将转换为热量散发出来，使变压器绕组、铁芯和变压器油温上升。变压器的温升影响它的带负荷能力，同时会加速变压器绕组和铁芯所采用绝缘材料的老化，影响它的使用寿命。变压器运行中所带负荷随时都在发生变化，这将使变压器的损耗也随之发生变化，从而造成变压器油温的变化；同时不管是一年四季环境气温的变化，还是每天昼夜气温的变化，也都造成了变压器油温的变化。为了保证变压器安全，稳定，经济的运行，要随时检测变压器的油温并由冷却控制装置控制冷却器组运行来控制变压器油温的变化，使其油温维持在一个固定的范围内。温度慢慢升高时，单位时间内积累的热量就减少，而散发的热量就增加，最后达到一种动态平衡。随着变压器容量的增大，变压器的损耗同样会增大，单靠箱壁和散热器已不能散热要求，往往需采用强迫油循风冷，使热油经过强风冷却器，冷却后再用油泵送回变压器。

本课题是基于PLC的大型变压器冷却控制装置。PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、功能强大、智能化等优点，采用PLC实现变压器冷却装置的控制，可以实现对变压器油温的精确控制；控制功能通过编程实现，极大的简化了系统接线，提高了装置本身的可靠性；完善了对冷却器的保护和控制，提高了它的可靠性和工作寿命；此外还可以通过通信实现远方监视冷却系统运行。随着对电网安全可靠运行要求的不断提高，本文提出的基于PLC的大型变压器冷却控制装置的研制，对变压器及电网安全、可靠运行有重要意义和实用价值。

2、国内外发展情况

针对变压器冷却设备机电控制回路的一些缺点，国内外近年来进行了一系列有意义的研究。主要方法是摒弃传统继电器逻辑处理方式，而使用传感器接收信号，在用单片机系统实现控制，这些装置大多采用无触点固体模块，替代传统控制系统中的交流接触开关、热继电器等电磁元件，具有关断速度快、避免触点烧坏、导致风机停运等特点。油温的检测采用的是集成式半导体温度传感器，替代原来的胀管式温度传感器，其温度测量误差小于1%。装置采用微处理器进行信号的采集、A / D转换及处理，具有油温测量与控制、主变压器过负荷启动风机控制、风机电源的自动投切、风冷系统全停跳主变压器三侧、冷却器分时投入。这些装置克服了常规风冷控制系统存在的系统控制回路复杂、可靠性低、风机的保护方式简单并且无法进行故障预测、主变压器油温测量精度低等问题，克服了控制误差大、故障率高、维护工作量大等实际问题。

随着变电所保护和监控系统的改造和完善，变压器的电量保护和控制实现了微机化，而与变压器本体运行安全性直接相关的变压器冷却系统控制仍然采用分立的电气元件（继电器）构成， 用硬逻辑来实现各种功能。 这种传统的冷却系统控制箱存在许多不利于可靠运行和检修的问题，无法有效实现冷却系统的信息采集、 监测和应用。传统的冷却系统监测和控制装置已不能适应管理和发展的客观要求， 有必要进行更新改造，以智能化的冷却、 监测和控制系统来替代，可以有效解决存在的主要问题， 扭转冷却系统运行情况不良的被动局面， 为变压器的可靠运行提供安全保障[1]。

1 传统冷却系统控制装置现状分析

运行经验表明， 传统的冷却系统控制箱主要存在以下问题：

（1）二次回路特别是冷却回路不统一 、 不规范， 接线比较复杂， 检修维护困难， 给检修人员带来一定压力。（2）由于采用分立的电气元件 （继电器 ）， 整个控制系统故障率高，经常出现继电器线圈烧毁、触点烧结或氧化接触不良等问题， 故障查找和处

理存在一定困难。 用接触器来进行冷却器的投切控制，常出现接触器损坏的现象， 影响了变压器的安全可靠运行。（3）控制柜裸露于室外环境中， 长时间运行造成二次设备老化快、故障点多、 维修率较高。（4）变压器冷却控制系统的一些主要元件（如潜油泵和风扇）的运行情况没有实现自动（远方）监测， 没有实现智能控制， 不能适应变电所无人值班及智能电网的要求， 同时也影响了变压器的安全经济运行。（5）用硬逻辑方式采集变压器冷却系统信息，需要大量的分立元件（继电器），所以无法实现全部信息的扩展和采集、 控制， 只能实现有限的功能， 很难实现系统的改造和升级。