35KV干式變壓器智能溫控系統(tǒng)分析

楊洪川

摘要：在高層建筑、碼頭等場所，經(jīng)常會用到很多不同電壓的干式變壓器，因?yàn)槠湓谧儞Q交流電壓和交流電流等流程中有著重要作用，保持干式變壓器性能質(zhì)量在使用中不會發(fā)生變化，還要使其內(nèi)部溫度控制系統(tǒng)保證功能發(fā)揮穩(wěn)定。因?yàn)榻M成變壓器的繞組經(jīng)常會因?yàn)闇囟燃眲★j升而作用失效，并且溫度變化也會對干式變壓器的冷卻作用產(chǎn)生負(fù)面影響。

關(guān)鍵詞：35KV；干式變壓器；智能溫控系統(tǒng)

相關(guān)人員要了解智能溫控系統(tǒng)的組成原理與工作原理，才會使其在35KV干式變壓器中靈活應(yīng)用，可以將系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計作為切入點(diǎn)。本文主要針對35KV干式變壓器智能溫控系統(tǒng)進(jìn)行分析。

一、系統(tǒng)組成原理和作用

系統(tǒng)組成部分以及工作原理都如下圖所示，傳感器、風(fēng)機(jī)、上位機(jī)以及與這三者相關(guān)的線路組成系統(tǒng)的硬件部分，而其余的DSP控制程序以及監(jiān)控軟件則組成軟件部分，系統(tǒng)軟硬兼施，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控功能[1]。傳感器主要對環(huán)境溫度和繞組溫度以及冷卻溫度等情況進(jìn)行監(jiān)測，將處理后的信號傳遞到轉(zhuǎn)換模塊，CAN總線以及LED顯示器等都會接收到在此處理后的信號，將繞組溫度限制值作為參考依據(jù)，相關(guān)的監(jiān)控軟件和報警軟件就會做出相關(guān)的信息反饋，進(jìn)而風(fēng)機(jī)以及繼電器等設(shè)施會給出對應(yīng)的反應(yīng)。如果測定的溫度值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于限制值，報警軟件就會給出信號，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使繞組以及內(nèi)部零件運(yùn)行環(huán)境的溫度降低，繼電器會開啟保護(hù)功能。

二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計

（一）選擇優(yōu)質(zhì)電路核心控制器

系統(tǒng)由硬件軟件以及相關(guān)線路組成，主要對處理對象進(jìn)行溫度控制，需要對溫度變化莫測的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析處理，并且在運(yùn)算分析的過程中，并不會受到其他信號的干擾，這對電路核心控制器的選擇提出了很高的要求，所以在選擇時還要慎重[2]。經(jīng)過對比研究，某公司的TMS320F2812控制器控制效果比較顯著，該控制器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換器以及模擬輸入通道等部分都使數(shù)據(jù)處理能力增強(qiáng)，CAN模塊的功能發(fā)揮也要比其他控制器強(qiáng)，而存儲器的擴(kuò)展更是讓溫度傳感信號得到儲存，使整個系統(tǒng)都處于監(jiān)控之中。

（二）合理選擇傳感器

選擇優(yōu)質(zhì)的傳感器，是干式變壓器中各種溫度信號檢測精確的保證，只有做好溫度測量基礎(chǔ)工作，才能對溫度進(jìn)行準(zhǔn)確控制，干式變壓器才能避免出現(xiàn)溫度故障。溫度傳感器保持功能正常的前提條件是組成部分中的熱電阻在線性方面比較好，并且傳感器本身在使用中不能被氧化，也不能和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在溫度發(fā)生急劇變化時，依舊能在溫度調(diào)控系統(tǒng)中起基礎(chǔ)輔助作用。經(jīng)對比研究，選擇鉑絲熱電阻傳感器作用效果比較好，通過電阻變化來判斷溫度變化，后者與前者呈正相關(guān)關(guān)系，可用公式表達(dá)為：

R=R0（1+at+bt2+ct3）

Abc代表溫度系數(shù)，相關(guān)人員可根據(jù)該干式變壓器的運(yùn)行情況對溫度系數(shù)進(jìn)行確定[3]。

（三）利用風(fēng)機(jī)驅(qū)動電路

風(fēng)機(jī)是用來降溫的，只有達(dá)到溫度設(shè)定極限值后，風(fēng)機(jī)才會啟動，溫度是否上限主要通過風(fēng)機(jī)驅(qū)動電路中的高低電平來判定。這需要DSP軟件程序首先將傳感器傳遞過來并處理后的溫度信號作為設(shè)定溫度極限值的對比對象，當(dāng)前者小于后者時，為低電平，光耦合器件就會導(dǎo)電，成為繼電器常開觸點(diǎn)閉合的動力，驅(qū)動電機(jī)中有電流通過，就會開啟，并且很快進(jìn)入工作狀態(tài)，風(fēng)機(jī)也會對溫度進(jìn)行冷卻，直至變壓器的溫度降低到設(shè)定值以下。

（四）通信網(wǎng)絡(luò)的組成

信號在傳遞的過程中，就是溫控器與線路進(jìn)行信息交互的過程，為了保證信號能順暢傳遞，還要對通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，減少信號缺失以及傳遞故障現(xiàn)象的發(fā)生。在智能溫控系統(tǒng)中，該網(wǎng)絡(luò)的組成包括兩部分，CAN模塊與溫控器。CAN總線在通信電路中起著關(guān)鍵作用，所以對其的信號傳遞速度、開放性、糾錯能力以及信號傳遞控制能力等都要求很高，如此CAN總線才會對CAN控制器的遠(yuǎn)程監(jiān)控起到輔助作用，使上位機(jī)能精確處理溫度信號數(shù)據(jù)[4]。CAN總線在傳遞信號時，總會遇到信號干擾現(xiàn)象，所以還要利用高速光耦，使其成為DSP與物理總線之間的隔離物質(zhì)。

（五）合理設(shè)計其他電路

在整個系統(tǒng)中，以上部分是基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵部分，除此之外，信號在傳遞顯示以及有所反應(yīng)的過程中，還需要經(jīng)過按鍵完成，這就需要鍵盤輸入電路發(fā)揮作用，而信號顯示在LED顯示屏的過程中以及報警信號發(fā)揮作用時，都需要相關(guān)的線路發(fā)揮信號傳遞作用。雖然這些線路在溫度控制系統(tǒng)中起到的是間接輔助作用，但不管缺少哪種線路，智能溫控系統(tǒng)也不完整，也無法出于工作狀態(tài)，所以相關(guān)人員在設(shè)計該線路時，也要將綜合考慮多方面因素。

三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計

（一）DSP主程序設(shè)計應(yīng)用

DSP主程序主要實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理作用，以及充當(dāng)信號與上位機(jī)之間的傳遞方。DSP主程序需要面對的數(shù)據(jù)來系統(tǒng)各模塊，不同模塊的數(shù)據(jù)處理方式也是有差別的。在對A/D轉(zhuǎn)化模塊中，數(shù)據(jù)處理方式為分析算法，對鍵盤輸入模塊中，需要處理的數(shù)據(jù)為開關(guān)量參數(shù)，主要做修改處理[5]。對LED傳遞的數(shù)據(jù)主要作顯示處理，此外，該軟件還能對風(fēng)機(jī)以及報警軟件的開啟驅(qū)動起控制功效。使溫控系統(tǒng)面對不同溫度變化值，以及與相關(guān)操作極限值對比后，能及時作出相對應(yīng)的反應(yīng)。比如在超過繞組溫度設(shè)定值，該軟件會傳遞給風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號，在超過報警設(shè)定值后，會對報警軟件發(fā)出報警啟動信號，在超過跳閘設(shè)定信號時，會將運(yùn)行信號傳遞給繼電保護(hù)裝置。

（二）上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計應(yīng)用

智能溫控系統(tǒng)在上位機(jī)軟件選擇中，主要選擇的是LabVIEW軟件，這種軟件雖然是在虛擬環(huán)境中開發(fā)出來的，但是在監(jiān)控數(shù)據(jù)信號變化的過程中起到了關(guān)鍵作用。這種軟件的編程語言特點(diǎn)是圖形化，框圖形式結(jié)構(gòu)所組成的代碼簡單有效，能準(zhǔn)確描述并處理傳遞過來的信號，并且在這種軟件中，這些框圖結(jié)構(gòu)代碼直接以圖形控件形式存在，相關(guān)人員可以不用每次都對該類型代碼進(jìn)行采集，直接通過該軟件進(jìn)行使用。這種特點(diǎn)以及功能的實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在上位機(jī)界面上，相關(guān)人員在對干式變壓器的溫度進(jìn)行檢查時，直接借助上位機(jī)界面，就可以在街面上看到顯示的溫度值等。

結(jié)語

在35KV干式變壓器中，溫控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)智能化，其系統(tǒng)的軟硬件以及各種線路在保證齊全的前提下，能發(fā)揮正常功能，使它們能將整個控制流程一直順利循環(huán)下去，使溫度無論飆升到何值，都能得到妥善冷卻處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬路，王穎.35KV干式變壓器智能溫控系統(tǒng)[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013，22（02）：236-239

[2]孟凡利，劉洋.干式變壓器智能溫控系統(tǒng)的設(shè)計[J].山東電力高等專科學(xué)校學(xué)報，2012，15（04）：20-22

[3]張愛萍，吳建江，亓長軍，車斌文.干式變壓器溫控儀的研制[J].武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2001，（01）：86-89

[4]張偉民，戴義保，陳偉.干式變壓器智能溫度控制儀的系統(tǒng)設(shè)計[J].儀器儀表用戶，2010，5：39-41

[5]巫付專，趙方，牟正中.基于的干式變壓器溫度監(jiān)控系統(tǒng)[J].變壓器，2010，8：61-63