有載分接開關在線凈油裝置控制系統設計

李健 王通達 徐鯨民 莊涵汀

摘 要：變壓器是煤礦電力系統的重要組成部分，有載開關又是變壓器的重要部件，有載開關主要依靠變壓器油保證觸頭間絕緣性能，變壓器油的品質對于變壓器運行安全至關重要。變壓器油在運輸、灌裝、使用過程中由于外界侵入和電化學反應，油的品質會下降，影響其絕緣性能。為保證有載開關中變壓器油的品質，傳統方法是停電更換或者過濾變壓器油，十分不方便。SIMATIC LOGO！智能邏輯控制器能夠控制有載分接開關在線凈油裝置，過濾有載分接開關變壓器油中的雜質和水分，保證變壓器油的絕緣強度。

關鍵詞：SIMATIC LOGO！；有載分接開關；在線凈油裝置；控制系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.180

1 前言

變壓器是電力系統的重要組成部分，而有載開關又是變壓器的重要部件，它依靠銅鎢觸頭轉換負載的方法調節電力系統電壓，穩定電力系統的電壓。有載開關使用前需要在其中注入適量變壓器油以保證有載開關的絕緣性能。運輸、灌裝、使用過程中，變壓器油的品質會發生變化，比如吸濕、氧化等，在使用過程中有載開關切換十分頻繁，變壓器油的碳化和污染較為嚴重。總的來說，有載開關中變壓器油油質劣化原因包括電弧造成碳顆粒生成、油熱老化、水分侵入、氣體侵入、熔化后濺射觸頭材料微粒。[1，2，3]

有載開關在線凈油裝置能夠在有載開關運行的情況下有效濾除變壓器油中的游離碳、金屬微粒和微量水分，提高有載開關的可靠性。控制系統是凈油裝置正常工作的可靠保障，本論文針對有載分接開關在線凈油裝置的控制系統設計進行論述。

2 控制系統硬件設計

2.1 智能控制器選擇

LOGO！智能邏輯控制器是德國西門子公司的產品，填補傳統繼電器和PLC之間的技術空間，針對小型自動化市場進行了獨特設計，其內部功能豐富。使用LOGO！ Soft Comfort編程軟件可以方便的完成控制程序編寫，其編程語言包括功能塊和梯形圖編程語言，使用起來簡單靈活。

綜合考慮使用的可靠性、有載開關凈油裝置控制系統的要求和成本問題，選擇LOGO！230RC型號智能邏輯控制器控制有載分接開關在線凈油裝置。LOGO！230RC型號智能邏輯控制器圖1所示，它具有8個輸入和4個輸出，集成了8個基本功能模塊和31個特殊功能模塊，能夠滿足有載分接開關在線凈油裝置自動控制的要求。

2.2 I/O節點分配

根據功能分析可知，有載分接開關在線凈油裝置正常可靠運行所需要的功能包括：相序保護、濾芯堵塞報警、手動和自動切換、定時自動和隨開關動作自動凈油切換、手動啟動、手動停止、報警信號輸出。

通過上述功能分析，選擇手/自轉換信號、相序保護信號、有載開關動作信號、除雜濾芯報警信號、除水濾芯報警信號、手動啟動信號和手動停止信號作為輸入信號；輸出信號則包括電機啟動信號、除雜濾芯報警輸出信號、除水濾芯報警輸出信號、報警輸出信號，其I/O節點分配如表1所示；消息文本輸出到LOGO！230RC自帶的顯示屏上，方便工作人員設置參數和查看運行狀態。

3 控制系統軟件設計

3.1 程序流程

程序流程如圖2所示，在手動運行狀態下，只能通過控制箱面板上的啟動按鈕啟動油泵開始凈油，工作一定時間后停止凈油。自動運行狀態分為兩種，一種是每天定時凈油，即每天根據設定的啟動時間和停止時間進行凈油；另一種是凈油裝置隨有載開關調壓動作凈油，當有載開關動作后，經過一定時間后凈油裝置啟動，工作一定時間后凈油裝置停止工作，并且保證在停止凈油后的一定時間內無論有載開關是否動作凈油裝置都不工作，從而避免凈油裝置頻繁啟動。

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為保證安全，無論在手動還是自動運行狀態下只要按下停止按鈕，凈油裝置必須都能夠立即停止工作。

3.2 可修改參數模塊設置

在程序中會設置一些功能模塊，有的模塊參數只用于內部調用，有的模塊參數和凈油裝置功能聯系緊密，模塊的參數是否可修改需要在程序中設定，根據程序流程圖選擇可修改參數的模塊如表2所示，其他模塊設置為不可修改參數。

4 控制仿真

LOGO！控制器的編程軟件LOGO！ Soft Comfort自帶仿真功能，可以驗證電路程序，觀察和控制電路程序的行為，并在信息窗口中顯示現有的所有錯誤。

LOGO！ Soft Comfort仿真界面如圖3所示，I1-I8對應控制器的8個輸入節點，Q1-Q4對應控制器的4個輸出節點，M1-M13為程序中對應的輔助線圈，對應不同的仿真條件會彈出響應的消息文本框。在梯形圖中設置好參數后，根據不同運行狀態設置輸入節點的通斷，觀察各輸出節點和輔助線圈的狀態是否與設計初衷相符，同時觀察消息文本框是否顯示正常。

通過LOGO！ Soft Comfort仿真證明LOGO！ Soft Comfort智能邏輯控制器能夠準確控制有載分接開關在線凈油裝置，滿足載分接開關在線凈油裝置的控制需求。

5 結論

基于SIMATIC LOGO！智能邏輯控制器的有載分接開關在線凈油裝置控制系統功能齊全，試驗過程中性能穩定、控制效果良好、整個系統自動化程度高，充分考慮了有載分接開關凈油的要求，有效過濾有載分接開關中變壓器油的雜質和水分，保證變壓器油的絕緣強度，提高煤礦變壓器工作的穩定性。

參考文獻：

[1]張德明.上海華明電力設備制造有限公司[J].變壓器，2009，46

（09）：52-60.

[2]董忍娥.西安西變組件有限公司[J].變壓器，2009，46（08）：50-54.

[3]周喜忠.變壓器有載分接開關加裝在線濾油裝置[J].變壓器，2010，

47（01）：56-59.

作者簡介：李健（1980-），男，河北保定人，博士，講師，工程師，研究方向：機電設計方面。