換流變壓器冷卻器控制柜智能控制方案人機界面搭建方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種換流變壓器冷卻器控制柜智能控制方案人機界面搭建方法。
【背景技術】
[0002] 經濟發展、電力先行。改革開放以來，隨著社會發展突飛猛進，對于電力的需求與 日倶增。國家電網公司經過十余年不懈努力，終于打造出獨具我國特色的堅強電網。而在 電網設備日常維護中，各種新穎的控制裝置和設備發揮著巨大的作用。各種智能電器的合 理使用、創新發明無疑為電網設備維護奠定了堅實的基礎。黨的十八大提出中國要在2020 年全面建成小康社會，電網則是關系國計民生的重要基礎設施。為響應國家十二五規劃，我 國加快智能電網相關設備的研發和建設，特別是特高壓智能變壓器相關產品，其中需要對 關鍵設備換流變壓器運行參數和狀態進行自動監測和診斷，從而對變壓器進行全生命周期 管理，提升智能變電站設備的運行維護水平。通過不斷的創新、發明，解決出現的新問題，使 產品換發出新的活力，推動產業升級，乃至行業變革。其中，控制系統原理的優化及創新，將 會提高人員工作效率，提升行業整體水平，減少能耗、降低污染，推進變電站智能化發展。
[0003] 換流變壓器是特高壓電網和變電站建設中的重要設備，在換流橋與交流系統之間 的電力變壓器，是直流輸電系統的主要設備。其冷卻控制系統則是保證變壓器穩定運行的 主要組部件，而換流變壓器在日常運行中，會出現諸多常見的故障，原有的電磁式控制柜， 需要大量電器元件實現控制功能，設備不僅相對復雜，需要相對較大的空間，而且制造成本 昂貴，電站運行維護人員必須花費大量的時間和精力到專門的培訓部門學習，故障排查費 時費力，這在一定程度上給送變電帶來了安全隱患。
【發明內容】
[0004] 發明目的：本發明提供一種換流變壓器冷卻器控制柜智能控制方案人機界面搭建 方法，目的是解決以往的方式所存在的問題，提高運維人員工作效率，準確及時地判斷、排 查故障原因，提升行業整體水平，減少能耗、降低污染，推進變電站智能化發展。
[0005] 技術方案：本發明是通過以下技術方案來實現的： 一種換流變壓器冷卻器控制柜智能控制方案人機界面搭建方法，其特征在于： 該方法的步驟如下： 首先搭建人機界面硬件平臺：控制箱內使用可編程邏輯控制器，簡稱PLC，將變壓器溫 度、負荷以及變壓器冷卻器狀態采集進入PLC內部，PLC依據變壓器溫度及負荷計算變壓器 所需冷卻器容量，啟動冷卻器組油栗及風扇，實現對變壓器的合理冷卻散熱，人機界面則是 通過通訊方式與PLC的CPU連接，實時與PLC的CPU進行信息通訊，形象顯示變壓器溫度及 負荷以及冷卻器的運行及故障狀態，同時對PLC進行故障監視，診斷PLC各項運行故障，方 便PLC的維護及故障克服； 人機界面的設計：利用Portal Vll軟件編制人機界面并撰寫軟件控制程序，人機界面 采用MODBUS RTU、PR0FIBUS-DP、PR0FINET或其它形式的通訊協議與主控制PLC進行實時通 訊，實現人機交互界面與PLC之間的數據交換，使用人機交互界面，直觀形象的反應當前變 壓器的溫度及負荷情況，同時查看當前冷卻器的各種信息，以及前期冷卻器各項信息記錄， 包括冷卻器啟停時間，運行總時間，故障信息以及故障克服方法，方便運行維護人員就近查 看變壓器及冷卻器狀體，以最快的速度查看到當前故障狀態及解決方法。
[0006] 采用人機交互界面，可以隨時修改PLC內部關于冷卻器的運行參數，比如備用冷 卻器輪換周期，負荷啟動值，冷卻器巡檢時間等，方便的更改冷卻器的運行參數，實現對冷 卻器運行方式的更改。采用人機界面，可以實現對PLC控制器的實時監視，自動診斷PLC各 項運行故障，方便對核心控制器PLC的故障查詢及維護。人機界面可以實現對冷卻器單個 冷卻器組的油栗及風機的啟停，實現對冷卻器組的檢修功能。
[0007] PLC程序設計： 冷卻器組處于自動控制模式，當接收到后臺的啟動信號或者按下控制箱內部的按鈕 后，啟動1組冷卻器作為工作冷卻器組，同時啟動每組冷卻器其中1個油栗作為工作油栗， 當1級溫度，也就是變壓器油面溫度表其中之一溫度高于45°C，達到或變壓器功率超過額 定功率65%后啟動運行中的冷卻器組中4個風扇作為輔助風扇，是否達到或變壓器功率超 過額定功率65%通過采集到的變壓器網測電壓及網測電流計算出，當變壓器油面溫度低于 35°C時，自動退出每組冷卻器組中的輔助風扇； 當2級溫度，也就是變壓器油面溫度表其中之一溫度高于55°C，達到后或變壓器功率 超過額定功率75%，啟動剩余2組冷卻器作為輔助冷卻器組，達到后或變壓器功率超過額定 功率75%通過采集到的變壓器網測電壓及網測電流計算出，該冷卻器組的風扇將按照1級 溫度條件啟動，當變壓器油面溫度低于45°C后，或工作冷卻器組故障復位后，備用冷卻器組 自動退出。
[0008] 啟動備用冷卻器組工作冷卻器組故障判定條件： (1) 冷卻器油栗電機啟動器（1QB，2QB，3QB，4QB)跳閘； (2) 冷卻器組中有三個以上風扇的電機啟動器跳閘； (3) 冷卻器油栗出現油流故障； (4) PLC發出啟動冷卻器油栗命令卻未接收到冷卻器油栗運行狀態信號； 自動模式下，自動進行每組冷卻器組輔助風扇及備用冷卻器組的周期輪換，輪換通過 觸摸屏配置輪換周期及輪換時間，每次周期輪換時，選取每組冷卻器組中運行時間最長的 風扇作為輔助風扇，選取運行時間最長的冷卻器組作為備用冷卻器組； 自動模式下，在接收到后臺的停止信號或者按下控制箱內部的按鈕后，當變壓器的1、2 級溫度信號有效時，冷卻器組將繼續按照自動模式運轉，直至1級溫度信號消失后，冷卻器 組再停止運行； 自動模式下，冷卻器組每隔一定周期啟動全部冷卻器組，周期通過觸摸屏配置，運轉一 定時間后自動停止，自動停止通過觸摸屏配置，實現對冷卻器組的自動巡檢功能。
[0009] PLC輸入輸出信號表，實現外部數據的采集及對冷卻器的控制輸出；
PLC程序： PLC 程序由 Main、COOLER_AUTO、HMIshow、Input、Outputgiven 及 runningtime 6 個功 能程序塊組成，其中Main程序為主循環執行程序，調用其它功能程序塊實現各功能程序的 運行。
[0010] 各功能塊程序實現不同的控制功能： 利用Input功能程序實現變壓器及冷卻器參數采集； 利用C00LER_AUT0功能程序實現冷卻器的自動運行及輪換； 利用Outputgiven功能程序實現對于冷卻器油栗及風扇的輸出控制； 利用Runningtime功能程序實現計算冷卻器組運行時間及分辨最短運行冷卻器組及 運行風扇的作用； 利用HMIshow功能程序實現與人機界面之間的數據交互，顯示變壓器及冷卻器組的當 前狀態。
[0011] 優點效果：人機界面形象生動，與現場換流變一致。安裝使用后，將使電站檢修工 作方便、簡單，可以及時準確判斷故障發生處及故障原因。節省時間，降低風險。運維人員掌 握設備操作使用方法，可直接在人機界面上修改控制參數，并能觀察各組冷卻器運行狀態， 簡化調試工作，提高人員技術水平，提升電站設備智能化程度。
[0012]
【附圖說明】： 圖I #1-4冷卻器風機、油栗控制回路； 圖2手自動控制回路； 圖3信號檢測回路； 圖4控制信號檢測回路； 圖5模擬量信號回路； 圖6電機狀態監測回路； 圖7故障報警信號回路； 圖8為主畫面圖； 圖9組冷卻器狀態及檢修控制圖； 圖10組冷卻器狀態及檢修控制圖； 圖11組冷卻器狀態及檢修控制圖； 圖12組冷卻器狀態及檢修控制； 圖13冷卻器參數設置圖； 圖14模擬量輸入輸出及檔位校準設置圖； 圖15過負荷能力、溫度報警及負荷啟動設置圖； 圖16報警及故障信息查看圖； 圖17歷史運行信息查看圖； 圖18, PLC程序； 圖19 PLC程序