（湖南兆为电力工程建设有限公司 湖南长沙）
摘要：在现代电网中，油浸式电力变压器是关键设备，电力系统能否正常运行，会与其安全、稳定有直接关系。油浸式电力变压器通常会有多组风机和油泵，实现冷却油的循环和风冷让变压器降温。而传统油浸式变压器中一般使用继电式实现对冷却控制柜的控制，此种回路非常复杂，极容易发生故障，并且无通讯功能，降低了运行的安全和稳定。本文利用PLC作为核心对油浸式电力变压器冷却系统进行智能化控制，借助其可编程特性结合规程规定，促进变压器冷却系统资源最大化地利用。
关键词：PLC；电力变压器；智能控制
电力变压器其作用就是升压和降压，是电力输送、分配及使用过程中所处的位置较为关键，转换过程中会产生大量的热量，因而良好的冷却系统，能保障变压器安全、稳定的运行。现今冷却控制柜还有不少使用的是传统控制技术，利用机械触点逻辑电路实施冷却控制，此技术容易出故障，安全隐患非常多，难以保障变压器运行的安全性和稳定性。这也成为改进原系统的源动力。通过智能控制对变压器风机组实现轮巡投切，对负荷油温出现超限值时进行自动投切，将变压器冷却系统的资源利用发挥到最大[1]。
一、冷却系统智能控制柜简述
对油浸式电力变压器实现冷却控制实现智能化，其原理和结构如图1所示，实现智能控制的核心是利用PLC，一个可实现编程的控制器，通过编程方式输入相关参数，利用编程语言代替传统机械触点控制，并通过中间继电器传递指令，借助指示灯显示工作状态，并通过PLC的通信端口协议连接就算计或其他显示设备，实现远程通讯或控制[2]。冷却器通常的设计会是双路供电，主要是通用空气开关及接触式中间继电器来实现各冷却器之间的电源连接。
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图1智能化冷却系统通知结构图
如图2所示，油浸式电力变压器智能化冷却控制柜分为两个部分，用于操作的前面板（a所示），及连接线路的后面板（b所示）。从图2（a）是控制面板，由状态监控屏幕、指示灯及旋钮组成。图2（b）主要是PLC、自动投切开关及继电器等部件组成。另外冷却系统也还存在远程监控平台，借助通信协议对PLC的反馈信息进行采集，对整个变压器的温度进行预测及计算。通过远程控制系统也能为PLC传递控制指令，从而实现对风机和油泵的手动启动。特别要注意的是因为变电站是高电磁环境，干扰较强，只能使用光纤线实现远程监控平台和PLC控制柜之间的连接实现信号的传输。
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（a）控制板面 （b）内部结构
图2冷却系统智能控制柜
二、冷却系统智能控制系统设计
以电力变压器选用原则（GB/T17468-2008）等规定为基础，对某变电站大型油浸式主变变压器的冷却系统运行情况进行分析，此主变变压器冷却系统拥有3组风机，分别编号为1、2、3号，其中1、2号两组风机都拥有4台风扇，这四台风机又分为工作和辅助功能，剩下的风机组只有2台风扇，都是备用风机，改冷却系统中共有3台油泵[3]。
2.1冷却柜手动控制功能
制作的智能化冷却柜要实现相应的手动控制功能。通过控制面板开启系统，选择手动控制，通过旋转旋钮来实现对风机组和油泵组的操作，旋钮开关的转动对冷却等级进行调整，触发相应的冷却等级，通过指示灯的亮起与熄灭表示风机组与油泵组的工作状态。旋转开关到停止位置，冷却系统停止工作，所有指示灯熄灭。
2.2冷却柜自动轮巡的投切控制功能
冷却控制系统以往都是采用分隔运行的方式，1号风机组被设定为工作风机，会一直保持运行，2号风机组是辅助风机，通常会处于停止状态，最后的3号风机组是备用风机，工作组的风机长期运行，寿命比辅助组要短太多，这也是冷却系统资源没有实现合理利用，而通过智能化控制，使1号风机与2号功能实现互换，通过对轮巡时间进行科学设计，让1号、2号风机组在周期下交换身份，交替开启和关闭。开启方式是将“手动/自动”旋钮转向到自动选项上，当油温超标指示灯亮起后，1号风机组工作指示灯亮起，并在一段时间后切换到2号风机组，则自动轮巡的投切控制实现。
2.3油温超限或低限时自动投切控制功能
智能控制功能最大的特点是以实时变压器油温与负荷状态为基准，实现风机组与油泵组的启停[4]。在自动控制下油面温度超过设定的55度后，1号、2号风机组进行智能轮巡投切冷却工作；如果温度超过设定的65度后，两个风机组不在轮巡，进行并列运行，代表的指示灯都变亮，同时相应油温指示灯亮起。随着油面温度计继续升高，超过75度后，所有的风机组都同时工作，相应的指示灯亮起。反之依次递减，直至1号、2号风机轮巡或风机停止工作。变压器根据负荷启动冷却系统规则：负荷到70%，冷却系统的三组风机都同时运行，相应风机工作指示灯及负荷超过70%的指示灯亮起。而当负荷超过70%以后，冷却系统的各风机组和各个油泵组全部工作参与到冷却中，此时相应的风机及油泵指示灯都亮起，而同时亮起的指示灯还有负荷超80%指示灯。如果当负荷降低，油泵及风机根据设定相应的风机停止工作。
2.4冷却器出现故障导致全停控制功能
变压器冷却系统也会出现故障导致极端情况的出现，如果冷却器因为全部故障或供电电源都出现故障，使得冷却器都停止工作，就会导致散热系统处于瘫痪状态，导致油温持续升高。但变压器顶层油温是不能长时间处于高于75℃及以上温度工作。对于全停的操作方式是系统运行并处于自动状态，按下风机油泵对应的故障触发信号按钮，让各组风机组、油泵组的故障指示灯亮起，同时将油温超过75度指示灯点亮，“切除变压器”指示灯通常会在20分钟后亮起，实现变压器的切除。需要注意如果没有对油温超过75度指示灯进行触发，等待切除变压器指示灯亮起时间需要80分钟。等待期间任何一组风机或油泵有触发故障信号，对应故障指示灯熄灭，“切除变压器”意味着失败[5]。
三、结语
随着国家电网的发展和完善，油浸式电力变压器冷却系统控制功能也会变得更加完善，通过将PLC作为油浸式电力变压器冷却系统的控制核心，借助可编辑的优势与相关规程规定实现结合，实现冷却系统智能控制，以油温控制为基础，最大化地实现对油浸式变压器冷却系统的充分利用。
参考文献
[1]于德纲,王广华.智能测控系统在电厂变电站主变冷却系统上应用可行性分析[J].科技创新与应用,2019(20):170-171.
[2]黄芝强,刘稳标,林娟.智能冷却控制系统在超高压变压器中的应用[J].中国设备工程,2018(13):206-207.
[3]张成名.基于PLC控制的电厂变压器冷却控制系统研究[J].内燃机与配件,2018(11):214-215.
[4]于晓军.“变压器冷却器智能控制装置的研制及应用”项目情况介绍[J].宁夏电力,2018(02):2.
[5]李子欣,高范强,赵聪,王哲,张航,王平,李耀华.电力电子变压器技术研究综述[J].中国电机工程学报,2018,38(05):1274-1289.