有载分接开关在线净油装置控制系统设计

李健 王通达 徐鲸民 庄涵汀

摘 要：变压器是煤矿电力系统的重要组成部分，有载开关又是变压器的重要部件，有载开关主要依靠变压器油保证触头间绝缘性能，变压器油的品质对于变压器运行安全至关重要。变压器油在运输、灌装、使用过程中由于外界侵入和电化学反应，油的品质会下降，影响其绝缘性能。为保证有载开关中变压器油的品质，传统方法是停电更换或者过滤变压器油，十分不方便。SIMATIC LOGO！智能逻辑控制器能够控制有载分接开关在线净油装置，过滤有载分接开关变压器油中的杂质和水分，保证变压器油的绝缘强度。

关键词：SIMATIC LOGO！；有载分接开关；在线净油装置；控制系统

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

1 前言

变压器是电力系统的重要组成部分，而有载开关又是变压器的重要部件，它依靠铜钨触头转换负载的方法调节电力系统电压，稳定电力系统的电压。有载开关使用前需要在其中注入适量变压器油以保证有载开关的绝缘性能。运输、灌装、使用过程中，变压器油的品质会发生变化，比如吸湿、氧化等，在使用过程中有载开关切换十分频繁，变压器油的碳化和污染较为严重。总的来说，有载开关中变压器油油质劣化原因包括电弧造成碳颗粒生成、油热老化、水分侵入、气体侵入、熔化后溅射触头材料微粒。[1，2，3]

有载开关在线净油装置能够在有载开关运行的情况下有效滤除变压器油中的游离碳、金属微粒和微量水分，提高有载开关的可靠性。控制系统是净油装置正常工作的可靠保障，本论文针对有载分接开关在线净油装置的控制系统设计进行论述。

2 控制系统硬件设计

2.1 智能控制器选择

LOGO！智能逻辑控制器是德国西门子公司的产品，填补传统继电器和PLC之间的技术空间，针对小型自动化市场进行了独特设计，其内部功能丰富。使用LOGO！ Soft Comfort编程软件可以方便的完成控制程序编写，其编程语言包括功能块和梯形图编程语言，使用起来简单灵活。

综合考虑使用的可靠性、有载开关净油装置控制系统的要求和成本问题，选择LOGO！230RC型号智能逻辑控制器控制有载分接开关在线净油装置。LOGO！230RC型号智能逻辑控制器图1所示，它具有8个输入和4个输出，集成了8个基本功能模块和31个特殊功能模块，能够满足有载分接开关在线净油装置自动控制的要求。

2.2 I/O节点分配

根据功能分析可知，有载分接开关在线净油装置正常可靠运行所需要的功能包括：相序保护、滤芯堵塞报警、手动和自动切换、定时自动和随开关动作自动净油切换、手动启动、手动停止、报警信号输出。

通过上述功能分析，选择手/自转换信号、相序保护信号、有载开关动作信号、除杂滤芯报警信号、除水滤芯报警信号、手动启动信号和手动停止信号作为输入信号；输出信号则包括电机启动信号、除杂滤芯报警输出信号、除水滤芯报警输出信号、报警输出信号，其I/O节点分配如表1所示；消息文本输出到LOGO！230RC自带的显示屏上，方便工作人员设置参数和查看运行状态。

3 控制系统软件设计

3.1 程序流程

程序流程如图2所示，在手动运行状态下，只能通过控制箱面板上的启动按钮启动油泵开始净油，工作一定时间后停止净油。自动运行状态分为两种，一种是每天定时净油，即每天根据设定的启动时间和停止时间进行净油；另一种是净油装置随有载开关调压动作净油，当有载开关动作后，经过一定时间后净油装置启动，工作一定时间后净油装置停止工作，并且保證在停止净油后的一定时间内无论有载开关是否动作净油装置都不工作，从而避免净油装置频繁启动。

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为保证安全，无论在手动还是自动运行状态下只要按下停止按钮，净油装置必须都能够立即停止工作。

3.2 可修改参数模块设置

在程序中会设置一些功能模块，有的模块参数只用于内部调用，有的模块参数和净油装置功能联系紧密，模块的参数是否可修改需要在程序中设定，根据程序流程图选择可修改参数的模块如表2所示，其他模块设置为不可修改参数。

4 控制仿真

LOGO！控制器的编程软件LOGO！ Soft Comfort自带仿真功能，可以验证电路程序，观察和控制电路程序的行为，并在信息窗口中显示现有的所有错误。

LOGO！ Soft Comfort仿真界面如图3所示，I1-I8对应控制器的8个输入节点，Q1-Q4对应控制器的4个输出节点，M1-M13为程序中对应的辅助线圈，对应不同的仿真条件会弹出响应的消息文本框。在梯形图中设置好参数后，根据不同运行状态设置输入节点的通断，观察各输出节点和辅助线圈的状态是否与设计初衷相符，同时观察消息文本框是否显示正常。

通过LOGO！ Soft Comfort仿真证明LOGO！ Soft Comfort智能逻辑控制器能够准确控制有载分接开关在线净油装置，满足载分接开关在线净油装置的控制需求。

5 结论

基于SIMATIC LOGO！智能逻辑控制器的有载分接开关在线净油装置控制系统功能齐全，试验过程中性能稳定、控制效果良好、整个系统自动化程度高，充分考虑了有载分接开关净油的要求，有效过滤有载分接开关中变压器油的杂质和水分，保证变压器油的绝缘强度，提高煤矿变压器工作的稳定性。

参考文献：

[1]张德明.上海华明电力设备制造有限公司[J].变压器，2009，46

（09）：52-60.

[2]董忍娥.西安西变组件有限公司[J].变压器，2009，46（08）：50-54.

[3]周喜忠.变压器有载分接开关加装在线滤油装置[J].变压器，2010，

47（01）：56-59.

作者简介：李健（1980-），男，河北保定人，博士，讲师，工程师，研究方向：机电设计方面。