萬(wàn)傳強(qiáng) 顏安

摘要：變壓器故障診斷系統(tǒng)作為變壓器主要的安全設(shè)備，對(duì)變壓器故障診斷發(fā)揮著重要的作用。傳統(tǒng)的變壓器故障診斷操作復(fù)雜、可靠性差、效率低、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，而不同類(lèi)型、不同用途的變壓器在某些線(xiàn)路和設(shè)備的連接方式上是不同的，這就給員工在對(duì)變壓器進(jìn)行錯(cuò)誤的性能分析和診斷出現(xiàn)誤診，檢修難度較大，給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了極大的不便和損失。針對(duì)這種情況采用PLC的控制方案對(duì)對(duì)變壓器故障進(jìn)行診斷。具有安全可靠性、診斷精度高及反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。變壓器在供電系統(tǒng)中扮演著重要的角色，變壓器出現(xiàn)故障會(huì)造成整個(gè)配電系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，只有保障變壓器及時(shí)進(jìn)行故障檢測(cè)，排除故障，才能保障整個(gè)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要分析了變壓器常出現(xiàn)的幾種故障和傳感器在解決變壓器問(wèn)題的具體應(yīng)用，對(duì)正常運(yùn)行中的變壓器采出數(shù)據(jù)并記錄，對(duì)檢測(cè)中的變壓器參數(shù)進(jìn)行比較分析從而確定具體故障。本文在分析變壓器故障診斷系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了硬件和軟件兩方面的設(shè)計(jì)。硬件方面，選用的可編程控制器系列為西門(mén)子S7-200，構(gòu)造了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)故障系統(tǒng)。另一種是保護(hù)控制，具有如下診斷功能：溫度過(guò)高、煙霧檢測(cè)、噪聲檢測(cè)、油位過(guò)低檢測(cè)、濕度過(guò)大檢測(cè)，對(duì)提高變壓器故障檢測(cè)的效率具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：傳感器;PLC;人機(jī)界面;

1.引言

隨著科技和社會(huì)不斷進(jìn)步，許多大型自動(dòng)化生產(chǎn)企業(yè)崛地而起。大型企業(yè)在發(fā)展的同時(shí)，變壓器故障的問(wèn)題伴隨而來(lái)。傳統(tǒng)的變壓器故障診斷操作復(fù)雜、可靠性差、效率低、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，而不同類(lèi)型、不同用途的變壓器在某些線(xiàn)路和設(shè)備的連接方式上是不同的，這就給員工在對(duì)變壓器進(jìn)行錯(cuò)誤的性能分析和診斷出現(xiàn)誤診，檢修難度較大，給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了極大的不便和損失。針對(duì)這種情況采用PLC的控制方案對(duì)對(duì)變壓器故障進(jìn)行診斷。具有安全可靠性、診斷精度高及反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)一款基于PLC變壓器故障診斷系統(tǒng)來(lái)解決此問(wèn)題。

2.變壓器故障診斷工作原理

基于工作環(huán)境的復(fù)雜性，本設(shè)計(jì)用PLC作為核心控制，結(jié)合傳感器的特性能，系統(tǒng)加電按下啟動(dòng)按鈕SB1后，程序初始化I/O通道，傳感器模擬信號(hào)輸入到擴(kuò)展單元EM235中，PLC內(nèi)部進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果輸出聲光報(bào)警器。然后返回主程序，進(jìn)行實(shí)時(shí)故障診斷。由觸摸屏進(jìn)行顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)當(dāng)溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度有一項(xiàng)越限時(shí)都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行檢修使其避免對(duì)變壓器不可逆的損壞。然后依次讀入溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度信號(hào)，依照以上的順序并行執(zhí)行，循環(huán)以上步驟。

3.故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

3.2程序設(shè)計(jì)模擬圖及過(guò)程

系統(tǒng)加電按下啟動(dòng)按鈕SB1后，程序初始化I/O通道，傳感器模擬信號(hào)輸入到擴(kuò)展單元EM235中，PLC內(nèi)部進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果輸出聲光報(bào)警器。然后返回主程序，進(jìn)行實(shí)時(shí)故障診斷。由觸摸屏進(jìn)行顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)當(dāng)溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度有一項(xiàng)越限時(shí)都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行檢修使其避免對(duì)變壓器不可逆的損壞。然后依次讀入溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度信號(hào)，依照以上的順序并行執(zhí)行，循環(huán)以上步驟。由上圖部分程序圖已溫度程序?yàn)槔梢钥闯霰驹O(shè)計(jì)是對(duì)傳感器采取信號(hào)的讀取，經(jīng)過(guò)模擬量輸入模塊的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入PLC。具體編程思路如下：因?yàn)橐话銈鞲衅鞴潭ㄝ敵?-10V（可看成百分比）對(duì)應(yīng)PLC模擬信號(hào)為32000，進(jìn)行換算閾值，在PLC程序中設(shè)定固定參數(shù)在進(jìn)行設(shè)置參數(shù)范圍前必須要將變壓器輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為和PLC內(nèi)部當(dāng)中可讀取的數(shù)。最后進(jìn)行固定閾值進(jìn)行比較，若傳感器當(dāng)中的換算信號(hào)大于等于即：整數(shù)-雙整數(shù)-浮點(diǎn)數(shù)-加減乘除-雙整數(shù)-整數(shù)-比較指令，信號(hào)處理主要還是通過(guò)程序處理具體程序如圖3-2所示，寫(xiě)出程序進(jìn)行仿真當(dāng)仿真寫(xiě)入溫度大于等于85°C時(shí)Q1線(xiàn)圈閉合即聲光報(bào)警器動(dòng)作，程序仿真圖如圖3-3所示。其他傳感器原理類(lèi)似。

在本設(shè)計(jì)中溫度傳感器的測(cè)量范圍為0～100℃，輸入信號(hào)的數(shù)字量為0～32000。我們可以設(shè)置當(dāng)溫度大于等于85℃系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)計(jì)算：85/100=0.85。0.85*32000=27200（模擬信號(hào)）3.3程序設(shè)計(jì)模擬圖及過(guò)程

本文采用S7-200編程工具軟件。可用梯型圖、指令表編程且，具有程序編輯、相關(guān)參數(shù)值設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、監(jiān)控、仿真調(diào)試、在線(xiàn)修改程序等功能，可以在PLC人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)修改與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器之間進(jìn)行共享。

3.4變壓機(jī)故障診斷系統(tǒng)的功能及優(yōu)點(diǎn)

變壓器故障診斷系統(tǒng)可應(yīng)用于各種工作環(huán)境，采用PLC來(lái)控制變壓器內(nèi)部的多個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)多種功能，如檢測(cè)溫度、煙霧、噪聲、油位、濕度等功能。本文主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)變壓器常出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)是PLC，并且結(jié)合了變壓器的故障特點(diǎn)。這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)很多，比如它能夠讓使用者簡(jiǎn)便快捷地關(guān)注著變壓器的實(shí)事實(shí)情況，能夠第一時(shí)間對(duì)變壓器進(jìn)行檢修，增大變壓器使用壽命。本診斷系統(tǒng)采用PLC標(biāo)準(zhǔn)模塊，實(shí)現(xiàn)功能可靠、抗干擾能力強(qiáng)，工作環(huán)境相對(duì)惡劣，成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作。

4.結(jié)語(yǔ)

變壓器故障診斷采用PLC控制多個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)智能、高效、全自動(dòng)化診斷目的，同時(shí)采用人機(jī)界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器故障，供電系統(tǒng)的構(gòu)造相對(duì)比較復(fù)雜，設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量也很多，因此只依靠人力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)很難達(dá)到全部覆蓋的效果，也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的故障問(wèn)題。而將傳感器使用到變壓器當(dāng)中就可以很好的解決這一問(wèn)題，傳感器可以實(shí)時(shí)的將變壓器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸給管理人員，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)變壓器的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，就可以智能化的對(duì)各變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。同時(shí)在變壓器的故障診斷中，傳感器也可以發(fā)揮自身的作用。傳感器可以對(duì)變壓器的各種故障具體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，在信息平臺(tái)上對(duì)各種傳感器故障檢測(cè)情況進(jìn)行統(tǒng)一的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的故障問(wèn)題和原因。

通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和直接檢測(cè)，我們可以掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，因?yàn)槲覀冊(cè)噲D在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)問(wèn)題，全面分析新的操作系統(tǒng)問(wèn)題，控制設(shè)備的運(yùn)行。解決操作系統(tǒng)問(wèn)題，并糾正設(shè)備狀態(tài)，制定合理的維護(hù)策略，并根據(jù)我們的實(shí)際建議執(zhí)行這些策略，避免變壓器因?yàn)槲窗l(fā)現(xiàn)其中問(wèn)題導(dǎo)致變壓器損壞。隨著傳感器、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用途徑也會(huì)越來(lái)越多，在變壓器檢測(cè)中使用傳感器進(jìn)行故障排除，可以提高工作效率的同時(shí)，解決變壓器故障的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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