1引言

    目前，电力变压器冷却器大多采用强迫油循环 风冷却方式，并配用传统的继电器接触器控制系 统。这种控制方式在实际应用中暴露了诸如接线复 杂、可靠性差以及维护工作量大等问题，并且不具 备实时传输和管理系统数据的能力，影响了变电站 综合 自动化系统的建设，难以实现远方监视、测量 和控制等功能。近年来，各种新型变压器冷却器控 制系统相继出现，例如，文献[1—2]设计了基于 PLC 和变频器的冷却器控制系统；文献[3]提出了以单片 机为核心的控制系统设计理念；文献[4】将智能控制 算法引入冷却器控制系统。笔者在调研相关研究成 果的基础上，将 PLC与触摸屏结合，设计了高性能 变压器冷却器控制系统，拟扩展控制系统的多项性 能。

2控制系统方案设计

    2．1  控制系统硬件设计 在对 PLC调研 分析 的基 础上 ，系统采 用 SIEMENS S7—200系列的 PLC并配合 TP270触摸 屏搭建控制系统的硬件平台，如图1所示。TP270与 CPU224之间采用MPI进行通信，交换系统的实时状态、数据以及控制信号通过 MPI提供与其他系统 (例如IPC)的网络接口。1 '270采用 SIEMENS配套 的 SIMATIC WinCC flexible 2005软件进行编程组 态。S7—200系列 PLC采用 STEP 7 MicroWIN进行 编程调试 ，编程计算机与PLC之间采用 PC／PPI电 缆连接。在本文中设计6组冷却器的控制系统，系 统共需 DI 60点、DO 32点、AI 8点。根据系统需 求，系统采用了5个模块(包括开关量模块和模拟量 模块)，安装顺序如图 1所示。 2．2 控制系统功能分析 控制系统以PLC为控制装置，以操作面板、触 摸屏以及网络接口三种方式实现人机接口，故可以 完成超越常规控制系统的功能，涵盖了运行操作、 联锁保护、功能优化、数据管理和远程通信等多个 方面。 系统的运行操作功能主要包括 ：①系统 “检 修”、“正常”状态设置。②控制点切换。通过转换开 关设置使用触摸屏控制或操作面板控制。③冷却器 工作方式设置。冷却器系统可以设置为“自动”、“联 锁”及“解锁”三种方式。④手动设置冷却器组状态 (“工作”、“辅助”、“备用”和“停止”)。⑤手动设置系 统联锁功能的投入与切除。⑥冷却器组出现故障 时，在操作面板和触摸屏上分别进行指示 ，并通过 网络接口发出报警信号。 系统联锁保护功能主要有：①两路电源的自动 切换。系统采用两组电源供电，当任一组电源故障 时，另一路电源将自动投入并报警。②当控制系统处 于自动工作方式时，系统自动设置冷却器组状态，其 中辅助状态又分为辅助 i和辅助2。③冷却器组的 联锁调度。处于工作状态的冷却器组在变压器运行 时自动投入，当变压器油面温度达到{dy}限值(例如 50oC)或负载达到{dy}限值时，处于“辅助1”状态的 冷却器组联锁投入，当温度达到第二限值 (例如 70℃)或负载达到第二限值时，投入“辅助2”状态冷 却器组，当工作冷却器组或辅助冷却器组出现故障 时自动投入处于“备用”状态的冷却器组。④冷却器 组的停运控制。当辅助或备用冷却器组的投运条件 消失时，对应的冷却器将联锁退出运行；处于工作状态的冷却器组只能手动停运或当变压器停运后联锁 延时停运。⑤远方报警。当故障状态出现时，向其他 系统发送远方报警信号。 系统功能优化：①为了均分各冷却器组的工作 时间，设计了冷却器组工作状态自动切换功能，即根 据各冷却器组的累计运行时间以及对每类冷却器组 数的设置自动切换冷却器组工作状态。②为了避免 冷却器组的频繁启停，设置了冷却器组的最短运行 时间(缺省设置为 10rnin，也可以在触摸屏上进行修 改) 数据管理功能：①模拟量监视。系统采集油面／ 绕组温度、冷却器组电流等信号，绘制趋势曲线。② 为了便于模拟量标定，在触摸屏上提供了标度变换 参数的设置功能。③在控制系统中需要掉电保存的 参数，都存人PLC的EEPROM，以便重新上电时恢复。 远程通信功能：系统除了通过接点信号为其他 系统提供报警信号外，还可以通过 MPI、Modbus等 通信总线与其他系统进行数据传输。

3控制系统实现

    系统控制程序采用模块化设计思想，使用梯形 图以子程序的方式实现。系统总共使用了 11个子 程序，各个子程序的功能描述如表 1所示。 系统主程序的工作流程如图2所示。以下对程 序设计中的几个问题进行说明。PLC程序采用循环 扫描方式执行，故主程序不需要单独构建循环。在 程序设计时，运行时间以min为单位进行累计，采 用 32位整数存储，可以保证足够的时间跨度。为了 自动转换冷却器组的工作状态，需要对累计时间进 行排序。这个过程采用冒泡排序算法完成。当设定时间(该参数可以在触摸屏上进行修改)到且系统 为自动工作方式，控制系统自动设置冷却器组的状 态。sBR-2根据系统工作状态、手动伯 动设置进行 综合运算，得出各冷却器组的最终状态。SBR_3则 使用该最终结果，调度各组冷却器的启动／停止／保 护。其他功能，如指示灯处理、与触摸屏和网络的交 互以及参数存储等工作则分配到其余子程序中完 成。为了直观监视PLC与触摸屏／网络的通信状态， 设计了一个2s的脉冲，由该信号控制触摸屏上通信 状态指示灯。 控制系统的监视和操作既可以在面板上完成， 也可以在触摸屏上完成。触摸屏监控画面的设计应 该遵循直观、便于操作、信息量丰富以及美观大方 等原则。图3所示为基于TP270触摸屏设计的监控 系统概览画面。

4结论

    设计完成的冷却器控制系统通过试验室联合 测试后，完成了现场安装，目前已经成功运行了6 个月，现场使用效果良好。基于PLC、触摸屏设计变压器冷却器控制系统，结合了控制器(PLC)和监控 设备(触摸屏)的技术优势，其性能优于当前广泛使 用的常规控制系统。除了完成运行操作、联锁保护 等基本功能外，还可以完成系统功能优化、数据管 理和远程通信等功能，且操作方式更加灵活、多变， 并能为操作人员提供更加丰富的系统状态信息。该 系统的成功实施，可为操作人员提供更加方便的操 作手段，并有助于变电站综合自动化系统的建设。