CN2824111Y - 主变风冷系统的监控装置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种主变风冷系统的监控装置结构，具有可编程控制器、与可编程控制器相连的驱动控制电路；可编程控制器的故障信号输入端连接有CPLD故障检测电路，以检测冷却器中各油泵和风机可能存在的缺相、过载或短路故障，并通过驱动控制电路将存在所述故障的油泵和风机切除，大大提高了缺相故障监测的可靠性；可编程控制器的数字信号端能接收主变压器的油温数字信号和负荷电流数字信号；而采用与可编程控制器双向电连接的触摸屏后，能对可编程控制器中的参数进行人为设定；触摸屏还记录和显示冷却器存在的故障信息、主变压器油温及负荷电流，使本实用新型的监控装置更具有实用性和易用性。

Description

主变风冷系统的监控装置结构

技术领域

本实用新型涉及一种适用于变电站、发电厂的主变风冷系统的监控装置结构。

背景技术

在传统的变压器的冷却器控制装置中，常采用接触器、中间继电器、时间继电器、选择开关等传统检测元器件来实现对冷却器的控制。所述元器件安装在冷却器的控制装置中，由于所述元器件分布较为分散并且冷却装置中电路回路多，从而使控制元器件也较多，所以元器件之间的接线就十分的繁琐，较多的控制元器件也使得冷却控制装置的体积较大。另外，变压器的冷却器控制装置中使用的继电器大多是由电磁铁和触头两部分组成。因此，在冷却器控制装置带电正常运行的情况下，电磁线圈带电正常运行及触头闭合都会发出较大的声音，运行时噪声大、故障率高、维护不方便。

中国专利申请01221810.3公开了一种变压器冷却器控制装置，该申请采用模块控制器对冷却器进行自动定时投入或切断的控制，并具有手动和自动两种控制方式。但该申请的控制装置在实际使用中存在一些不足。首先，该申请的控制装置仅仅通过模块控制器实现了对冷却器的自动定时投入或切断的控制，其故障检测电路仍采用传统检测元器件，故障率高，且在该请求的装置中一旦出现故障，并不能提示用户故障的所在，给检修带来一定的难度；其次，该申请中的冷却器只能按照模块控制器中设定的控制程序及参数进行运行，在使用过程中用户不能进行修改模块控制器中的参数，如不能进行主变压器油温、负荷电流或冷却器风机轮换时间等参数的修改，功能单一，适用性不强；再次，该申请的控制装置仅可在就地进行手动或自动控制，对于冷却器分布较散的情况，不便实现远程集中监控。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能及时故障率低、能以直观的方式进行监控的主变风冷系统的监控装置结构。

为实现上述目的，本实用新型的主变风冷系统的监控装置结构，具有可编程控制器、与可编程控制器的控制信号输出端相连的驱动控制电路；其结构特征在于：可编程控制器具有数字信号端；可编程控制器根据其数字信号端接收的本主变风冷系统所在的主变压器的油温数字信号和负荷电流数字信号通过驱动控制电路对主变风冷系统的冷却器中各油泵和风机的投入量进行自动控制；可编程控制器的故障信号输入端连接有CPLD故障检测电路，以检测冷却器中各油泵和风机可能存在的缺相、过载或短路故障，并通过驱动控制电路将存在所述故障的油泵和风机切除。

进一步，本实用新型还具有与可编程控制器双向电连接的触摸屏，以对可编程控制器中的各种参数进行人为设定，同时还可记录和显示冷却器存在的故障信息、主变压器油温及负荷电流。

上述技术方案中，CPLD故障检测电路包括CPLD缺相检测电路、CPLD过载检测电路和CPLD短路检测电路；CPLD缺相检测电路、CPLD过载检测电路和CPLD短路检测电路分别与可编程控制器的缺相信号输入端、过载信号输入端和短路信号输入端相连。

上述CPLD缺相检测电路包括依次串接的精密互感器电路、整流电路、比较电路、CPLD和驱动电路；精密互感器电路可根据冷却器中各油泵和风机的各自的各相工作电流而生成相对应的各组感应电流，所述感应电流经整流电路和比较电路后输出相应的状态信号，CPLD根据所述状态信号即可判断主变风冷系统的冷却器中的油泵和风机是否存在缺相故障，并将判断出的所述缺相故障信号经驱动电路后送至可编程控制器的缺相故障信号输入端。

进一步，所述CPLD过载检测电路和CPLD短路检测电路的电路结构与CPLD缺相检测电路相同。

进一步，本实用新型的可编程控制器连接有运行状态检测电路；可编程控制器通过运行状态检测电路检测主变风冷系统的电源状态、主变压器冷却油循环状态。

进一步，本实用新型的可编程控制器的指示信号输出端连接有指示灯电路。

进一步，本实用新型的可编程控制器的手动控制输入端连接有手动控制电路，手动控制电路包括远方/就地选择开关、自动/手动选择开关和与冷却器中各油泵和风机相对应的控制开关。

进一步，本实用新型的可编程控制器的通信端还通过通信模块与远方监控中心双向电连接；所述可编程控制器的数字信号端即为可编程控制器的通信端；远方监控中心将控制信号和所述主变压器的油温值信号及负荷电流值信号通过通信模块送至可编程控制器的通信端。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术，具有如下积极效果：

(1)本实用新型的主变风冷系统的监控装置结构采用CPLD故障检测电路，根据精密互感器电路生成的感应电流的大小而判断所测油泵或风机是否存在缺相、过载或短路故障，解决了采用传统检测元器件而带来的故障率高的问题。(2)本实用新型采用的触摸屏能对可编程控制器中的参数等进行人为设定并可记录，显示有关所测油泵或风机的运行状态信息及故障信息，使就地监控变得很直观，提高了本实用新型主变风冷系统的实用性和易用性。(3)本实用新型中的可编程控制器的通信端通过通信模块与远方监控中心双向电连接，从而使可编程控制器接收的主变压器的油温及负荷电流信号为数字信号，进一步提高了监控精度和可靠性。同时远方监控中心还能直观地监视冷却器中各油泵和风机的工作状态信息和故障信息，并能对冷却器中各油泵和风机进行远端控制，实现了远端监控与就地监控的结合。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图。

图2为图1中的CPLD故障检测电路的电路框图。

图3为图2中的CPLD缺相检测电路的电路框图。

图4为图3中的CPLD缺相检测电路的电路原理图。

具体实施方式

实施例1

见图1，本实施例的主变风冷系统的监控装置结构，具有可编程控制器1、指示灯电路2、手动控制电路3、触摸屏4、运行状态检测电路6、CPLD故障检测电路7、驱动控制电路8。可编程控制器1的通信端经通信模块50与远方监控中心51双向电连接。

PLC可编程控制器1采用三菱公司的FX2N-80MR-001，且在FX2N-80MR-001的I/O扩展口连接有三菱公司的FX2N-16EX。FX2N-16EX的通信端连接有通信模块50，通信模块50采用三菱公司的FX-485PC-IF。

可编程控制器1的指示信号输出端连接有能给用户指示本主变风冷系统的运行状态或故障所在的指示灯电路2。指示灯电路2包括：冷却器风扇故障信号灯、冷却器风扇运行信号灯、冷却器油泵故障信号灯、冷却器油泵运行信号灯、电源故障指示灯、电源监视指示灯、油温高指示灯、电流大指示灯、短路故障指示灯、接触器故障指示灯、自动指示灯和手动指示灯等。上述信号灯或指示灯串接在可编程控制器1的相应的输出端。

可编程控制器1的手动控制输入端连接有手动控制电路3，手动控制电路3包括远方/就地选择开关、自动/手动选择开关和与主变风冷系统的冷却器9相对应的控制开关；手动控制电路3能对可编程控制器1的控制方式和主变风冷系统的冷却器9的运行进行选择控制。

触摸屏4与可编程控制器1双向电连接。通过触摸屏4用户能对可编程控制器1中的参数如主变压器油温上限值、油温下限值、油温回差、负荷电流上限值、负荷电流下限值、负荷电流回差和轮换时间进行人为设定并可记录、显示主变风冷系统的冷却器9中的油泵和风机的故障信息和主变压器油温及负荷电流。

可编程控制器1还连接有运行状态检测电路6；运行状态检测电路6包括用于检测冷却油循环状态的油流继电器、用于检测电源状态的交流继电器和设置在可编程控制器1的油温高、油温低和负载电流高输入端的触点等。可编程控制器1通过运行状态检测电路6检测主变风冷系统的电源状态、主变压器冷却油循环状态、油温高低状态和负载电流大小状态并将所述状态信息通过指示灯电路2和触摸屏4向外显示。

驱动控制电路8与可编程控制器1的控制信号输出端相连，驱动控制电路8包括串接在可编程控制器1的冷却器控制输出端的用于控制冷却器9的交流接触器控制线圈和设置在冷却器9电源端的交流接触器触头等。

见图2，可编程控制器1的故障信号输入端连接有CPLD故障检测电路7，CPLD故障检测电路7包括CPLD缺相检测电路71、CPLD过载检测电路72和CPLD短路检测电路73。

见图3和图4，CPLD缺相检测电路71包括依次串接的精密互感器电路711、整流电路712、比较电路713、CPLD714和驱动电路715。

本实施例中，CPLD714采用型号为EPM7128SL8-15的CPLD。也可以采用其他ASIC专用集成电路，包括CPLD复杂可编程逻辑器件和FPGA现场可编程门阵列等。

CPLD过载检测电路72和CPLD短路检测电路73采用与CPLD缺相检测电路71相同的电路结构。

可编程控制器1通过运行状态检测电路6检测主变风冷系统的冷却器9中各油泵和风机的运行状态和主变压器冷却油循环状态。

远方监控中心51将本主变风冷系统所在的主变压器的油温数字信号及负荷电流数字信号通过通信模块50送入可编程控制器1的数字信号端也即通信端。

本实施例的主变风冷系统的冷却器9共有4台，各台冷却器具有1台油泵和2台风机。故冷却器9共有12台3相交流电机，共36个电源进线端。

所述主变风冷系统的监控装置的工作时，可编程控制器1判断主变风冷系统的工作电源是否正常，若正常，则投入工作电源；若不正常，则投入备用电源并提示工作电源故障信息。可编程控制器1的通信端接收来自远方监控中心51的本主变风冷系统所在的主变压器的油温数字信号及负荷电流数字信号；可编程控制器1根据所述主变压器油温和负荷电流通过驱动控制电路8对主变风冷系统的冷却器9中各油泵和风机的投入量进行自动控制。可编程控制器1通过CPLD故障检测电路7中的CPLD缺相检测电路71、CPLD过载检测电路72和CPLD短路检测电路73分别检测冷却器9中各油泵和风机可能存在的缺相、过载或短路故障，并通过驱动控制电路8将存在所述故障的油泵和风机切除。同时可编程控制器1将冷却器9中各油泵和风机的运行状态信息和故障信息通过通信模块50发送至远方监控中心51。

其中，当可编程控制器1自动控制冷却器9中各油泵和风机的投入量时，若可编程控制器1测得主变压器的油温大于设定下限值45℃，则可编程控制器1将主变风冷系统的冷却器9中的工作冷却器即3台冷却器投入运行；若可编程控制器1测得主变压器的油温大于设定上限值65℃或测得主变压器的负荷电流大于设定上限值，则可编程控制器1将主变风冷系统的冷却器9中的备用冷却器即第4台冷却器投入运行，同时指示灯电路2中的油温高指示灯亮或电流大指示灯亮；待测得主变压器的油温小于55℃也即所述油温设定上限值65℃与油温回差的差值10℃；或测得主变压器的负荷电流小于所述负荷电流设定上限值与负荷电流回差的差值时，可编程控制器1将主变风冷系统的冷却器9中的备用冷却器切除。

当主变风冷系统的冷却器9中当前运行的冷却器的运行时间达到预设的轮换时间时，可编程控制器1将主变风冷系统的冷却器9中当前运行时间最长的一台冷却器切除，同时将主变风冷系统的冷却器9中的备用冷却器即第4台能正常工作的冷却器投入运行。

当可编程控制器1通过驱动控制电路8切除存在所述故障的冷却器的电源时，可编程控制器1控制备用冷却器即第4台能正常工作的冷却器投入运行。同时，可编程控制器1通过指示灯电路2提示发生故障，并将所述故障信息送至触摸屏4和远方监控中心51。所述故障信息包括发生故障的油泵或风机的电机的编号及其故障类型，以便于维护人员及时找到该故障电机并及时进行相应的维修。

用户通过手动控制电路3中的远方/就地选择开关和自动/手动选择开关进行远方自动控制、就地手动控制或就地自动控制方式的选择。当选择远方自动控制方式时，由远方监控中心51将控制信号通过通信模块50送入可编程控制器1，可编程控制器1根据所述来自远方监控中心51的控制信号控制冷却器9中各油泵和风机的运行；当选择就地手动控制方式时，用户可通过手动控制电路3中的冷却器控制开关控制冷却器9中各油泵和风机的运行；当选择就地自动控制方式时，可编程控制器1根据本主变风冷系统所在的主变压器油温和负荷电流自动控制主变风冷系统的冷却器9中的运行。

用户可以通过触摸屏4设置可编程控制器1中的主变压器油温上限值、油温下限值、油温回差、负荷电流上限值、负荷电流下限值、负荷电流回差和轮换时间的参数；同时可编程控制器1按所述设置的参数执行自动控制。

仍见图4，在CPLD缺相检测电路71中，与冷却器9的所述36个电源进线端相对应，精密互感器电路711包括36个电流互感器，整流电路712包括36个整流器、比较电路713包括36个比较器。其中，精密互感器电路711设置在冷却器9中各油泵和风机(也即所述冷却器9中的12台3相交流电机)的各相电源进线端，并生成与所述冷却器9中的12台3相交流电机相对应的12组感应电流，每组感应电流包括3相；所述12组感应电流分别经整流电路712中的各整流器和比较电路713中的各比较器后输出相应的12组状态信号，每组状态电信号包括3相。CPLD714根据所述状态信号即可判断主变风冷系统的冷却器9中的油泵和风机是否存在缺相故障。其中，若一组状态信号中的3相均为高电平状态，则该组状态信号所对应的油泵或风机正常；反之，若一组状态信号中存在一相或二相为低电平状态，则该组状态信号所对应的油泵或风机缺相。然后CPLD714将判断出的所述缺相故障信号经驱动电路715后送至可编程控制器1的缺相故障信号输入端。其中，驱动电路715包括12路驱动电路，所述12路驱动电路分别对应所述冷却器9中的各油泵和风机。所述12路驱动电路包括三极管和光电耦合器。所述12路驱动电路的输出端也即光电耦合器的输出端与可编程控制器1的缺相故障信号输入端的12个接口相连。最后，可编程控制器1通过指示灯电路2提示发生故障，并将所述故障信息送至触摸屏4和远方监控中心51。

CPLD过载检测电路72和CPLD短路检测电路73采用与CPLD缺相检测电路71相同的电路结构。

CPLD过载检测电路72进行过载故障检测时，精密互感器电路可根据冷却器9中各油泵和风机的各相工作电流而生成相对应的感应电流，所述感应电流分别经整流电路和比较电路后输出相应的各组状态信号，每组状态电信号包括3相。其中，CPLD过载检测电路72的比较电路设置的比较参考电平是CPLD过载检测电路71中比较电路的1.5倍，以满足检测过载的需求。CPLD根据所述状态信号即可判断主变风冷系统的冷却器9中具体哪个油泵或风机存在过载的故障。其中，若一组状态信号中的3相均为高电平状态，则该组状态信号所对应的油泵或风机过载；反之，若一组状态信号中的3相均为低电平状态，则该组状态信号所对应的油泵或风机正常。然后CPLD将判断出的所述过载故障信号经驱动电路后送至可编程控制器1的过载故障信号输入端。其中，驱动电路中的各路驱动器分别对应所述冷却器9中的各油泵和风机。所述各路驱动器包括三极管和光电耦合器。所述各路驱动器的输出端也即光电耦合器的输出端与可编程控制器1的过载故障信号输入端的12个接口相连。最后，可编程控制器1通过指示灯电路2提示发生故障，并将所述故障信息送至触摸屏4和远方监控中心51。

CPLD短路检测电路73进行短路故障检测时，精密互感器电路可根据冷却器9中各油泵和风机的各相工作电流而生成相对应的感应电流，所述感应电流分别经整流电路和比较电路后输出相应的各组状态信号，每组状态电信号包括3相。其中，CPLD短路检测电路72中的比较电路所设置的比较参考电平是CPLD短路检测电路71中比较电路的3倍，以满足短路检测的需求。CPLD根据所述比较电路后输出的状态信号即可判断主变风冷系统的冷却器9中具体哪一台油泵或风机存在短路故障。其中，若一组状态信号中存在一相或二相为高电平状态，其余二相或一相为低电平状态，则该组状态信号所对应的油泵或风机短路；反之，若一组状态信号中的3相均为低电平状态，则该组状态信号所对应的油泵或风机正常。然后CPLD将判断出的所述短路故障信号经驱动电路后送至可编程控制器1的短路故障信号输入端。其中，驱动电路中的各路驱动器分别对应所述冷却器9中的各油泵和风机。所述各路驱动器包括三极管和光电耦合器。所述各路驱动器的输出端也即光电耦合器的输出端与可编程控制器1的短路故障信号输入端的12个接口相连。最后，可编程控制器1通过指示灯电路2提示发生故障，并将所述故障信息送至触摸屏4和远方监控中心51。

本实施例中，本主变风冷系统所在的主变压器的油温值信号及负荷电流值信号通过通信模块50送入可编程控制器1。在其它实施例中，也可采用其它方式。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：CPLD故障检测电路7包括CPLD缺相检测电路71、传统过载检测电路和传统短路检测电路。传统过载检测电路采用设置在冷却器9中各油泵和风机的各相电源线端的热继电器，且所述各热继电器的触头设置在可编程控制器1的过载故障信号输入端；传统短路检测电路采用设置在冷却器9各相电源进线端的自动空气开关。

Claims (9)

1、一种主变风冷系统的监控装置结构结构，具有可编程控制器(1)、与可编程控制器(1)的控制信号输出端相连的驱动控制电路(8)；

其特征在于：

可编程控制器(1)具有数字信号端；可编程控制器(1)根据其数字信号端接收的本主变风冷系统所在的主变压器的油温数字信号和负荷电流数字信号通过驱动控制电路(8)对主变风冷系统的冷却器(9)中各油泵和风机的投入量进行自动控制；

可编程控制器(1)的故障信号输入端连接有CPLD故障检测电路(7)，以检测冷却器(9)中各油泵和风机可能存在的缺相、过载或短路故障，并通过驱动控制电路(8)将存在所述故障的油泵和风机切除。

2、根据权利要求1所述的主变风冷系统的监控装置结构，其特征在于：还具有与可编程控制器(1)双向电连接的触摸屏(4)，以对可编程控制器(1)中的各种参数进行人为设定，同时还可记录和显示冷却器存在的故障信息、主变压器油温及负荷电流。

3、根据权利要求1所述的主变风冷系统的监控装置结构，其特征在于：CPLD故障检测电路(7)包括CPLD缺相检测电路(71)、CPLD过载检测电路(72)和CPLD短路检测电路(73)；CPLD缺相检测电路(71)、CPLD过载检测电路(72)和CPLD短路检测电路(73)分别与可编程控制器(1)的缺相信号输入端、过载信号输入端和短路信号输入端相连。

4、根据权利要求3所述的主变风冷系统的监控装置结构，其特征在于：上述CPLD缺相检测电路(71)包括依次串接的精密互感器电路(711)、整流电路(712)、比较电路(713)、CPLD(714)和驱动电路(715)；精密互感器电路(711)可根据冷却器(9)中各油泵和风机的各自的各相工作电流而生成相对应的各组感应电流，所述感应电流经整流电路(712)和比较电路(713)后输出相应的状态信号，CPLD(714)根据所述状态信号即可判断主变风冷系统的冷却器(9)中的油泵和风机是否存在缺相故障，并将判断出的所述缺相故障信号经驱动电路(715)后送至可编程控制器(1)的缺相故障信号输入端。

5、根据权利要求4所述的主变风冷系统的监控装置结构，其特征在于：所述CPLD过载检测电路(72)和CPLD短路检测电路(73)的电路结构与CPLD缺相检测电路(71)相同。

6、根据权利要求1所述的主变风冷系统的监控装置结构，其特征在于：可编程控制器(1)连接有运行状态检测电路(6)；可编程控制器(1)通过运行状态检测电路(6)检测主变风冷系统的电源状态、主变压器冷却油循环状态。

7、根据权利要求1所述的主变风冷系统的监控装置结构，其特征在于：可编程控制器(1)的指示信号输出端连接有指示灯电路(2)。

8、根据权利要求1所述的主变风冷系统的监控装置结构，其特征在于：可编程控制器(1)的手动控制输入端连接有手动控制电路(3)，手动控制电路(3)包括远方/就地选择开关、自动/手动选择开关和与冷却器(9)中各油泵和风机相对应的控制开关。

9、根据权利要求1所述的主变风冷系统的监控装置结构，其特征在于：可编程控制器(1)的通信端还通过通信模块(50)与远方监控中心(51)双向电连接；所述可编程控制器(1)的数字信号端即为可编程控制器(1)的通信端。

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