顧沖
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：介紹安科瑞特高壓試驗系統(tǒng)，對哈爾濱天通變壓器公司試驗線路進行監(jiān)控，系統(tǒng)有自動和手動兩套試驗線路，可充分保證在某一點故障時，不影響正常的操作和試驗工作的進行，主控制回路包括一次接線圖、電機房接線圖、和各試驗報表界面等。
關(guān)鍵詞：PLC;550KV;空載試驗；溫升試驗；
0 概述
哈爾濱變壓器有限責任公司始建于1955年，是中國500家最大電氣機械器材制造企業(yè)之一。70年代初就被國家確定為生產(chǎn)110kV級電力變壓器產(chǎn)品的定點廠，92年被確定為國家220kV級電力變壓器定點生產(chǎn)廠，97年被確定為全國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造獲批單位，目前為全國變壓器行業(yè)重點骨干企業(yè)和黑龍江省變壓器行業(yè)龍頭企業(yè)，主要從事輸變電裝備的制造和經(jīng)營，為客戶提供輸變電裝備和整體解決方案與專業(yè)化服務。
安科瑞電氣股份有限公司于2009年6月承接哈爾濱變壓器有限責任公司由哈爾濱市政府投資7億元精心打造的“雙百萬”工程220kV和500kV超高壓變壓器廠房建設(shè)中的自動控制系統(tǒng)。
1、客戶需求
試驗系統(tǒng)要求必須完成實500kV/720MVA及以下容量電力變壓器的例行試驗，試驗系統(tǒng)必須完成的變壓器產(chǎn)品試驗項目，具體內(nèi)容如下：
1.1 空載電流和空載損耗測量
1.2 空載電流諧波測量
1.3外施感應耐壓試驗
1.4短路阻抗和負載損耗測量
1.5三相變壓器零序阻抗測量
1.6溫升試驗
2、主要物品
2.1 工業(yè)控制計算機：主頻2.0、內(nèi)存2G 2*500G硬盤、顯示器22液晶、打印機、激光A3
2.2 UPS電源2kVA在線式
2.3 PLC控制柜及控制器機柜（800×800×2200）各1臺，如下圖1所示
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圖1
2.4 特性試驗桌工作臺2000*900（mm）如下圖2所示：
圖2
2.5 機組、中間變壓器運行參數(shù)指示儀表、監(jiān)視儀表等，具體設(shè)計圖紙如下圖3、4所示；
圖3
圖4
2.6 控制系統(tǒng)所需要的全部軟件，軟索引界面如圖5所示：
圖5
2.7 500KV和220KV控制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6、7所示：
圖6
圖7
3、控制的主要設(shè)備
3.1 15000kVA工頻發(fā)電機控制；
3.2 7500kVA工頻發(fā)電機組控制（220kV試驗站與超高壓試驗大廳共用，但不能同時使用）；
3.3 2000kVA中頻發(fā)電機組控制（220kV試驗站與超高壓試驗大廳共用，但不能同時使用）；
3.4 2000kVA支撐變壓器控制；
3.5 15000kVA中間變壓器控制，如圖8所示：
圖8
3.6 主回路測量用電流、電壓互感器的控制，如圖9所示：
圖9
3.7 900kvar-1800kvar-2700kvar無載可調(diào)補償電抗器控制；
4、試驗項目
依據(jù)被試變壓器測試電壓，調(diào)整中間變壓器電壓分接，顯示分接開關(guān)分接位置，確定并調(diào)整電壓互感器電壓檔位，顯示電壓互感器檔位及變比，依據(jù)被試電流大小確定并調(diào)整電流互感器檔位，顯示電流互感器檔位及變比；并保證互感器二次不開路；確認隔離刀的位置并判斷是否正確。依據(jù)試驗電壓、電流確定過電壓、過電流的值，并進行保護。（一般電壓不超過105%，電流不超過120%）。
控制148kV試驗輸出母線的隔離刀分、合位置是否正確。對分、合位置不正開關(guān)進行提示，并且直到錯誤糾正后才進行下一步操作。
a.空載試驗
b.負載試驗
c.感應耐壓試驗
以上三項為最基本的功能，試驗測控系統(tǒng)配備自動分段快速而無振蕩升降電壓、最佳電流量程自動選擇切換功能模塊及先進的發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)設(shè)備，系統(tǒng)應具有試驗速度快、試驗數(shù)據(jù)精度高、自動記錄分析各項性能數(shù)據(jù)并實時顯示試品各項試驗結(jié)果等性能。系統(tǒng)配備用鼠標或鍵盤升降鍵操作的手動“慢升”、“慢降”、“快升”、“快降”調(diào)壓按鈕（如果發(fā)電機有此功能），供用戶需要手動調(diào)壓時使用。手動調(diào)壓時，可隨時用鼠標手動點擊“數(shù)據(jù)采集按鈕”，同步采集三相電壓平均值、方均根值、三相平均電流、試品總損耗等實時數(shù)據(jù)，并可無限制地重復采集，直到試驗人員對數(shù)據(jù)滿意為止。
4.1 空載試驗
空載試驗由計算機根據(jù)產(chǎn)品序號調(diào)出產(chǎn)品參數(shù)或由試驗員確定試驗電壓，調(diào)整中間變壓器并確認，調(diào)整電壓互感器檔位并確認，調(diào)整電流互感器檔位并確認。操作各刀閘并判斷位置是否正確，依次合各開關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機升壓，控制升壓速度及測量點位置，自動或手動調(diào)整，使測量點的位置以平均值電壓表為準誤差小于0.2%（功率分析儀誤差保證）（或缺省設(shè)置，此數(shù)據(jù)對用戶開放，用戶可自由設(shè)定大小），當電壓在誤差范圍之內(nèi)時，系統(tǒng)自動測試，按平均值電壓校準空載損耗值，自動保存數(shù)據(jù)如圖10所示，降低電壓，依次斷開各接開關(guān)并確認，試驗結(jié)束。
圖10
試驗員可依據(jù)情況調(diào)整試驗持續(xù)時間，以便觀察被試品情況。在空載試驗中依據(jù)被試變壓器設(shè)定有過電流、過電壓、電壓不平衡保護，在保護動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。
4.2 負載損耗試驗
負載損耗試驗可由計算機根據(jù)產(chǎn)品序號調(diào)出產(chǎn)品參數(shù)或由試驗員確定試驗電流、試驗電壓，調(diào)整中間變壓器，調(diào)整電壓互感器檔位并確認，調(diào)整電流互感器檔位并確認。操作各刀閘并判斷位置是否正確，依次合各開關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機升壓，控制升壓速度及測量點位置，可自動或手動調(diào)整，當電流在誤差范圍之內(nèi)時，系統(tǒng)自動測試，自動保存數(shù)據(jù)如圖11所示，降低電壓，依次斷開各開關(guān)并確認，試驗結(jié)束。
圖11
試驗員可依據(jù)情況調(diào)整試驗持續(xù)時間，以便觀察被試品情況。負載損耗試驗可直接在額定分接，最大分接和最小分接（或試驗員確定的分接）分別進行，數(shù)據(jù)可依次保存在數(shù)據(jù)庫中。
在負載試驗中依據(jù)被試變壓器設(shè)定有過電流、過電壓、電壓不平衡、電流不平衡等保護，在保護動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。
4.3感應耐壓試驗
感應耐壓試驗可由計算機根據(jù)產(chǎn)品序號調(diào)出產(chǎn)品參數(shù)或由試驗員確定試驗電壓和試驗時間，調(diào)整中間變壓器檔位并確認，調(diào)整電壓互感器檔位并確認，確定試驗電流，調(diào)整電流互感器檔位并確認。確認各刀閘位置并判斷是否正確，依次合各開關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機升壓，控制升壓速度及測量點位置，可自動或手動調(diào)整，使測量點的位置以大于97%，小于101%（或缺省設(shè)置，此數(shù)據(jù)值對用戶開放，用戶可自由設(shè)定大小），系統(tǒng)自動計時，計時結(jié)束，降低電壓，依次斷開各開關(guān)并確認，如圖12所示：
圖12
試驗員可依據(jù)情況調(diào)整試驗持續(xù)時間，以便觀察被試品情況。
在感應電壓試驗中依據(jù)被試變壓器設(shè)定有過電流、過電壓、電壓不平衡、電流不平衡等保護，在保護動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。
4.4 溫升試驗
該計算機系統(tǒng)具有外部試品溫度數(shù)據(jù)通訊接口，能實時顯示標準通訊信號數(shù)據(jù)。
以上實測數(shù)據(jù)和計算結(jié)果數(shù)據(jù)可歸檔至數(shù)據(jù)庫，供隨時查詢、打印，如圖13所示：
圖13
4.5 諧波分析功能：1~19次諧波，變壓器諧波分量測量與空載損耗測量同時進行，測量19次以內(nèi)的三相電流、三相電壓諧波分量，可以列表顯示各次諧波分量的百分數(shù)并打印在A4紙上，以上數(shù)據(jù)可保存，待日后查詢。
5、計算機、PLC網(wǎng)絡及控制保護
5.1 系統(tǒng)具有人性化的人機界面：試驗開始至結(jié)束，均有系統(tǒng)提示操作。
試驗數(shù)據(jù)、試驗記錄的查詢和打印功能：所有的試驗數(shù)據(jù)均保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，可按不同的方式查詢和打印，如按試品編號、試驗日期查詢，或按試驗順序用滾動方式進行模糊查詢。試驗記錄格式由哈爾濱天通變壓器有限責任公司提供。系統(tǒng)配備與本系統(tǒng)主工控計算機聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡上計算機使用的軟件，供網(wǎng)上其他終端計算機查詢、打印試驗記錄和輸入直流電阻、變比等其他數(shù)據(jù)之用,如圖14所示
圖14
5.2 系統(tǒng)運行中，即使計算機死機，系統(tǒng)也不會失控，系統(tǒng)具有緊急停止按紐。并采用可靠的隔離措施防止高電位進入計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，系統(tǒng)應具備高可靠性。
5.3 本系統(tǒng)中的計算機（試驗臺）能查詢、顯示、控制系統(tǒng)中的所有主要運行數(shù)據(jù)，如機組的各點溫度、超溫報警（如果發(fā)電機組有此通訊功能）、電流、電壓、功率、功率因素、有功功率、頻率等參數(shù)的實時值。如圖15所示：
圖15
5.4 發(fā)電機控制
發(fā)電機控制將分別進行勵磁調(diào)節(jié)，勵磁電流、電壓測量。發(fā)電機輸出開關(guān)控制；發(fā)電機輸出電流、電壓測量（三相同時顯示包括開關(guān)柜上電磁式儀表）；發(fā)電機過電流、過電壓保護，過流、過壓保護值要有默認值和輸入值兩種方式。以上保護與電磁式速斷保護在時間上和保護值上相互配合，使保護更完善，更可靠。上述操作均在計算機上完成，如圖16所示：
圖16
5.5 警燈、警鈴、急停按鈕：
警燈、警鈴由計算機通過開關(guān)輔助接點控制。保證程序正確。一般在電源合閘之前，響三聲警鈴，每次2秒，在電源全部斷開之后響一聲警鈴，時間為5秒。在安全開關(guān)放在運行位置時，警燈亮，在禁止位置后警燈滅。
急停按鈕在主控室和每一個控制箱上安裝，保證在發(fā)生緊急情況時可靠地斷開電源回路，以保證人身和設(shè)備的安全。
5.6 計算機上能看到以下4處電壓和電流的實際的A、B、C三相的顯示：
發(fā)電機組或調(diào)壓器的輸出電壓和電流，三相共6個值；試驗中間變壓器的輸出電壓和電流，三相共6個值；（變壓器的輸出端有電流互感器）;電容器塔（如果它們投入使用的話）輸出電壓和電流，三相共6個值；（電容器塔的輸出端有電流互感器）；測量系統(tǒng)所測量出的加在被試變壓器上的電壓和電流。中變、電容塔、試品上的電壓是一樣的，均來自功率分析儀，如圖17所示：
圖17
6、結(jié)束語：
采用PLC編程控制系統(tǒng)對整套試驗站的控制部分進行集中控制，通過復雜的聯(lián)鎖及互鎖電路設(shè)計，防止人為誤操作事件的發(fā)生；所采用PLC編程控制器由德國西門子生產(chǎn)，控制元器件由施奈德提供；變壓器微機綜合試驗系統(tǒng)由中國新時代工程公司設(shè)計，配合高精度進口功率分析儀等測量儀器，可對各項數(shù)據(jù)進行測量、采集、顯示、儲存；PLC控制柜與監(jiān)控系統(tǒng)采用光纖通訊；試驗站通過高壓隔離切換可以完成試驗電源的選用，同時可以將試驗電源控制權(quán)交由試驗臺控制；由于兩試驗室共用兩套試驗電源。接線較為復雜，為了保證設(shè)備和人身安全，各試驗臺設(shè)置了電氣互鎖。同時在試驗室內(nèi)設(shè)置模擬運行盤，以顯示試驗系統(tǒng)的連接狀態(tài)，便于試驗人員掌握設(shè)備總體運行情況。
高壓試驗系統(tǒng)自投入運行后，大大提高了試驗數(shù)據(jù)的準確性和數(shù)據(jù)保存時間，為實現(xiàn)出廠變壓器的可追溯性提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)，獲得使用方好評！
