(广东电网有限责任公司惠州供电局 广东惠州 516001)
摘要：变压器调压是通过分接开关调节变压器一侧线圈的分接头来改变线圈的匝数，达到改变输出电压的目的。有载调压是指不断开电源，让变压器在正常工作状态下，带负载调节分接开关。由于实际运行时大部分变压器调压频率极低，有载调压开关极大部分时间都只在某一档位，致使其它档位的分接处接头氧化严重，最终导致直流电阻测试不合格。文章主要是将该装置应用于变压器的调压机构，以实现在直阻测试之前进行自动调档，同时无线控制器能实现远程监控调档操作，解放出一名试验人员，无需耗费时间在场，进而从整体水平上降低直流电阻的测试时间，提高工作效率。
关键词：变压器；PLC控制；无线控制
引言
变压器调压是通过分接开关调节变压器一侧线圈的分接头来改变线圈的匝数，达到改变输出电压的目的。有载调压是指不断开电源，让变压器在正常工作状态下，带负载调节分接开关。对于主变此等重要设备，对停电检修试验的时间要求较高，这就要求在短时间内要高效地完成检修和试验工作。对于试验而言，测量直流电阻是主变众多预试项目中较为繁重的一项。因此，本项目的主要内容针对上述技术缺陷研发一套试验用主变无线控制自动调档装置，该装置包括无线控制器、触屏显示器、PLC控制器、电机、传动轴、调档把手嵌套模型、外壳等零件构成。
1.需要解决的问题
由于实际运行时大部分变压器调压频率极低，有载调压开关极大部分时间都只在某一档位，致使其它档位的分接处接头氧化严重，最终导致直流电阻测试不合格。为此，试验人员在进行直流电阻测试前，都需预先手动来回调节17个档位3至5次，以对分接头进行打磨去氧化层，氧化过于严重时，调档次数可达10次以上。此调档过程需耗费大量时间，同时每次均需要试验人员在场试验操作，严重降低工作效率。
2.技术方法
（1）利用PCL和电机实现自动拨盘的方案，用户通过人机交互部件输入参数，处理器将输入的参数处理后输出电机控制信号，实现拨盘的自动控制；利用PLC及电机实现旋钮自动操作，并能够记录操作记录，提高了电网工作人员的工作效率。
（2）采用标准的梯形图语言编写PLC程序完成自动调档装置软件流程的设计及软件的编制，包括自动拨盘系统的算法、程序的结构流程、人机操作界面程序、以及系统的运行主程序的设计和编制。
（3）装置增加了无线模块，无线控制器能通过摄像头实时监控及操作自动调档，试验人员能远程监控自动调档情况。
3.技术要点
3.1控制系统的硬件的设计及选型
1）PLC 选择及接线设计
PLC又为可编程的控制器，是一种采用计算机技术的控制器件，能够运行软件程序，完成与继电器组成硬件逻辑控制相同的控制功能。由于其控制灵活、工作可靠、可实现远程控制等优点，在现代工业控制系统中得到广泛的应用。随着电子技术及计算机技术的发展，使得PLC产品在结构、功能、使用性能等各方面不断地改进和提高。目前，PLC种类很多，配套产品也较为成熟。PLC厂商按照国别可以分为日系和欧美系，主要包括三菱、西门子、欧姆龙、松下、安川等。其中欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对优势，日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置。由于本项目中的无线控制自动调档装置是一种小型的控制系统，主要是根据气室压力情况产生一种顺序逻辑控制动作，故采用小型的PLC即可满足要求。在综合考虑性价比和系统的需要后，拟选用日本松下型号为FPX-C14R的PLC，该PLC具有以下特点：
a)运算快速，配备有32位RISC处理器，能够进行超高速运算，基本指令只需0.32μs；
b)程序存储器容量大，达32K步，可以满足通信、位置控制、模拟量控制等不断扩大的功能需求；
c)配备了独立的注释存储器，所有注释均可与程序一起存储至PLC内，因此便于对程序进行管理，便于维护。
d)扩展性广泛。最大I/O点数1台控制单元上最多可连接8台扩展单元。为此最大I/O点数可达300点。此外，如果使用扩展插件和扩展FP0适配器，最多可达382点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆满足系统的 “逐步扩展”的要求；
e)体积小，重量轻。其控制单元的规格尺寸仅为90×60；
f)安全性高。通过8位密码和禁止上传功能，有效保护程序。
g)通用串行通讯。根据对方设备的通信协议生成/发送相应的指令。此外，还可接收流动数据，与测量仪器、条形码读取器、RF-ID等连接。
关于PLC的电源问题：松下型号为FPX-C14的PLC电源供电有两种选择，一种是交流220V，另一种是直流24V，因为本自动调档装置在室外作业，选择直流24V的电源输入，采用可充电供电3小时伺服电源组输出系统24V供电电源，方便携带。
2）伺服电机设计
PLC控制器控制的对象是电机，通过电机的正转或反转，实现对旋钮的转动。为了能够精确地控制旋钮转动的角度，选用的伺服电机可以是步进电机，PLC控制器将人机交互界面用户的输入参数，通过人机交互部件中的处理器将参数输出至PLC控制器中，PLC控制器对数据处理后输出电机控制信号，控制电机的正向或反向转动，实现了旋钮的自动旋转操作。伺服电机旋转的速度、次数以及转动的方向都可以通过控制器进行控制。
3）触摸式操作面板设计
为了更好操作体验及设备的便携性，本装置的操作面板拟采用松下公司的智能触摸屏，型号为GT02。该触摸屏具有体积小、便于识别、操作简单等特点。采用了3.8寸LED面板，与传统产品相比，显示区域约加宽了20%。分辨率为240×96点、解像度约为传统产品的2.8倍。同时采用高对比度的黑色液晶，采用LED背光灯，无需维护。可以对背光灯进行ON/OFF控制，顾及节能。具有图表显示功能，进一步提高了识别性。具有标准RS232接口，可以连接多台PLC，同时也可以与无线发射单元通信。可利用安全功能，可保护主机数据，并管理操作权限。可利用显示语言切换功能，可简单制作多国语言画面。同时具有miniUSB通信口。
该操作面板可以直接利用Terminal GTWIN 软件制作画面，该软件运行在Windows操作系统，可直接在电脑上工作。该软件具有友好的工作界面，具支持九种菜单语言，具有部件库，可拖动使用部件。利用该软件，可简单地制作画面，不必要进行复杂的编程，大大减轻了触摸屏显示的编程工作量。此外，该触摸屏与可以与松下公司的PLC完美通信，兼容性非常好，可以很好满足项目的需要。
4）无线控制器模块的设计
本项目新型在原装置的基础上改良增加了无线模块，无线控制器结合触摸式操作面板LED显示屏能实现远程无线监控及操作，即使没有试验人员在场也能实现无线控制操作，操作效果与现场操作无异，能提高工作人员的工作效率。
3.2.技术创新点
1）提出了利用PCL和电机实现自动拨盘，PLC处理器对拨盘的精确控制，实现对电机速度和角度的控制提高了电网工作人员的工作效率。
2）提出了记录拨盘操作记录，帮助在具有相同设置需求时，提高操作效率。
3）采用了LED全触摸屏人机操作界面，可根据需要自由设计参数，具有先进性及操作的便利性。
4）完成了PLC及其扩展模块的输入输出端口的定义及其外围电气系统硬件的设计。
5）完成了电机转动的控制策略的确定及程序。
6）实现了无线控制器通过摄像头实时监控及操作自动调档，试验人员能远程监控自动调档情况。
4.结束语
综上所述，通过项目的实施，解决了试验人员在进行直流电阻测试前需要预先手动来回调节主变档位的技术缺陷，同时无线控制器能解放试验人员，无需在现场也能通过远程操作，大大提高了电网设备中旋钮操作的高效率和安全性，在项目执行过程中，解决和掌握了许多关键技术，有效地节省时间成本、人力成本和财政支出，同时也可以在应用过程中充分体现时间效益，产业化后将更能促进国家电力建设的步伐，提高电力行业的工作效率。
论文作者:李冲,巫小彬,蔡建峰,刘圣杰,黄晓波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：操作论文; 控制器论文; 变压器论文; 电机论文; 装置论文; 档位论文; 旋钮论文; 《电力设备》2018年第16期论文;