摘要：新时期背景下，人们对生产生活中电力供应的质量要求越来越高，变压器作为电力系统中的关键设备对供电质量有着直接的影响。本文简要介绍了变压器冷却器新型智能控制柜应用的必要性，并从硬件设计、人机交互、后台监控、故障处理以及控制柜外壳设计五个方面提出了智能控制柜研制的思路，仅供参考。
关键词：变压器冷却器；智能控制柜；自动化；故障监控
引言
变压器在电力系统中发挥着构建电力网络、转换输电压的作用，而冷却控制柜是维稳变压器的核心部件，可为电力系统自动化、智能化运行提供安全保障。数据表示，2018年我国的年平均停电时长为400小时，是美国的4倍，日本的50倍，加强冷却控制柜的设计与应用，可大幅提高我国电力系统运行的效率。
1变压器冷却器新型智能控制柜研制与应用的必要性
1.1提升变压器运行的安全性
当电力系统中的变压器工作时，其零部件中的铜耗和铁耗都会转变为热能，使得变压器内部温度始终保持着高温的状态，在长期高温影响下，变压器内部电路老化严重，将大幅缩短变压器的使用寿命，研究表明，一般变压器运行的温度超出设计温度时，每升高6℃变压器的寿命则会减半，极易造成变压器故障，这对电力系统的安全运行将产生严重的不良影响。目前全球范围内电力系统中80%以上的变压器均使用风冷却散热方式来疏散变压器运行产生的热能，其运行原理是通过改变散热片周围空气的流动速度，来实现对变压器油温的控制，以此来保障变压器内部各零部件和电路的温度不超过设计温度限值，从而有效提高变压器的使用寿命，为其安全运行提供保障。
1.2便于监控冷却器的运行状态
传统控制柜多采用继电器控制的方式，将控制柜中的继电器、接触器、开关触点等用导线连接起来形成单向的逻辑控制，其控制逻辑的设计缺乏灵活性，且设备体积大、运行能耗高，不利于电力企业的节能增效。新型智能控制柜依靠可编程控制技术（PLC），同时根据电力系统的运行状况来灵活修改逻辑程序，可实现变压器冷却器工作状态与备用状态之间的自动切换，可全面提升继电器控制下变压器冷却的智能化，延长电力系统中设备、电机的使用寿命。另外，控制柜中的可编程控制器能够将电子通讯接口与系统终端显示屏连接，可自动诊断冷却器运行状态，并将相关数据传输到控制中心，便于工作人员实时发现变压器和冷却器的运行故障，以及时进行检测与维护。
1.3提高变压器运行的工作效率
变压器冷却新型智能控制柜能够实现两路电源的自动切换、冷却器故障报警与定位、投切保护等功能。当控制柜中一路电源发生故障时，控制柜中另一路电源将会通过自动投切发出故障报警，并通过控制回路和信号回路维持控制柜的正常运行，使控制柜处电源供电更加可靠，从而对冷却器形成有效的控制，进而提高变压器运行效率[1]。
2新型智能控制柜设计思路
2.1硬件设计
变压器冷却器智能控制柜的硬件系统中一般包括，电气元件、电机保护、线路保护、触摸屏、可编辑逻辑控制器等，这些硬件设施在设计安装时，需要在统筹控制柜功能设计的基础上，制定出合理的硬件搭配方案，从而确保控制柜智能化得以实现。
第一，为确保控制装置得以正常运转，我们需要利用控制器合理控制变压器的湿度与温度，可以采用WK-Z2T4（TH）型、LK-D1（TH）型温度湿度控制器，当变压器运行时，传感器会将所采集到的数据信息传输至逻辑编辑器中，然后通过相关指令对加热器、风扇等进行开关控制，从而实现温度与湿度的自动调节。
第二，PLC控制机箱是智能控制柜的核心，它可以将变压器处通信装置输送而来的信号加工处理，然后通过设定的程序得出分析结果，并将结果传输到控制柜的各通讯节点上，其接收的信号能够在触摸屏上得以呈现，便于对控制冷却器进行启动和停止的操作，从而使冷却器的控制更加智能化。
第三，我们可以采用安装热继电器等装置的方法保护电机设备。热继电器可用于线路发热保护，当传输线路温度过高时，热继电器会自动切断电机供配电线路，从而起到保护电机设备的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，此种方法能够有效防止冲击电流对控制器产生干扰时，控制器对其他装置发出错误指令的情况发生。
2.2人机交互功能设计
智能控制柜人机交互功能的实现，可在系统中安装与PLC控制机箱配套的触摸屏，触摸屏需要通过一系列的串行总线与PLC控制系统连接到一起。触摸屏主界面所呈现出的功能按键有状态监测、故障报警、参数设置、数据查阅，在确保与PLC系统连接良好的情况下，工作人员可在触摸屏上进行基本信息的整理、设置控制柜中各电机运行系数、查阅冷却系统运行方式（手动、自动）等操作。在此功能模式下，工作人员既可直接单击相应的菜单来完成相关操作，得到系统运行的状态信息，也可在触摸屏出现触摸故障时通过点击触摸屏下方的功能键，来完成特定的操作任务，这一设置为控制柜系统的安全操作与运行提供了双重保障。
2.3后台监控功能设计
设计人员可综合所在变电站的自动化系统建设需求，开发微机与PLC间的通信程序，来实现控制柜及变压器运行的数据管理和状态运行的监控功能。在所搭建起的控制系统中可预留通信协议，从而方便工作人员将PLC控制机组与其他通信软件进行通讯，在连接通信前需要初始化通信端口的工作信息。
上位机监视软件是实现后台监控功能的关键技术，主要负责监视变压器冷却控制柜的运行状态，进行软件设置时主要包括对串口号、波特率、奇偶校验位相关函数等内容的输入，从而确保相关监控信号一一对应，达到控制柜后台监控的最大效果。
2.4故障运行功能设计
考虑到换流变压器运行时，不允许出现冷却器全停导致变压器跳闸的情况发生，在进行控制柜设计时，需要将其带故障运行功能充分体现出来，避免系统运行时出现潜在的隐患，对变压器造成不必要的损害。我们可以设计并实施三级冷却控制，当智能控制柜单元供电双电源回路全部断电的情况发生时，控制柜此时会执行单元故障的紧急预案，即能够精准的依据变压器绕组升高的温度状况，启动更高冷却控制级指令；当冷却器油泵发生故障时，则自动启动备用冷却器，从而确保变压器温度得到有效的控制。
2.5控制柜外壳设计
新型智能控制柜运行时会产生大量的微电量信号，而变压器周围的电磁场较为强烈，会对控制柜中各通讯设备的信号传输带来干扰，因此，控制柜的外壳制作需要采用带有电磁场屏蔽功能强的材料。覆铝锌板带有较高的电磁屏蔽性质，同时又具有抗腐蚀性能，能够在户外恶劣的环境中，抗击外力侵蚀；SU304不锈钢板具备外形美观的特性，可在城市输电系统中广泛应用，其防水等级达到IP54标准，柜体两侧有带过滤网的百叶窗，比较符合户外安装的需求。
为更好的提升控制柜运行的效率，在设计时应充分考虑到变压器冷却智能控制柜设计的复杂性，为了降低户外接线的难度，可在控制柜底部设计一个底座，使进出线更加方便，同时也可提高运行时各类线路的使用寿命[2]。
结论
综上所述，信息技术的发展促进我国电力系统自动化建设的水平得以不断提高，在我国电力系统全面优化升级的背景下，传统变压器冷却控制装置暴露出了诸多安全隐患。因此，相关企业应积极优化变电器硬件、控制柜外壳的设计，并利用先进信息技术、通讯技术等，实现冷却器的智能控制、故障自动处理、远程监控，从而提升智能控制柜的实用性，有效实现变电站无人值守的自动化需求。
参考文献：
[1]李宁.电力变压器油温智能控制系统设计[D].沈阳工业大学，2019.
[2]张栓平.基于PLC的电力变压器冷却控制装置研究[J].通信电源技术，2019，36（03）：63-64.
[3]黎剑明.智能变电站及改进继电保护系统的措施[J].电子测试，2019（24）：121-122.
[4]从雨璐.基于电力变压器全维度智能决策支持系统研究[J].电声技术，2019，43（09）：56-57.
作者简介：
王小强（1991.4--）；性别：男，籍贯：甘肃省天水市，学历：本科，毕业于山东科技大学泰山科技学院；现有职称：助理工程师；研究方向：工程技术（变压器监测产品设计）。
论文作者:王小强,李延彬,聂兆明
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30