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摘要：本文主要分析了1000MW发电机组单相式主变压器冷却装置控制系统在三相单PLC控制系统方式下运行存在的问题，结合电厂应用实际，提出了主变压器冷却装置交互式双PLC控制系统，旨在减少现场运行中由于主变压器冷却装置故障对发电机组安全和经济性的影响。
关键词：单相式主变压器 控制系统 交互式双PLC
1 概述
大型发电机组在电网中所占的比重越来越高，对电网负荷调节起到积极的作用。1000MW超超临界发电机组主变压器容量较大、散热困难，大多采用单相变压器。单相变压器采用ODAF（强迫油循环风冷）冷却方式，每个变压器有四组冷却装置，每组冷却装置分别有工作、备用、辅助、停止四种运行方式。
传统的继电器-接触器控制系统体积大，能耗高，故障频繁且不易维护，1000MW超超临界发电机组主变压器冷却装置控制系统多采用PLC控制。PLC是一种功能强、速度快、扩展灵活的新一代通用工业控制装置，具有紧凑的、无槽位限制的模块化结构，可以更加合理的实现对变压器和冷却装置的状态信息的采集、判断，并对变压器冷却装置运行方式进行合理控制。
2 三相单PLC控制系统及问题分析
2.1三相单PLC控制系统工作原理
一般单相变压器组冷却装置采用的是三相单PLC控制系统。图2-1为主变压器A相冷却装置单PLC控制系统结构图，主变压器B、C相冷却装置控制系统与A相相同。A相主变压器冷却装置采用双动力电源（一路为工作电源，一路为备用电源），并通过控制变压器从动力电源引用控制电源，以提高主变压器冷却装置供电的可靠性。将主变压器三相各变压器的冷却装置分别用单独的PLC控制单元进行控制，设计思路清晰明确。
图3-1 单相式主变压器冷却装置交互式双PLC控制系统结构图
2.2三相单PLC控制系统问题分析
三相单PLC控制系统由于设计思路清晰明确，易接受。但是在实际应用中，三相单PLC控制系统也表现出其特有的局限性：（1）仅动力电源供电部分为双电源，控制电源以及动力电源节点后部分仍然存在失电全部停运风险。（2）双动力电源交接点以后范围以及控制电源、PLC控制单元等重要部分无备用设备，不适合在线维护。
3 单相式主变压器冷却装置交互式双PLC控制系统设计
为了进一步提高1000MW超超临界发电机组主变压器冷却装置控制系统运行的安全和稳定性，增强其运行中在线维护和抗故障处理能力，根据分组控制和交互式控制理念，提出单相式主变压器冷却装置交互式双PLC控制系统。图3-1为单相式主变压器冷却装置交互式双PLC控制系统结构图。
3.1冷却装置分组控制
在主变压器的继电保护中，当主变压器出口开关合闸状态且某一变压器冷却装置全部停止运行时，发“冷却器全停故障”信号，延时20min 且变压器油面温度达到75℃时起动主变压器出口开关跳闸回路；若油面温度未达75℃则延时60min 起动主变压器出口开关跳闸回路。为避免某一相主变压器四组冷却器因故障全部停止运行，在图3-1单相式主变压器冷却装置交互式双PLC控制系统结构图中,以A相主变压器为例,采用分组控制和暗备用思想，将A相主变压器四组冷却装置分为两组，相互独立。分组控制的优点在于：（1）避免了四组冷却装置因为同一个故障同时停运的风险。（2）结合主变压器四组冷却装置在实际应用中为二组运行、一组辅助一组备用的实际情况，分组后可以实现在变压器运行过程中对部分设备在线维护，提高设备运行可靠性。
3.2两组PLC控制单元交互式控制
每个PLC控制单元在正常运行过程中对自身进行自检，保证故障情况下能够及时向控制中心发送故障报警。此外，每个PLC控制单元同时收集并检测所有A、B、C三相主变压器和冷却装置运行信息，并通过交互检测单元与另一个PLC控制单元进行通讯，当发现对方工作异常时，向控制中心发送故障报警。通过两组PLC控制单元交互式控制，能够及时避免单PLC控制系统因PLC系统或通讯系统故障，造成故障信息无法发送至控制中心的情况发生。
3.3交互式双PLC控制系统优势
对于发电机而言，其A、B、C相负荷是均衡的，具有同升同降的特性。相比于三相单PLC控制系统将每相主变压器冷却装置控制系统完全独立控制，交互式双PLC控制系统更能有效的同时对A、B、C相实现同步控制。
交互式双PLC控制系统利用模块化的结构理念，功能特点主要在于软件优化，对系统硬件不增加额外的成本投入。与三相单PLC控制系统需要三套PLC控制系统相比，交互式双PLC控制系统只需要两套PLC控制系统相互配合运行，降低了控制系统的建造成本，并提高了控制系统的运行安全可靠性。
由于交互式双PLC控制系统的每套PLC控制系统只单独控制每相变压器的两组冷却装置，结合主变压器四组冷却装置在实际应用中为二组运行、一组辅助一组备用的实际情况，当任一PLC控制系统退出运行时，在另外一套PLC控制系统的作用下，冷却系统仍然能够满足主变压器的基本需求。这将使得交互式双PLC控制系统的每套PLC控制系统具备主变压器运行状态下的定期维护和短时间故障检修功能。这可以很大程度上提高1000MW超超临界发电机组主变压器冷却装置的运行可靠性。
4 结语
单相式主变压器冷却装置交互式双PLC控制系统与三相单PLC控制系统相比较，软件上功能更加齐全外，硬件上节省了一套单PLC控制系统的成本，有效避免了主变压器冷却装置全停事故的同时，使得PLC控制系统得以实现运行中的在线维护，很大程度上提高了1000MW超超临界发电机组主变压器运行的安全性。
论文作者:谢方喜
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/24
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