基于PLC的电力自动化变压器检修处理技术

引言

在电力变压器的持续运行过程中，“铜损”和“铁损”不断累积，导致变压器铁芯和绕组的温度逐渐升高。为确保变压器油温稳定在正常范围内，必须配备相应的冷却装置，主要涵盖油浸式自冷、油浸式风冷、强迫油循环风冷和强迫油循环自冷等多种类型。然而，传统的冷却系统控制方式存在诸多不足，包括维护繁琐、故障频发等。因此，基于 PLC 的 500kV 变压器检修的研究对当前行业具有重要意义。旨在提升变压器的运行稳定性，缩短故障处理时间，从而提高火电厂的整体运行效率。

1PLC 的工作原理

PLC 采用循环扫描的工作方式，主要包括三个阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。在输入采样阶段，PLC 通过输入接口电路将现场的各种输入信号（如开关量、模拟量等）读入到输入映像寄存器中；在程序执行阶段，PLC 按照用户编写的控制程序，从第一条指令开始，逐条顺序执行，根据输入映像寄存器和其他内部寄存器中的数据进行逻辑运算，并将运算结果存入输出映像寄存器中；在输出刷新阶段，PLC 将输出映像寄存器中的数据通过输出接口电路输出到外部负载，驱动执行机构动作。如此周而复始，不断循环，实现对工业生产过程的实时控制。

2 基于 PLC 的电力自动化变压器检修处理技术应用

2.1 自动化控制

PLC 技术通过自动化控制，实现对火电厂变压器运行状态的实时监控，及时发现异常情况，减少故障的发生。通过传感器网络实时监测变压器的核心运行参数，如温度、电流、电压等，这些参数的准确采集和快速传输，为后续的 PLC 故障诊断提供基础。首先，使用热电偶来测量绕组和铁芯的温度，热电偶产生的热电势与温度间的关系定义为： v_1=S⋅T ，其中，S 为热电偶的灵敏度系数。然后，用霍尔效应电流传感器来检测绕组电流，传感器输出的电压与测量的电流成正比，其关系定义为：VI=kI·I，其中，kI 为霍尔传感器的系数。最后，通过电压互感器将输入输出电压进行转换，其转换关系定义为：V=kv·Vin，其中，kv 为电压互感器的变比，Vin 为输入电压。并且将传感器采集的模拟信号通过 A/D转换器转换为数字信号，信号转换公式为： D=(Vin/Vref)⋅2n ，其中，Vref 为参考电压，n 为 A/D 转换器的位数，转换后的数字信号通过工业以太网通讯协议传输到 PLC 数据传输的速率由传输的数据量和传输时间 T 决定，传输速率 R 公式为：R=N/T。

2.2 强化设备状态管控

提升电力系统变压器运行可靠性需建立多维度状态管控机制。日常运行中执行绕组温度梯度监测，使用红外成像仪捕捉铁芯与夹件表面温度异常点，同步记录油温与环境温差波动曲线。针对绝缘介质老化问题，定期抽取油样进行微水含量与介质损耗检测，运用频域介电谱分析评估绝缘纸聚合度衰减趋势。铁芯与绕组机械状态管控需结合振动信号分析，在变压器本体多点布置加速度传感器，通过时频图谱识别铁芯松动或绕组位移特征信号。散热系统维护重点在于控制油流平衡，清理油泵进出口滤网杂质，采用超声波流量计校验冷却器油路流速均匀性。密封件与连接部件维护需建立周期性检查标准，对套管密封法兰实施氮气保压测试，使用接触电阻测试仪测量母线连接面导通性能。硅胶呼吸器维护侧重湿度响应调节，依据油枕呼吸频率动态调整硅胶更换周期，避免潮气反向渗透。

2.3 固态继电器

考虑到三相交流接触器在切断三相交流电源时主要依赖于主触点的动作，这一过程中往往伴随着飞弧现象的产生。这种飞弧不仅可能使主触点受到损伤，更有可能直接导致触点间发生焊接，进而阻碍接触器的正常通断功能，对冷却系统的稳定运行构成严重威胁。为了解决上述问题，引入了固态继电器（SSR）作为解决方案。它融合了集成器件的集成性、分立元件的灵活性以及前沿微电子技术的创新力，从而实现了电源与负载之间无需物理接触即可实现通断控制的先进机制，避免了传统交流继电器因触点操作而可能引发的飞弧，从根本上消除了潜在的风险点，使其成为传统交流接触器的优越替代品。

2.4 智能化技术

PLC 系统可与人工智能、大数据分析等技术结合，实现更高级的故障预测和预防。首先，PLC 系统通过实时数据采集与传输，将运行状态、温度、压力等关键参数送入数据分析平台。结合大数据技术，系统处理海量历史数据，识别出故障发生的潜在模式。其次，人工智能算法，尤其是机器学习模型，能对这些数据进行深度分析，从而实现故障模式识别和趋势预测。例如，利用分类算法可提前发现异常行为，预测设备何时可能出现故障。这种预测能力有助于制定预防性维护计划，减少停机时间和维修成本。此外，通过集成智能算法，PLC 系统可自动调整设备运行参数，优化操作条件，降低故障发生概率。实时监测与反馈机制能确保系统在出现潜在故障时及时报警，可进一步增强设备的安全性和可靠性。通过 PLC 系统与 AI 和大数据的结合，可形成一种智能化的维护体系，实现故障预测和预防的高级化，能极大提升火电厂变压器的运行安全和效率。

2.5 自动化检修控制应用

在一些现代化的变电站中，采用了基于 PLC 的自动化检修控制系统，实现了对变压器检修过程的自动化控制。当变压器需要进行检修时，运维人员在监控室内通过操作上位机，向 PLC 发送检修指令。PLC 接收到指令后，首先对变压器进行停电操作，控制高压断路器、隔离开关等设备依次分闸，并通过检测设备确认设备已处于停电状态。然后，PLC 控制接地开关合闸，对变压器进行可靠接地，保障检修人员的人身安全。在检修过程中，PLC 还可根据检修流程，控制相关检修设备（如滤油机、干燥设备等）的启动和停止，实现检修作业的自动化。例如，在对变压器进行滤油处理时，PLC 根据预先设定的滤油时间和油质检测参数，自动控制滤油机的运行，当油质达到合格标准时，自动停止滤油机。检修完成后，PLC 按照相反的顺序，控制设备进行复电操作，恢复变压器的正常运行。自动化检修控制应用提高了检修工作的效率和安全性，减少了人为操作失误的可能性。

结语

综上所述，本文研究了基于PLC 的火电厂变压器故障维修方法，针对传统人工检测方法的局限性，提出了一套自动化、智能化的故障诊断与维修体系。通过实验验证，PLC 系统能实现对变压器运行状态的实时监控，及时检测并诊断多种故障，如温度过高、电流过载和短路等，为火电厂变压器的安全运行提供了有效保障，具有广泛的应用前景。未来的研究方向可结合大数据分析与物联网技术，进一步提升系统的智能化水平，实现更精确的故障预测与远程维护。

参考文献

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