1 引言
在电抗器参数测试验过程中,为了加快试验进程,保证安全质量,提高生产效率和经济效益,必须使试验安全快速准确的进行,实时监控,安全保护,批量处理就成为必不缺少的工作。
随着工业自动化要求的提高,以及控制设备和过程监控装置之间通信的需要,用组态设计的监控系统逐渐普及[1]。因此,使用组态王软件设计一套简单实用的电抗器参数测试系统具有重大意义。由组态王和PLC自动的监测和控制试验过程,实时诊断故障,显示报警,根据采集的电压、电流等信号,进行电抗值、损耗值的优化计算,并将结果保存到数据库。把采集的温度信号实时记录显示,并绘制实时温度曲线,从而更加直观的监测试验,保证了安全措施,提高了生产效率。
2 系统总体方案设计及硬件组成
试验系统适用于容量为50-1800kVar,额定电压为6-35KV的三相电抗器损耗测量、电感值测量、温升试验等。工作环境要求:空气相对湿度≤90%(20℃),环境温度为-25℃—+40℃,海拔高度≤1000m,最大日温差为25℃。使用环境:户内、无导电尘埃、无火花、污垢及其它爆炸性介质、不含腐蚀金属和绝缘的气体,电源电压波形为实际正弦波,波形畸变率<3%,具有良好的接地系统,接地电阻<0.5Ω。
2.1 试验设备及原理
试验原理如图1所示,试验现场由TSIA-200/0.6感应调压器(T1)、电压互感器、电流互感器、YSS-400/66中间试验变压器(T2)和电容器补偿塔组成。感应调压器用来控制三相电压的升降,额定容量150kVA,输入电压380V,输出电压0-650V,输出电流133A,3相,频率50Hz,采用Y2712-4型异步电机额定功率0.37kw,Y型连接,转速1330r/min,功率因数0.75,符合试验要求。电压互感器、电流互感器负责采集电压电流信号同时对电路起保护的作用。中间试验变压器额定容量150kVA,有星型、三角型、单相三种接法,符合试验的需求。
2.2 补偿电容器选择的算法
电容器补偿塔由50kVar995μF400V125A、30kVar597μF400V75A、20kVar398μF400V50A、 10kVar199μF400V25A、5kVar99.5μF400V12.5A 五种电容器组成。需要根据电抗器的参数来求解需要串并联电容器的台数。
被测电抗器的额定电压
额定电流
需要谐振的电容值
电容器的额定电压
电容器串联组数
进一法取整数。
电容器50kVar995μF400V125A需要的台数
电容值
电容器30kVar597μF400V75A需要的台数
电容值
电容器20kVar398μF400V50A需要的台数
电容值
电容器10kVar199μF400V25A需要的台数
电容值
电容器5kVar99.5μF400V12.5A需要的台数
电容值
舍一法取整数。由公式(2-3)得到的数值取小数点后的数值为
再由
得到的数值与
比较,若相差在20左右,则
若大很多则
再取小数后的部分乘以
比较可得
以此类推;若小很多,则
继续与
比较可得。
2.3 控制系统硬件组成
系统包括计算机操作台和PLC控制柜, PLC、继电器、传感器等控制器件安装在控制柜内部,采用异步串行通信与计算机操作台相连。DWC-2 多路温度测试仪测量部位(点数)较多,而且传感器固定、粘贴比较方便,采用热电偶法测量温度。因此由它采集8路温度信号,符合试验要求。在计算机软件上设计对应的变量和程序语言,可根据需要选择8路温度中的几路使用,实现温度实时监测,报警,自动记录数据,保存等功能。GDW3001三相电参数仪是一种利用数字采样技术对信号进行分析处理的智能型仪表,可以与计算机相连,因此由它采集三相电压、电流信号,并可显示功率、功率因数等,在计算机软件上也相应的设计变量和程序语言,实现对电抗值及损耗值的优化计算,并将结果保存到数据库。系统硬件框图如图2所示。
3 系统软件设计
采用了北京亚控公司的Kingview6.53组态王软件[2-3]。
系统主要窗口及实现功能[4-6]
1) 主画面。可进行手动试验,和画面的切换。
2) 电抗器参数选择画面。可新增、修改、删除电抗器的型号等的参数。由输入的电抗器系统电压,电抗器容量,额定端压,自动生成试验所需的参数,并保存到数据库以备下次调用。
3) 电抗器电抗值及损耗测量试验界面。可以实时监测试验状态,并设定编号和试验电流数值,按开始试验按钮进行试验,结果保存到数据库。
4) 温升试验画面。可选择温度路数,实时显示电流变化及实时采集温度,生成温度曲线,打印,保存等。
5) 查询数据库画面。采用组态王自带的KVA-DODBGrid Class控件,并进行属性设置,可查询数据库中试验结果的内容。
6) 打印出厂试验报告画面。可打印、保存试验出厂试验报告。
设计好变量,然后与画面对应的图标关联起来,这样当软件和硬件连接并调试好之后,就可以通过画面的按钮进行相应的动作,并显示各项指标,使试验快速安全稳定的进行。
4 试验结果
在测量电抗器电抗值及损耗值的试验过程中,设计了数据库记录程序,记录试验结果,保证随时的查询调用,查询数据库试验结果如图3所示。
在温升试验过程中,将实时记录监测温度并绘制成一条实时温度曲线,试验结果如图4所示。这样相关工作人员就能直观的看到温度变化的情况,根据情况采取相应的措施,保证试验安全有效的进行。
整个试验过程设有报警程序及报警窗提示,保证人员、设备等的安全,并且让报警直观化,便于试验员采取相应的处理措施。
试验结果表明,设计能够很好的实现对电抗器参数测试的实时监控,数据记录,故障诊断,显示报警等功能。
5 结束语
应用组态王6.53、PLC、DWC-2 多路温度测试仪、GDW3001三相电参数仪,设计了一套电抗器参数测试系统,实现了电抗值及损耗值的测量,数据保存,温度实时监测,报警等功能。按照该方法制作的系统,已经在山东齐林电科电力设备制造有限公司正式运用,系统运行正常,试验效率及安全性能大大提高,达到了设计要求,满足了运营的需要。
参考文献:
[1] 李化波.基于组态王的温度监测系统[J].自动化应用.2010,(12):64-65.
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[3] 佚名.FX Communication User’s Manual [M].MITSUBISHI Electric Corporation,2000.
[4] 张婕,赵春萍,周挚.基于组态技术的机械手控制[J].微计算机信息,2008,26:198-199.
[5] 乔和.基于组态软件的变电所微机监控系统[J].辽宁工程技术大学学报.2004,23(1):79-81.
[6] 王欢.基于组态王的中央空调监控系统设计[J].机械设计与制造.2010,(12):35-37.
作者简介:孟祥志(1985-),男,在读硕士研究生,研究方向:电力电子与电力传动。