自動化專業(yè)論文大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)

目錄TOC\o"1-3"\u摘要 1Abstract 21緒論 31.1電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷 31.1.1狀態(tài)監(jiān)測故障診斷的概念 31.1.2電力系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的重要意義 31.2變壓器在線監(jiān)測研究現(xiàn)狀 42變壓器在線狀態(tài)監(jiān)測工作原理 52.1變壓器基本結(jié)構(gòu)與分類 52.2變壓器在線監(jiān)測原理與方法 62.2.1油中氣體在線監(jiān)測的實現(xiàn) 62.2.2變壓器微水含量在線監(jiān)測 72.2.3變壓器溫度在線監(jiān)測 73大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 83.1大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)信號采集的實現(xiàn) 83.1.1油中溶解氣體監(jiān)測用傳感器 83.2大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的PLC選擇 大型變壓器保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計摘要:隨著國民經(jīng)濟(jì)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的安全可靠運行的越來越多，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已成為科學(xué)研究和工程應(yīng)用的一個重要方向。電力設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測可以實時監(jiān)控，在實際運行條件下的系統(tǒng)健康狀況為了確保安全和穩(wěn)定的，但作為一種補充和綜合自動化的發(fā)展，讓變電站實現(xiàn)真正的無人值守；同時，也為維護(hù)電氣設(shè)備的運行狀態(tài)提供了依據(jù)基于條件的維護(hù)，是實現(xiàn)的前提和重要組成部分。這項工作的重點是線路變壓器監(jiān)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)，變壓器是變電站中重要的電力設(shè)備，其運行狀況直接影響電網(wǎng)穩(wěn)定性。本文重點工作是設(shè)計并研制一種變壓器在線狀態(tài)監(jiān)測裝置，具有以下特點：在監(jiān)測功能方面，用傳感器技術(shù)對變壓器參數(shù)進(jìn)行檢測。具體內(nèi)容包括：油中氣體含量、微水含量、變壓器溫度?？删幊炭刂破鬟x擇了三個擴(kuò)展模塊，實現(xiàn)傳感器模擬量的直接輸入，避免了使用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬量的轉(zhuǎn)換。通信模塊EM277實現(xiàn)了可編程控制器與其它智能設(shè)備的通訊，使系統(tǒng)更加智能化。軟件顯示功能方面，采用組態(tài)王軟件監(jiān)控變壓器各個參數(shù)。組態(tài)王能提供對變壓器進(jìn)行監(jiān)視、控制、管理和集成等一系列的功能；同時也為用戶實現(xiàn)這些功能的組態(tài)過程提供了豐富和易于使用的手段和工具。關(guān)鍵詞：在線狀態(tài)監(jiān)測，變壓器，可編程控制器，溶解氣體，油中微水含量，組態(tài)王LargeTransformerDesignofReal-timeMonitoringSystemAbstract:Withthedevelopmentofnationaleconomyandpowersystem,thedemandonthereliabilityandsafeofpowersystemhavebeenimproved.On-lineconditionmonitoringforpowersystemcanmonitorthehealthstatusoftheelectricequipmentinrealtimeundertherealstate.Itprovidessafeguardforthesafeandsteadyrunningofpowersystem.Asthesupplementanddevelopmentoftheintegrativepowersystemautomation,substationwithnobodyondutyintherealmeaningwillberealized.Atthesametime,itisthepreconditionandanimportantpartfortheelectricequipmentconditionmaintenanceandoffersthebasisforthecondition.Focusofthispaperisthetransformeronlinemonitoringsystemsresearchanddevelopmentwork.Thetransformerisanimportantpowersubstationequipment,theoperatingconditionsdirectlyaffectgridstability.Thisarticlefocusistodesignanddevelopanon-linetransformerconditionmonitoringdevicewhichhasthefollowingcharacteristics:Inthemonitorfunction,theuseofsensortechnologytodetectthetransformerparameters.Specificcontentincludes:oilGascontent,watercontent,transformertemperature.PLCchosethethreeexpansionmodules,thesensoranaloginputdirectly,avoidingtheuseofA/Dconverteranalogconverterforconversion.Softwaredisplayfunction,usingconfigurationsoftwaremonitorsvariousparametersofthetransformer.KingViewcanprovidetransformermonitoring,controlmanagement,integrationandaseriesoffunctions;alsoforuserstoachievethisTheconfigurationconfigurationprocessthesefeaturesprovidearichandeasytousetoolsandinstruments.Keywords:on-linecondition,monitoring,transformer,PLC,gasdissolved,watercontentinoil,KingView1緒論1.1電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷1.1.1狀態(tài)監(jiān)測故障診斷的概念狀態(tài)監(jiān)測：在設(shè)備需要維護(hù)之前，利用整個設(shè)備或者設(shè)備的某些重要部件的壽命特點，開發(fā)應(yīng)用一些具有特殊用途的設(shè)備,并通過數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析來預(yù)測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展的趨勢。其主要目的是了解和掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，結(jié)合歷史和現(xiàn)狀，考慮環(huán)境因素對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行評估，判別出設(shè)備是處于正常還是非正常狀態(tài)，并對狀態(tài)進(jìn)行顯示和記錄；對非正常狀態(tài)作出報警提示。故障診斷：發(fā)現(xiàn)故障的過程，所謂故障就是使系統(tǒng)不能按給定要求工作的一種性能偏離。設(shè)備的故障診斷實際上指在設(shè)備不解體的情況下，采用特定的技術(shù)手段，對設(shè)備所處的狀態(tài)進(jìn)行判斷、對設(shè)備的故障進(jìn)行診斷和估計的技術(shù)。故障診斷的任務(wù)就是要確定設(shè)備的故障性質(zhì)、程度、類別和部位，并指明故障發(fā)展趨勢[1]。1.1.2電力系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的重要意義電力系統(tǒng)是一個由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等設(shè)備連接而成的系統(tǒng)，電力設(shè)備的故障，會因造成供電系統(tǒng)意外停電，從而導(dǎo)致電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益減少和用戶的重大經(jīng)濟(jì)損失。因此這些設(shè)備的能否可靠性運行直接決定整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，也決定了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及用戶用電質(zhì)量和可靠性。電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷能夠監(jiān)測出電力設(shè)備是否健康運行，態(tài)監(jiān)測及故障診斷為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了有利的條件[1]。保證電力設(shè)備健康運行的必要手段就是檢修。很長一段時間，我國高壓電氣設(shè)備的檢修技術(shù)一直采用的是設(shè)備計劃性大修的維護(hù)方式。這種檢修方式有利但也有弊，優(yōu)點是發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備缺陷，降低設(shè)備運行中的損壞；減少設(shè)備事故或者障礙造成的非計劃性停電，保證供電的質(zhì)量和可靠性。但這種維修方式不能事先掌握設(shè)備的狀態(tài)，而且采用一刀切的方式：到期必修實踐。這種檢修方式造成了設(shè)備的過度檢修，浪費了大量人力和檢修費用；增加檢修停電時間和停電次數(shù)，造成頻繁的運行操作，增加了誤操作的事故率；過度檢修造成設(shè)備頻繁拆裝難免在檢修過程中產(chǎn)生新的設(shè)備隱患；檢修后按要求對設(shè)備應(yīng)進(jìn)行的耐壓等試驗也會對設(shè)備造成不可逆損傷，使設(shè)備總體壽命下降。由此可以看出過去的設(shè)備計劃性檢修方式已與現(xiàn)在的電力生產(chǎn)不相適應(yīng)，有必要采用新的設(shè)備維修方式，因此產(chǎn)生了設(shè)備狀態(tài)檢修的新思路[2]。綜上所述，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)檢修和故障診斷的基礎(chǔ)和重要組成部分。1.2變壓器在線監(jiān)測研究現(xiàn)狀電力變壓器是電網(wǎng)中最重要的設(shè)備之一，它的可靠性級直接關(guān)系到電網(wǎng)能否正常、高效、經(jīng)濟(jì)的運行。據(jù)統(tǒng)計，220kV及以上的發(fā)電廠、變電站全停運和局部電網(wǎng)解列事故發(fā)生的次數(shù)較多，其中變壓器故障造成的電網(wǎng)故障所占比例較大。減少變壓器故障，意味著提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，變壓器在線監(jiān)測研究對電力設(shè)備在線監(jiān)測體系具有重要意義。目前國內(nèi)外變壓器在線監(jiān)測的范圍很廣，包括：1)監(jiān)測特征氣體含量，包括H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO、CO2特征氣體含量；2)監(jiān)測套管功率因數(shù)和電容；3)利用光纖傳感器監(jiān)測；4)監(jiān)測冷卻裝置；5)在測油中濕度、溫度、酸度；6)監(jiān)測負(fù)載電流；7)監(jiān)測絕緣紙的濕度和遷移情況；8)監(jiān)測繞組頂部和底部油溫；9)監(jiān)測介電和動力系統(tǒng)的缺陷；10)監(jiān)測結(jié)構(gòu)件的夾緊力；11)監(jiān)測鐵芯接地故障和繞組缺陷；12)監(jiān)測儲油柜的油位提供油滲漏信息。在變壓器在線監(jiān)測所有項目中，最重要的是油中氣體含量監(jiān)測，這項目的監(jiān)測對于發(fā)現(xiàn)變壓器的故障具有很好的效果[2]。目前國內(nèi)外開發(fā)的變壓器油中氣體在線監(jiān)測裝置有很多，加拿大SYPPOTEC研制的HYDRAN201型油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置，通過分析變壓器油中H2和CO氣體含量，找到變壓器的絕緣故障，是目前應(yīng)用最為廣泛的在線監(jiān)測裝置之一[1]。我國中科院研制的DDG1000型油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置采用一種主要成分為聚芳雜環(huán)高分子的分離膜，將油中氫氣分子直接分離出來，通過燃燒氫氣改變電路中測量元件的電阻值，在計算元件電壓變化的基礎(chǔ)上得出H2的含量，以此分析變壓器的故障。2變壓器在線狀態(tài)監(jiān)測工作原理2.1變壓器基本結(jié)構(gòu)與分類變壓器的基本結(jié)構(gòu)：1—油箱2—鐵心及繞組3—儲油柜4—散熱筋5—高、低壓繞組6—分接開關(guān)7—氣體繼電器8—信號溫度計圖2.1三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖電力變壓器的基本構(gòu)成部分有：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其他附件等，其中鐵心和繞組是變壓器的主要部件，稱為器身。1、鐵心和繞組：變壓器中最主要的部件他們構(gòu)成了變壓器的器身。1）鐵心：構(gòu)成了變壓器的磁路，同時又是套裝繞組的骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構(gòu)成。鐵心柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來形成閉合磁路。2）繞組：繞組是變壓器的電路部分，它由銅或鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成。一次繞組（原繞組）:輸入電能；二次繞組（副繞組）：輸出電能他們通常套裝在同一個心柱上，一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)，通過電磁感應(yīng)作用，一次繞組的電能就可傳遞到二次繞組，且使一、二次繞組具有不同的電壓和電流。2、其他部件：除器身外，典型的油浸式電力變壓器中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護(hù)裝置等部件[8]。2.2變壓器在線監(jiān)測原理與方法傳統(tǒng)的檢測方法只能提供變壓器故障或延誤事故發(fā)生后的信息，這是與現(xiàn)代維修趨勢不一致的維護(hù)，在線監(jiān)測的目的是實時反映變壓器在運行狀態(tài)，通過提前采集早期故障的信息，可將故障造成的嚴(yán)重后果降低到最低。同時現(xiàn)代微電子技術(shù)，傳感器技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展為在線監(jiān)測提供了強大的技術(shù)支持，因此進(jìn)行變壓器在線監(jiān)測是趨勢所在。變壓器在線監(jiān)測的方法有很多種，如變壓器油中氣體含量分析、微水含量、鐵芯接地、繞組變形等等，由于變壓器在線監(jiān)測主要任務(wù)是通過連續(xù)監(jiān)測一段時間內(nèi)參數(shù)的變化趨勢來判斷變壓器的運行狀況，反映變壓器故障趨勢，其監(jiān)測量不可能向常規(guī)故障檢測那樣全面。因此本文設(shè)計的在線監(jiān)測系統(tǒng)沒有必要對變壓器所有量都監(jiān)測到，而是選擇性地監(jiān)測了能夠較全面反映變壓器內(nèi)部故障的信息：油中氣體含量和油中微水含量[3]，和變壓器內(nèi)部溫度。2.2.1油中氣體在線監(jiān)測的實現(xiàn)1）氣體產(chǎn)生原因充油變壓器內(nèi)部故障模式主要是機械、熱和電三種類型，而又以后兩種為主，并且機械性故障常以熱的或電的故障形式表現(xiàn)出來。大量研究表明，對于運行中的充油電氣設(shè)備，在熱和電的作用下，變壓器油和絕緣材料將逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量的二氧化碳、一氧化碳等氣體。當(dāng)存在潛伏性的熱或放電性故障時，會加快這些氣體產(chǎn)生的速度。隨著故障的發(fā)展，分解出的氣體會擴(kuò)散、溶解在油中；當(dāng)大量氣體溶解在油中時，油中氣體溶解量接近飽和，這樣將有一部分氣體進(jìn)入氣體繼電器。導(dǎo)致充油電氣設(shè)備內(nèi)部釋放氣體的主要原因為鐵心、繞組、觸點局部過熱、局部放電等引起變壓器油和有機絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體易燃易爆氣體。對判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部是否存在故障有價值的氣體是氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳，則稱這些氣體為特征氣體[1]。2）在線監(jiān)測方法氣體信號采集使用較多的是金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器。它的檢測原理是：使用二氧化錫(SnO2)作為其氣敏材料，由于二氧化錫是在清潔空氣中的電導(dǎo)率較低，隨著空氣中的一氧化碳濃度的升高，二氧化錫的電導(dǎo)率也隨之升高。將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化輸出并輸出。在氧化錫內(nèi)添加不同比例的催化劑就可以控制對不同氣體的敏感度。2.2.2變壓器微水含量在線監(jiān)測隨著變壓器設(shè)計結(jié)構(gòu)和制造工藝的的改進(jìn)，變壓器微水含量明顯比過去減少，但這也是變壓器常見故障之一，因此變壓器油中微量含量的在線檢測實現(xiàn)仍然具有十分重要的意義。目前較為成熟的變壓器微水在線檢測原理是利用塑料薄膜電容器的吸收特性。由于一些耐高溫聚合物薄膜在充分吸收水分之后，其相對介電常數(shù)由約3.0提高到4.0，利用該原理制成的傳感器，其輸出信號與油中的含水量成正比，且與溫度的關(guān)系密切[4]。2.2.3變壓器溫度在線監(jiān)測變壓器內(nèi)部故障模式主要是機械、熱和電三種類型，通常變壓器的故障都是通過熱的形式表現(xiàn)出來的。因此實現(xiàn)變壓器內(nèi)部溫度在線的監(jiān)測也具有十分重要的意義。目前較為成熟的變壓器溫度在線檢測是通過紅外傳感器，PT100溫度等傳感器來實現(xiàn)的。3大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)信號采集的實現(xiàn)從第二章我們了解到了變壓器常見的故障類型和引起這些故障的原因，所以我們需要采集到引起變壓器故障的信號。本文設(shè)計的在線監(jiān)測系統(tǒng)并不要求對變壓器所有量都監(jiān)測到，而是有選擇地監(jiān)測了能夠較全面反映變壓器內(nèi)部故障的參量：油中氣體含量和油中微水含量，和變壓器內(nèi)部溫度。其中油中氣體的監(jiān)測主要是以一氧化碳、甲烷、乙炔、氫氣為主。3.1.1油中溶解氣體監(jiān)測用傳感器油中溶解氣體的濃度均可以使用漢威電子有限公司的MQ系列的氣敏傳器。這類傳感器的監(jiān)測原理是：MQ-7氣體傳感器使用二氧化錫(SnO2)作為其氣敏材料，由于二氧化錫是在清潔空氣中的電導(dǎo)率較低，隨著空氣中的一氧化碳濃度的升高，二氧化錫的電導(dǎo)率也隨之升高。利用圖3.1的測量電路，將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化輸出并輸出，且氣體濃度和電壓近視線性關(guān)系。通過在二氧化錫里添加不同比例的催化劑就可以控制對不同氣體的敏感度。其結(jié)構(gòu)原理圖如3.1所示：VcVcVHGNDRLVRL圖3.1MQ系列氣敏傳感器原理圖MQ-7的基本測量回路如圖3.1所示，其中VC是傳感器的測試電壓，為一個5V的直流電壓，VH是傳感器的加熱器電壓，是一個高低壓循環(huán)加熱的方法，高電壓為5V，低電壓為1.5V。RL為一個與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻，RL兩端的電壓的上的電壓即為輸出電壓。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一個電源電路。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)腞L值使輸出電壓在0-5V范圍內(nèi)。這類傳感器的基本工作條件見表3.1：表3.1基本工作條件回路電壓Vc5V加熱電壓Vh5.0V（高)1.5V（低)負(fù)載電阻RL可調(diào)加熱電阻31Ω±3Ω加熱時間60s（高)90s1.5V（低)探測濃度范圍100-10000ppm因為只要在氧化錫(SnO2)添加不同的催化劑就可以控制不同氣體的靈敏度，這樣我們就可以選擇的MQ系列不同傳感器來監(jiān)測不同氣體的濃度。其中MQ-7對一氧化碳?xì)怏w具有較高靈敏度；MQ-8對氫氣具有較高的靈敏度；MQ-4對甲烷氣體具有較高的靈敏度；MQ-12對乙炔氣體具有較高的靈敏度。3.1.2微水含量在線監(jiān)測所用傳感器水活度(aw)：水活度(aw)是指某種油液中水分含量,讀數(shù)在0...1之間(0是指完全干燥,1是指完全飽和)。就像空氣中含水一樣，任何一種油液都能容納飽和度以下的溶解水。一旦油液達(dá)到飽和點,任何額外進(jìn)入的水分將被分離為一層游離水通常位于油下。微水含量采集采用油微水檢測傳感器GY-HTW306G。油微水檢測傳感器專用于工業(yè)、變壓器、大卡車和汽車等領(lǐng)域涉及到的精確在線油中的水分含量分析檢測。油液水分含量傳感器的微控制器直接接口可以實現(xiàn)RS485數(shù)字信號輸出。油微水檢測傳感器具體參數(shù)如表3.2所示:表3.2油微水檢測傳感器具體參數(shù)供電電源DC14-28V測量標(biāo)準(zhǔn)水分活性溫度測量范圍0-1aw測量范圍-40-85°C精度精度0.9-1±0.05at+20°C±0.30-0.9±0.03-20-85±0.5反應(yīng)時間<1min工作環(huán)境工作溫度-40-60油溫-40-80壓強范圍最高10atm油流建議流動金屬外殼G1/2ISO油微水檢測傳感器接線圖如3.2所示：圖3.2油微水檢測傳感器接線圖接線圖：1VDC2RS485-/B3GND4RS485+/B24V電源接PLC主機的L+，M端3.1.3溫度在線監(jiān)測所用傳感器變壓器溫度測量采用PT100溫度傳感器。熱電阻溫度測量原理：熱電阻（如Pt100）是利用其電阻值隨溫度的變化而變化這一原理制成的將溫度量轉(zhuǎn)換成電阻量的溫度傳感器。溫度變送器通過給熱電阻施加一已知激勵電流測量其兩端電壓的方法得到電阻值（電壓/電流），再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值，從而實現(xiàn)溫度測量。溫度測量范圍：-60℃400℃熱電阻和溫度變送器之間采用四線制接線方法。通過導(dǎo)線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V3、V4。導(dǎo)線L3、L4接入高輸入阻抗電路，IL3=0，IL4=0，因此V4-V3等于熱電阻兩端電壓。如圖3.3所示：圖3.3熱電阻轉(zhuǎn)電壓信號原理圖通過上述施加恒流I將熱電阻變化的電阻信號轉(zhuǎn)為電壓信號。PT100在0C時電阻為100歐姆，隨著溫度的變化電組成線性變化，大約是每攝氏度0.4歐姆，那么此傳感器電阻輸出范圍是76Ω-220Ω。為了產(chǎn)生5mV/C的電壓系數(shù)，需要提供12.5mA的電流。如何找到合適的電流源將是溫度監(jiān)測的重點之一，這點將會在下面的章節(jié)具體介紹。3.2大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的PLC選擇3.2.1西門子PLC介紹按控制規(guī)?？梢苑譃榇笮蜋C、中型機和小型機。西門子PLCS7-200系列小型機:小型機的控制點一般在256點之內(nèi),適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制。西門子小型機有S7-200：處理速度0.8-1.2ms；存貯器2k數(shù)字量248點；模擬量35路。中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。西門子PLCS7-300系列西門子中型機有S7-300：處理速度0.8-1.2ms；存貯器2k；數(shù)字量1024點；模擬量128路；網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI。大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運算。它不僅可用于對設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。西門子大型機有S7-400：處理速度0.3ms/1k字；西門子PLCS7-400系列存貯器512k；I/O點12672[5]。3.2.2西門子系列S7-200PLC擴(kuò)展模塊選擇與CPU的選擇S7-200PLC由主機（基本單元）加擴(kuò)展單元構(gòu)成。S7-200PLC提供多種具有不同I/O點數(shù)的CPU模塊和數(shù)字量、模擬量I/O擴(kuò)展模塊。一、EM235介紹：EM235是S7-200PLC實現(xiàn)模擬量輸入模擬量輸出的擴(kuò)展模塊之一。EM235具有4個模擬量輸入和一個模擬量輸出，它的輸入信號可以是不同量程的電壓或電流。其電壓、電流的量程由SW1-SW6設(shè)定。EM235有一路模擬量輸出，其輸出可以是電壓，也可以是電流。1)EM235模擬量輸入模塊模擬量的輸入模塊的分辨率通常以A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)數(shù)字量的位數(shù)來表示，模擬量輸入模塊的輸入信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)值是以12位二進(jìn)制。數(shù)據(jù)值的12位在CPU中的存放格式如表所示。最高有效位是符號位：0表示正值數(shù)據(jù),1表示負(fù)值數(shù)據(jù)[3]。單極性數(shù)據(jù)格式：對于單極性數(shù)據(jù)，其兩個字節(jié)的存儲單元的低3位均為0，數(shù)據(jù)值的12位是存在3-14位區(qū)域。這12位數(shù)據(jù)的最大值是215-8=32760。EM235模擬輸入模塊A/D轉(zhuǎn)換后的單極性數(shù)據(jù)格式的全量程設(shè)置為0-32000。差值32760-32000=760則用于偏置/增益，有系統(tǒng)自動完成。第15位0,表示正值數(shù)據(jù)[6]。見表3.3所示：表3.3單極性數(shù)據(jù)格式MBSLBS15142100數(shù)據(jù)值的12位000單極性數(shù)據(jù)表3.4雙極性數(shù)據(jù)格式MBSLBS153210數(shù)據(jù)值的12位3000雙極性數(shù)據(jù)雙極性數(shù)據(jù)格式：對于雙極性數(shù)據(jù)，存儲單元的低四位均為0，數(shù)據(jù)值的12位是存放在4-15位區(qū)域。最高有效位是符號位，雙極性數(shù)據(jù)格式的全量程范圍設(shè)置為-32000--+32000。見表3.4所示：2)EM235模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊具有一個模擬量輸出通道。其輸出數(shù)據(jù)的格式是和輸入數(shù)據(jù)格式是一致的，每個輸出通道占用存儲器AQ區(qū)域兩個字節(jié)。該模塊的輸出可以是電壓信號，也可以是電流信號。EM235的技術(shù)性能如表3.5所示。表3.5EM235技術(shù)性能表型號EM235模擬量混合模塊總體特性外形尺寸：71.2mm*80mm*62mm功耗：3w輸入特性本機輸入：四路模擬量輸入電壓電壓：標(biāo)準(zhǔn)DC24V/4mA輸入類型：0-50mV、0-100mV、0-500mV、0-1V、0-5V、0-10V、0-20mA、±25mV、±25mV、±50mV、±100mV、±250mV、±500mV、±1V、±2.5V、±5V、±10V分辨率：12bit轉(zhuǎn)換速度：250us隔離：有輸出特性本機輸出：一路模擬量輸出電源電壓：標(biāo)準(zhǔn)DC24V/4Ma輸出類型:±10V、0-20mA分辨率：12bit轉(zhuǎn)換速度：100us（電壓輸出），2ms（電流輸出）隔離：有耗電從CPUDC5V耗電10mA接線端子M為DC24V電源負(fù)極端，L+為電源正極端M0、V0、I0為模擬量輸出端電壓輸出時，V0為電壓正端，M0為電壓負(fù)端電流輸出時，“IO”為電流流入端，“MO”為電流流出端RA、A+、A-；RB、B+、B-；RC、C+、C-；RD、D+、D-分別為第1-4路模擬量輸入端電壓輸入時，“+”為電壓正端，“-”為電壓負(fù)端電流輸入時，需要將“R”與“+”短接后作為電流的流入端，“-”為電流流出端。開關(guān)設(shè)置SW1SW2SW3SW4SW5SW6輸出類型ONOFFOFFONOFFON0-50mVOFFONOFFONOFFON0-100mVONOFFOFFOFFONON0-500mVOFFONOFFOFFONON0-1VONOFFOFFOFFOFFON0-5VONOFFOFFOFFOFFON0-20mAOFFONOFFOFFOFFON0-10VONOFFOFFONOFFOFF±25mVOFFONOFFONOFFOFF±50mVOFFOFFONONOFFOFF±100mVONOFFOFFOFFONOFF±250mVOFFONOFFOFFONOFF±500mVOFFOFFONOFFONOFF±1VONOFFOFFOFFOFFOFF±2.5VOFFONOFFOFFOFFOFF±5VOFFOFFONOFFOFFOFF±10V二、S7-200PLC除了CPU226本機集成了兩個通訊口以外，其他均在其內(nèi)部集成了一個通信口，通信口采用了RS-485總線。此外，各PLC還可以接入通信模塊，以擴(kuò)展其接口數(shù)量和聯(lián)網(wǎng)能力。EM277介紹：EM277是S7-200的一個智能擴(kuò)展模塊。通常，S7-200需要進(jìn)行PROFIBUS-DP通信時，就需要使用此模塊。PROFIBUS總線是和PPI、MPI總線不同的一種總線形式。S7-200CPU不能通過本體集成的通信接口進(jìn)行PROFIBUS-DP通信，而只能通過EM277模塊。最多可以將六臺設(shè)備連接到EM277上，其中為編程器和操作面板保留一個連接口，其余四個可以通過任何MPI主站使用。為了使EM277模塊可以與多個主站通信，各個主站必須使用相同的波特率。三、CPU的選擇CPU224：最多可連接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O。16K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。具有1個RS485通訊口；多種通訊能力；較強控制能力的控制器。本系統(tǒng)需要擴(kuò)展3個模塊，在滿足系統(tǒng)硬件條件，考慮系統(tǒng)性價比的情況下，可以使用CPU224。3.3傳感器與EM235接線圖本系統(tǒng)需要監(jiān)測6個量，可采用6個傳感器，其中有4個（甲烷、氫氣、一氧化碳、乙炔）是模擬量電壓（0-5V）輸出；一個（微水含量)是RS485標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號輸出；另一個是電阻值（76Ω-220Ω），所以需要兩個EM235擴(kuò)展模塊。在本章“3.1大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)信號采集的實現(xiàn)”中介紹了采集氣體量的傳感器為MQ-4甲烷傳感器、MQ-7一氧化碳傳感器、MQ-8氫氣傳感器、MQ-12乙炔傳感器、GY-HTW306G油微水檢測傳感器、PT100溫度傳感器。3.3.1MQ系列氣體傳感器與EM235接線MQ-4甲烷傳感器、MQ-7一氧化碳傳感器、MQ-8氫氣傳感器、MQ-12乙炔傳感器的輸出為0-5V模擬量電壓輸出，SW1-SW6分別設(shè)置為：ON、OFF、OFF、OFF、OFF、ON。這樣就可以直接連接PLCS7/200的擴(kuò)展模塊EM235的輸入端。其接線圖如3.4所示:圖3.4MQ-4、MQ-7、MQ-8、MQ-12與EM235接線圖3.3.2PT100溫度傳感器與EM235接線該傳感器的輸出是76Ω-220Ω電阻信號。電阻信號無法直接接入EM235的輸入模塊，所以要施加電流源把電阻信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。下面重點介紹電流源的來源和幅值來源：EM235的一個模擬量輸出模塊可以輸出0-20mA模擬信號，此電流信號可以作為恒流源使用。幅值：PT100在0℃時電阻為100歐姆，隨著溫度的變化電組成線性變化，大約是每攝氏度0.4歐姆，為了產(chǎn)生5mV/C的電壓系數(shù)，需要提供12.5mA電流。電壓輸出范圍：1.250V-1.965V（0--150℃）SW1-SW6分別設(shè)置為：ON、OFF、OFF、OFF、OFF、ON每個輸入通道占用存儲器AI區(qū)域兩個字節(jié)，地址分配為AIW0，AIW2，AIW4，AIW6；輸出通道占用存儲器AQ區(qū)域兩個字節(jié)，地址分配為AQW0。EM235模擬輸出模塊的單極性數(shù)據(jù)格式的全量程設(shè)置為0-32000，可以將AQW0中設(shè)置“20000”輸出數(shù)，使EM235強制輸出12.5mA的電流。(32000/20mA*12.5mA=20000)PT100溫度傳感器與EM235接線圖如圖3.6所示：圖3.6PT100溫度傳感器與EM235接線圖3.3.3PT100微水傳感器與EM277接線GY-HTW306G油微水檢測傳感器的輸出是RS485標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號，可以直接與EM277通信模塊相連接。其接線圖如圖3.7所示：圖3.7油微水檢測傳感器與EM277接線圖3.4大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)電壓源模塊本系統(tǒng)需要的電壓源有DC24V、DC5V、DC1.5V這三個等級電源。其中24V電源可以從PLC的M和L+的兩端引出來；5V的直接購買5V的電源適配器即可；1.5V的電源可以用DC5V轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換電路如圖3.8所示：圖3.81.5V轉(zhuǎn)換電路Q-7一氧化碳傳感器、MQ-8氫氣氫氣傳感器、MQ-4甲烷傳感器、MQ-12乙炔傳感器的高（5V)低(1.5V)壓循環(huán)加熱設(shè)計PLC控制方案如下：表3.6循環(huán)加熱節(jié)點設(shè)置表I區(qū)（輸入?yún)^(qū)）I0.0啟動按鈕Q區(qū)（輸出區(qū)）Q0.0高壓加熱Q0.1低壓加熱T區(qū)(定時器區(qū)）T37高壓加熱定時器T38低壓加熱定時器上面的軟元件地址分配編寫出控制程序如圖3.9所示：圖3.9高低壓循環(huán)加熱控制程序圖PLC（繼電器輸出）控制高低壓循環(huán)加熱系統(tǒng)控制回路路接線如圖3.10所示：圖3.10控制回路接線圖其中KA1、KA2是DC24V中間繼電器線包。4大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1組態(tài)王軟件的概述組態(tài)軟件是一種面向工業(yè)自動化的通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件，即SCADA軟件，亦稱人機界面或HMI/MMI軟件，俗稱“組態(tài)軟件”。作為通用的監(jiān)控軟件，組態(tài)軟件都能提供對工業(yè)自動化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、管理和集成等一系列的功能。同時也為用戶實現(xiàn)這些功能的組態(tài)過程提供了豐富和易于使用的手段和工具[8]。4.2組態(tài)王程序設(shè)計步驟1）創(chuàng)建新工程2）定義硬件設(shè)備并添加工程變量3）制作圖形畫面并定義動畫連接4）編寫命令語言5）進(jìn)行運行系統(tǒng)的配置6）保存工程并運行4.3基于組態(tài)王的監(jiān)控畫面設(shè)計4.3.1外部設(shè)備的定義外部設(shè)備指的就是下位機網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機。它們一般通過某種通信方式和上位機交換數(shù)據(jù)，在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王就通過I/O變量和它們實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互交換。4.3.2定義變量在組態(tài)王中，變量的集合稱為數(shù)據(jù)詞典,數(shù)據(jù)詞典中存放的是應(yīng)用工程中定義的變量以及系統(tǒng)變量。變量大致可以分為內(nèi)存變量和I/O變量兩種。I/O變量指的是組態(tài)王與外部設(shè)備或其他應(yīng)用程序交換的變量，這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動態(tài)的。所以，那些從下位機采集來的數(shù)據(jù)就是“I/O變量”類型。那些不需要和外部設(shè)備只在組態(tài)王內(nèi)使用的變量，就可以設(shè)置成“中間變量”。[9]本系統(tǒng)需要定義15個變量，6個“I/O變量”9個“中間變量”：具體見下表4.1、4.2所示：表4.1I/O變量及具體參數(shù)變量名甲烷濃度一氧化碳濃度乙炔濃度氫氣濃度微水含量溫度類型I/O實數(shù)I/O實數(shù)I/O實數(shù)I/O實數(shù)I/O實數(shù)I/O實數(shù)連接設(shè)備PLCPLCPLCPLCPLCPLC寄存器DECREA100INCREA101INCREA102INCREA103INCREA104INCREA105數(shù)據(jù)類型SHORTSHORTSHORTSHORTSHORTSHORT讀寫屬性只讀只讀只讀只讀只讀只讀表4.2中間變量及具體參數(shù)變量名報表路徑報表查詢變量存表結(jié)果報警指示燈1報警指示燈2報警指示燈3報警指示燈4報警指示燈5報警指示燈6類型內(nèi)存字符串內(nèi)存字符串內(nèi)存離散內(nèi)存離散內(nèi)存離散內(nèi)存離散內(nèi)存離散內(nèi)存離散內(nèi)存離散6個“I/O變量”變化范圍均設(shè)定在0-100。4.3.3監(jiān)控主畫面設(shè)計1.繪制圖形畫面在建好的“大型變壓器在線監(jiān)控”開發(fā)系統(tǒng)中，插入點位圖“大型變壓器”，充分利用組態(tài)王中提供的圖庫進(jìn)行各種儀表繪制。而甲烷、一氧化碳、乙炔、氫氣、溫度、微水含量以及各種文字按鈕則是運用工具箱進(jìn)行繪制的。下圖為大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控主界面如圖4.1所示：圖4.1監(jiān)控主界面2.建立動畫連接●下面以甲烷傳感器為例進(jìn)行動畫連接：雙擊儀表圖標(biāo)進(jìn)行儀表向?qū)гO(shè)置,變量名為“\\本站點\甲烷濃度”；同理雙擊“XXXX”圖標(biāo)，彈出窗口可完成輸入輸出的動態(tài)連接。如圖4.2、4.3所示：圖4.2模擬值輸出動態(tài)連接圖圖4.3模擬值輸入動態(tài)連接圖動畫連接對話框中還包含其它屬性的設(shè)置，這里不做詳細(xì)介紹！●“報警和事件”按鈕：利用工具箱中的“按鈕”在開發(fā)系統(tǒng)中畫個文本框，右擊文本框，選擇“字符串替換”，輸入“報警和事件”。雙擊顯示“動畫連接”對話框，勾選“彈起時”；單擊“彈起時”，出現(xiàn)“命令語言”對話框，輸入“ShowPicture("報警和事件");”，單擊確定，完成連接。在系統(tǒng)運行時，單擊此按鈕可使頁面跳轉(zhuǎn)到大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的報警和事件畫面同理可以完成“趨勢曲線”、“實時報表”、“歷史報表”等按鈕的動畫連接?！裥陆ā巴顺鱿到y(tǒng)”按鈕，在“命令語言”對話框輸入“Exit(0);”。4.3.4報警和事件畫面設(shè)計1.定義報警組在工程瀏覽器窗口左側(cè)“工程目錄顯示區(qū)”中雙擊選擇“數(shù)據(jù)庫”中的“報警組”選項，彈出“報警組定義”對話框，定義報警組和子報警組。2.設(shè)置報警變量在數(shù)據(jù)詞典中選擇“甲烷濃度”變量，雙擊此變量，在彈出的“定義變量”對話框中單擊“報警定義”選項卡，當(dāng)甲烷濃度高于10是系統(tǒng)報警。同理定義其它5個“I/O”變量。3.新建“報警和事件畫面”如圖4.4所示：圖4.4報警和事件畫面●建立報警窗口報警窗口是用來顯示系統(tǒng)中發(fā)生的實時（歷史）報警信息和時間信息的。建立過程如下：1）新建一個畫面，名稱為報警和事件畫面，類型為覆蓋式。2）運用工具箱中的“文本”、“報警和事件”、“按鈕”工具在畫面上進(jìn)行繪制。3）雙擊報警窗口對象，彈出報警窗口配置屬性頁。報警窗口分為5個屬性頁，即通用屬性咧、列屬性頁、操作屬性頁、條件屬性頁、顏色和字體屬性頁[11]?！裰甘緹鬤XXX動態(tài)連接按上述方法完成6個報警指示燈和XXXX的動態(tài)連接●“主界面”利用工具箱中的“按鈕”在開發(fā)系統(tǒng)中畫個文本框，右擊文本框，選擇“字符串替換”，輸入“報警和事件”。雙擊顯示“動畫連接”對話框，勾選“彈起時”，如圖3.33；單擊“彈起時”，出現(xiàn)“命令語言”對話框，輸入“ShowPicture("大型變壓器在線監(jiān)控");”，單擊確定，完成連接。在系統(tǒng)運行時，單擊此按鈕可使頁面跳轉(zhuǎn)到大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的主界面?！瘛皥缶_認(rèn)”利用工具箱中的“按鈕”在開發(fā)系統(tǒng)中畫個文本框，右擊文本框，選擇“字符串替換”，輸入“報警事件”。雙擊顯示“動畫連接”對話框，勾選“彈起時”，如圖3.33；單擊“彈起時”，出現(xiàn)“命令語言”對話框，輸入Ack(\\本站點\甲烷濃度);\\本站點\報警指示燈1=1;，單擊確定，完成連接。在系統(tǒng)運行時，單擊此按鈕可使頁面跳轉(zhuǎn)到大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)的主界面[11]。其它“報警確認(rèn)”可按上述方法設(shè)置4.3.5趨勢曲線畫面設(shè)計1.新建“趨勢曲線”如圖4.5所示圖4.5趨勢曲線●實時曲線1）利用工具箱中的“實時趨勢曲線”“文本”“按鈕”等工具繪制“實時趨勢曲線”曲線圖。2）雙擊“實時趨勢曲線”框，對實時趨勢曲線進(jìn)行屬性設(shè)置?！窭霉ぞ呦渲械摹安迦胪ㄓ每丶惫ぞ呃L制“歷史趨勢曲線”曲線圖?！裼覔艨丶x擇“控件屬性”分別對曲線、坐標(biāo)系、預(yù)置打印選項、報警區(qū)域選項、游標(biāo)配置選項進(jìn)行設(shè)置。該畫面的其它部分可以按上文提到的方法進(jìn)行設(shè)置4.3.6報表系統(tǒng)畫面設(shè)計新建“報表系統(tǒng)”如圖4.6所示：圖4.6實時數(shù)據(jù)報表●利用工具箱中的“報表窗口”繪制報表窗口如圖5.1所示；雙擊灰色區(qū)域，彈出“表格設(shè)計”窗口進(jìn)行修改，表格名稱為Repot2?！癖砀裰械撵o態(tài)數(shù)據(jù)可以直接輸入，而動態(tài)變量例如：報表時間，可以輸入“=\\本站點\$日期”、“=\\本站點\時間”，運行時這些變量會反映出當(dāng)前狀態(tài)?！裨凇皩崟r報表”畫面中添加一個按鈕，按鈕文本為“報表打印”。在彈起時輸入命令語言:ReportPrint2("report2",1);●在“實時報表”畫面中添加一個按鈕，按鈕文本為“頁面設(shè)置”。在彈起時輸入命令語言:ReportPageSetup("report2");●在“實時報表”畫面中添加一個按鈕，按鈕文本為“報表預(yù)覽”。在彈起時輸入命令語言:ReportPrintSetup("report2");●在“實時報表”畫面中添加一個按鈕，按鈕文本為“保存報表”。在彈起時輸入如下命令語言:stringfilename;filename=InfoAppDir()+"\實時數(shù)據(jù)文件夾\"+StrFromReal(\\本站點\$年,0,"f")+StrFromReal(\\本站點\$月,0,"f")+StrFromReal(\\本站點\$日,0,"f")+StrFromReal(\\本站點\$時,0,"f")+StrFromReal(\\本站點\$分,0,"f")+StrFromReal(\\本站點\$秒,0,"f")+".rtl";ReportSaveAs("Report2",filename);●在“實時報表”畫面中添加一個按鈕，按鈕文本為“刷新列表”。在彈起時輸入如下命令語言:stringfilename1;filename1=InfoAppDir()+"實時數(shù)據(jù)文件夾\*.rtl";listClear("List");ListLoadFileName("List",filename1);●在“實時報表”畫面中添加一個按鈕，按鈕文本為“報表查詢”。在彈起時輸入如下命令語言:stringfilename;filename=InfoAppDir()+"實時數(shù)據(jù)文件夾\"+報表查詢變量;ReportLoad("Report3",filename);[12]實時報表查詢時需要新建一個報表窗口（Report3）和一個下拉組合框。4.3.7歷史數(shù)據(jù)報表畫面設(shè)計新建“歷史數(shù)據(jù)報表”如圖4.7所示:圖4.7歷史數(shù)據(jù)報表●在“歷史數(shù)據(jù)報表”畫面中添加一個按鈕，按鈕文本為“查詢”，在彈起時命令語言中輸入歷史查詢函數(shù)：ReportSetHistData2（）。使用該函數(shù)，不需要任何參數(shù)，系統(tǒng)會自動彈出歷史數(shù)據(jù)查詢對話框。4.3.8登陸界面畫面設(shè)計新建“登陸界面”如圖4.8所示:圖4.8登陸界面●文本輸入“XXXX”,雙擊“XXXX”,在彈出窗口中選擇字符串輸入、輸出，“變量名”和“表達(dá)式”均選擇“\\本站點\$用戶名”?！裨凇暗顷懡缑妗碑嬅嬷刑砑右粋€按鈕，按鈕文本為“登陸”，在彈起時命令語言中輸入如下命令語言：if(\\本站點\$用戶名=="20091985"){showpicture("大型變壓器在線監(jiān)控");closepicture("20091985");}elseshowpicture("用戶名錯誤");4.3.9用戶名錯誤畫面設(shè)計新建“用戶名錯誤”如圖4.9所示：圖4.9用戶名錯誤畫面●文本輸入“對不起，您輸入的用戶名錯誤！??！”●在“用戶名錯誤”畫面中添加一個按鈕，按鈕文本為“重新輸入”，在彈起時命令語言中輸入命令語言：showpicture("20091985");4.4系統(tǒng)運行畫面完成上述任務(wù)后，全部保存。點擊“運行”，選擇主畫面配置，將“20091985”設(shè)置唯一主畫面，切換到VIEW,開始運行系統(tǒng)。進(jìn)入“登錄界面”，輸入用戶名“20091985”，進(jìn)入系統(tǒng)主界面,如圖4.10所示：圖4.10主界面運行畫面點擊主界面“報警和事件畫面”，進(jìn)入該界面，如圖4.11所示：圖4.11報警和事件運行畫面紅燈亮表示濃度過高，在實時報警窗顯示，綠燈表示濃度正常。在歷史報警窗口中顯示歷史報警情況。點擊“報警確認(rèn),可以完成對報警事件的確認(rèn)。點擊“主界面”按鈕回到系統(tǒng)主界面畫面。然后點擊“趨勢曲線”、“實時報表”、“歷史報表”。運行畫面分別如4.12、4.13、4.14所示：圖4.12趨勢曲線運行畫面圖4.13實時數(shù)據(jù)報表運行畫面圖4.14歷史數(shù)據(jù)運行畫面以上為本次以大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)為背景，基于組態(tài)王的控制軟件的設(shè)計所實現(xiàn)的各項功能。5總結(jié)與展望5.1全文總結(jié)隨著國民經(jīng)濟(jì)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的安全可靠運行的越來越多，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已成為科學(xué)研究和工程應(yīng)用的一個重要方向。電力設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測可以實時監(jiān)控，在實際運行條件下的系統(tǒng)健康狀況為了確保安全和穩(wěn)定的，但作為一種補充和綜合自動化的發(fā)展，讓變電站實現(xiàn)真正的無人值守；同時，也為維護(hù)電氣設(shè)備的運行狀態(tài)提供了依據(jù)基于條件的維護(hù)，是實現(xiàn)的前提和重要組成部分。這項工作的重點是線路變壓器監(jiān)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)。變壓器是變電站中重要的電力設(shè)備，其運行狀況直接影響電網(wǎng)穩(wěn)定性。1、基于在線監(jiān)測的觀點設(shè)計了大型變壓器在線狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本文分析并設(shè)計了對變電站中的變壓器的油中溶解性可燃性氣體，油中微水含量溫度等各方面運行狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測的系統(tǒng)。這樣做便于各種信息量的共享和建立故障診斷系統(tǒng)有利于實現(xiàn)變壓器的無人值守。2、鑒于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，本文利用六種傳感器將變壓器中的待檢測量準(zhǔn)確、快速的傳入可編程控制器中，實現(xiàn)模擬量、數(shù)字量的快速處理。PLC選擇了三個擴(kuò)展模塊，實現(xiàn)傳感器模擬量的直接輸入，避免了使用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬量的轉(zhuǎn)換。通信模塊EM277實現(xiàn)了PLC與其它智能設(shè)備的通訊，使系統(tǒng)更加智能化。3、在大型變壓器在線監(jiān)控系統(tǒng)控制軟件開發(fā)過程中，以組態(tài)王作為開發(fā)平臺，充分利用了組態(tài)軟件的資源，合理規(guī)劃，明顯縮短設(shè)計周期，提高了工作效率。系統(tǒng)界面直觀友好，對工作流程進(jìn)行提示及各種警戒與處理齊全，確保了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。5.2展望1、本系統(tǒng)采用的PLC實現(xiàn)變壓器的監(jiān)控，實際上由于PLC處理數(shù)據(jù)的時間相對變壓器出現(xiàn)故障動作時間要長，所以本系統(tǒng)只能實現(xiàn)真正意義的監(jiān)測。所以這是本系統(tǒng)不足之處，有待改進(jìn)！2、狀態(tài)監(jiān)測量傳感器選擇及測量方法方面要做更深入的研究選擇能更準(zhǔn)確測量監(jiān)測量的傳感器和更合適的測量方法3、通過查閱各種期刊、文獻(xiàn)以及書籍了解并掌握了組態(tài)王軟件的主要功能和設(shè)計步驟。掌該控制系統(tǒng)也有不足的地方需要改進(jìn)，比如：在做畢業(yè)設(shè)計時不可能會和工控機連接，因此沒有數(shù)據(jù)傳進(jìn)來，組態(tài)王中的歷史數(shù)據(jù)庫中就沒有數(shù)據(jù)記錄，如果自己能創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)庫，使得運行結(jié)果更直觀。致謝回首在工大度過的四年時光，我找不到更好、更恰當(dāng)?shù)恼Z言來表達(dá)我對那些一直關(guān)心幫助我成長的良師益友們深深的敬意和無限的感激。首先要感謝我的導(dǎo)師陳梅陳老師，她敏銳的的學(xué)術(shù)眼光、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的治學(xué)態(tài)度給我留下了深刻的印象，從她身上我學(xué)到了很多做人做事的道理。我課題研究的每一個進(jìn)步都凝聚著陳老師的心血，她平易近人的教導(dǎo)方式，時刻激勵著我克服困難、不斷前進(jìn)。在課題的研究和過程中李鑫老師、鄭濤老師、陳薇老師在學(xué)術(shù)給了我很多無私的幫助，他們對科研工作的嚴(yán)謹(jǐn)、執(zhí)著使我受益非淺，在這里我衷心的說一句謝謝了。幾年的學(xué)習(xí)生活中與付恒哲、朱學(xué)俊、汪昕、海亮、王嘉成、王葉文、胡鵬、陳興凱、柴會武、陳睿、楊凡奇、劉小勇等同學(xué)進(jìn)行了愉快的合作。從他們身上我學(xué)到了很多東西，本論文的能夠順利完成正是源于他們的支持與合作。在此我要衷心說一聲謝謝，感謝他們的真誠幫助。我想說我永遠(yuǎn)不會忘記與他們一起度過的美好時光。感謝我的父母，在我十幾年的求學(xué)生涯中，是他們物質(zhì)上的支持和精神上的鼓勵讓我能夠在求學(xué)的道路上不斷前行；他們在一直是我不斷進(jìn)取的力量源泉。謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心、幫助和支持我的親人和朋友們！[參考文獻(xiàn)][1]楊巍巍.輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)終端—數(shù)據(jù)采集處理平臺的設(shè)計及實現(xiàn)[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.[2]李巖.變壓器在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2005.[3]龍意忠.高速電磁閥試驗臺設(shè)計[D].貴州：貴州大學(xué)，2006.[4]HarrisD.M.P.Conditionmonitoringinpowertransformersconditionmonitoringoflargenachinesandpowertransformers[M].Canada.MosegKePress,2001.7-8.[5]朱立鵬.采礦面局部風(fēng)機不間斷備用電源的設(shè)計[D].河北：河北工業(yè)大學(xué)，2008.[6]林勇.組態(tài)王在工業(yè)鍋爐吹灰系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2004.[7]Jean-LucScharbarg,MarcBoyer,ChristianFraboul.CAN-EthernetArchitecturesforReal-TimeApplications[C].10thIEEEConference,2005.[8]楊春華.基于嵌入式的有載分接開關(guān)在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2011.[9]劉美俊.西門子S7系列PLC的應(yīng)用和維護(hù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.14-25.[10]潘高峰，謝勇，薛軍.基于組態(tài)王的標(biāo)校遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.5-8.[11]嚴(yán)盈富.監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門[M].北京:人民郵電出版社，2006.6-9.[12]劉志峰，張軍，王建華.工控組態(tài)軟件實例教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.32-37.系統(tǒng)硬件電路圖附錄資料：不需要的可以自行刪除常見的電腦英語查詢大全3DNow!（3Dnowaiting）3DPA（3DPositionalAudio，3D定位音頻）3DS（3DSubSystem，三維子系統(tǒng)）ABS（AutoBalanceSystem，自動平衡系統(tǒng)）AC（AudioCodec，音頻多媒體數(shù)字信號編解碼器）ACOPS:AutomaticCPUOverHeatPreventionSystem（CPU過熱預(yù)防系統(tǒng)）ACPI（AdvancedConfigurationandPowerInterface，先進(jìn)設(shè)置和電源管理）AE（AtmosphericEffects，霧化效果）AFR（AlternateFrameRendering，交替渲染技術(shù)）AGAS（AntiGlareAntiStaticCoatings，防強光、防靜電涂層）AGP:AccelaratedGraphicPort(加速圖形端口),一種CPU與圖形芯片的總線結(jié)構(gòu)AGU（AddressGenerationUnits，地址產(chǎn)成單元）AH:AuthenticationHeader，鑒定文件頭AHA（AcceleratedHubArchitecture，加速中心架構(gòu)）AL:ArtificialLife（人工生命）ALU（ArithmeticLogicUnit，算術(shù)邏輯單元）AMR（Audio/ModemRiser，音效/數(shù)據(jù)主機板附加直立插卡）AMR（Audio／ModemRiser；音效／調(diào)制解調(diào)器主機板附加直立插卡）AnisotropicFiltering（各向異性過濾）API（ApplicationProgrammingInterfaces，應(yīng)用程序接口）APIC:AdvancedProgrammableInterruptController(高級程序中斷控制器)APM（AdvancedPowerManagement，高級能源管理）APPE（AdvancedPacketParsingEngine，增強形幀解析引擎）ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）ASC（AntiStaticCoatings，防靜電涂層）ASC（Auto-SizingandCentering，自動調(diào)效屏幕尺寸和中心位置）ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）ASIC:ApplicationSpecificIntegratedCircuit（特殊應(yīng)用積體電路）ASKIR（AmplitudeShiftKeyedInfra-Red，長波形可移動輸入紅外線）ASMO（AdvancedStorageMagneto-Optical，增強形光學(xué)存儲器）ASPI（AdvancedSCSIProgramInterface，高級SCSI編程接口。它定義了當(dāng)和SCSI主機適配器通訊時應(yīng)用程序使用的一系列軟件命令）AST（AverageSeektime，平均尋道時間）ATA（ATAttachment，AT擴(kuò)展型）ATAPI（ATAttachmentPacketInterface）ATC（AccessTimefromClock，時鐘存取時間）ATL:ActiveXTemplateLibrary（ActiveX模板庫）ATM（AsynchronousTransferMode，異步傳輸模式）ATOMM（AdvancedsuperThin-layerandhigh-OutputMetalMedia，增強形超薄高速金屬媒體）ATX:ATExtend（擴(kuò)展型AT）AuxiliaryInput（輔助輸入接口）AV（AnalogVideo，模擬視頻）AVI（AudioVideoInterleave，音頻視頻插入）BackBuffer，后置緩沖Backfaceculling（隱面消除）BASIC:Beginner'sAll-purposeSymbolicInstructionCode（初學(xué)者通用指令代碼）BattleforEyeballs（眼球大戰(zhàn)，各3D圖形芯片公司為了爭奪用戶而作的競爭）BCF（BootCatalogFile，啟動目錄文件）Benchmarks：基準(zhǔn)測試程序數(shù)值BGA(BallGridArray，球狀矩陣排列)BGA（BallGridArray，球狀矩陣排列）BGA:BallGridArray(球狀網(wǎng)格陣列)BHT（branchpredictiontable，分支預(yù)測表）BIF（BootImageFile，啟動映像文件）BilinearFiltering（雙線性過濾）BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本輸入/輸出系統(tǒng)）BLA:BearnLandingArea（電子束落區(qū)）BMC（BlackMatrixScreen，超黑矩陣屏幕）BOD（BandwidthOnDemand，彈性帶寬運用）BOPS：BillionOperationsPerSecond，十億次運算/秒bps（bitpersecond，位/秒）BPU（BranchProcessingUnit，分支處理單元）BrachPediction（分支預(yù)測）BSD（BerkeleySoftwareDistribution，伯克利軟件分配代號）BSRAM（BurstpipelinedsynchronousstaticRAM，突發(fā)式管道同步靜態(tài)存儲器）BTB/C:BranchTargetBuffer/Cache(分支目標(biāo)緩沖)C2C:card-to-cardinterleaving，卡到卡交錯存取CAD:computer-aideddesign，計算機輔助設(shè)計CAM（CommonAccessModel，公共存取模型）CAS（ColumnAddressStrobe，列地址控制器）CBR（CommittedBurstRate，約定突發(fā)速率）CC:CompanionChip(同伴芯片),MediaGX系統(tǒng)的主板芯片組CCD（ChargeCoupledDevice，電荷連接設(shè)備）CCIRN:CoordinatingCommitteeforIntercontinentalResearchNetworking，洲CCM（CallControlManager，撥號控制管理）cc-NUMA（cache-coherentnonuniformmemoryaccess，連貫緩沖非統(tǒng)一內(nèi)存尋址）CCS（CutChangeSystem）CCT（ClockCycleTime，時鐘周期）CDR（CDRecordable，可記錄光盤）CD-ROM/XA（CD－ROMeXtendedArchitecture，唯讀光盤增強形架構(gòu)）CDRW（CD-Rewritable，可重復(fù)刻錄光盤）CDSL:ConsumerDigitalSubscriberLine（消費者數(shù)字訂閱線路）CE（ConsumerElectronics，消費電子）CEM（cubeenvironmentmapping，立方環(huán)境映射）CenterProcessingUnitUtilization，中央處理器占用率CEO（ChiefExecutiveOfficer，首席執(zhí)行官）CG（ComputerGraphics，計算機生成圖像）CGI（CommonGatewayInterface，通用網(wǎng)關(guān)接口）CHRP（CommonHardwareReferencePlatform，共用硬件平臺，IBM為PowerPC制定的標(biāo)準(zhǔn)，可以兼容MacOS,WindowsNT,Solaris,OS/2,Linux和AIX等多種操作系統(tǒng)）CIEA:CommercialInternetExchangeAssociation，商業(yè)因特網(wǎng)交易協(xié)會CIR（CommittedInfomationRate，約定信息速率）CISC(ComplexInstructionSetComputing，復(fù)雜指令集計算機)CISC（ComplexInstructionSetComputing，復(fù)雜指令集計算機）CISC:ComplexInstructionSetComputing(復(fù)雜指令結(jié)構(gòu))Clipping（剪貼紋理）CLK（ClockCycle，時鐘周期）ClockSynthesizer，時鐘合成器CLV（ConstantLinearVelocity，恒定線速度）CMOS:ComplementaryMetalOxideSemiconductor(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)CMOS:ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS:ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體COB(Cacheonboard，板上集成緩存)COB（Cacheonboard，板上集成緩存）COD(CacheonDie，芯片內(nèi)集成緩存)COD（CacheonDie，芯片內(nèi)集成緩存）COM:ComponentObjectModel（組件對象模式）COMDEX:ComputerDistributionExposition（計算機代理分銷業(yè)展覽會）compressedtextures（壓縮紋理）ConcurrentCommandEngine，協(xié)作命令引擎COO（ChiefOrganizerOfficer，首席管理官）CP:CeramicPackage(陶瓷封裝)CPGA(CeramicPinGridArray，陶瓷針型柵格陣列)CPGA（CeramicPinGridArray，陶瓷針型柵格陣列）CPGA:CeramicPinGridArray(陶瓷針腳網(wǎng)格陣列)CPS:CertificationPracticeStatement（使用證明書）CPU（CenterProcessingUnit，中央處理器）CPU:CenterlProcessingUnit(中央處理器)CPU：CenterProcessingUnit，中央處理器CRC:CyclicalRedundancyCheck（循環(huán)冗余檢查）CRT（CathodeRayTube，陰極射線管）CS（ChannelSeparation，聲道分離）CSE（ConfigurationSpaceEnable，可分配空間）CSS（CommonCommandSet，通用指令集）CSS:CascadingStyleSheets，層疊格式表CTO（ChiefTechnologyOfficer，首席技術(shù)官）CTS（CarpalTunnelSydrome，計算機腕管綜合癥）CTS（CleartoSend，清除發(fā)送）CVS（ComputeVisualSyndrome，計算機視覺綜合癥）DAC（DigitaltoAnalogConverter，數(shù)模傳換器）DAC:DualAddressCycle,雙重地址周期DAE（digitalAudioExtraction，數(shù)據(jù)音頻抓?。〥ataForwarding（數(shù)據(jù)前送）DB:DeepBuffer（深度緩沖）DB:DeviceBay，設(shè)備插架DBS-PC:DirectBroadcastSatellitePC（人造衛(wèi)星直接廣播式PC）DCD:DocumentContentDescriptionforXML:XML文件內(nèi)容描述DCE:DataCircuitTerminalEquipment，數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCOM:DistributingComponentObjectModel，構(gòu)造物體模塊DCT:DisplayCompressionTechnology(顯示壓縮技術(shù))DDC：DisplayDataChannel，顯示數(shù)據(jù)通道DDRSDRAM（DoubleDateRate，雙數(shù)據(jù)率SDRAM）DDSSII（DoubleDynamicSuspensionSystemII，第二代雙層動力懸吊系統(tǒng)）DDSS（DoubleDynamicSuspensionSystem，雙懸浮動態(tài)減震系統(tǒng)）DEC（DirectEtchingCoatings，表面蝕刻涂層）Decal（印花法，用于生成一些半透明效果，如：鮮血飛濺的場面）Decode（指令解碼）DES:DataEncryptionStandard，數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DFL（DynamicFocusLens，動態(tài)聚焦）DFP（DigitalFlatPanel，數(shù)字式平面顯示器）DFS（DigitalFlexScan，數(shù)字伸縮掃描）DFS:DynamicFlatShading（動態(tài)平面描影）,可用作加速DHCP:DynamicHostConfigurationProtocol，動態(tài)主機分配協(xié)議DIB（DualIndependentBus，雙獨立總線）DIB:DualIndependentBus(雙重獨立總線),包括L2cache總線和PTMM(ProcesserToMainMemory,CPU至主內(nèi)存)總線DIC:DigitalImageControl（數(shù)字圖像控制）DigitalMultiscanII（數(shù)字式智能多頻追蹤）DIL（dual-in-line）DIMM（DualIn-lineMemoryModules，雙重內(nèi)嵌式內(nèi)存模塊）DIR（DirectRenderingInfrastructure，基層直接渲染）DirectionalLight，方向性光源DiscWizard（磁盤控制軟件）Dithering（抖動）DLP（digitalLightProcessing，數(shù)字光處理）DLS-2（DownloadableSoundsLevel2，第二代可下載音色）DMA（DirectMemoryAccess，直接內(nèi)存存?。〥ME:DirectMemoryExecute（直接內(nèi)存執(zhí)行）DMF:DistributionMediaFormatDMI（DesktopManagementInterface，桌面管理接口）DMT:DiscreteMulti-Tone，不連續(xù)多基頻模式DNA:DistributedInternetApplication（分布式因特網(wǎng)應(yīng)用程序）DNS（DomainNameSystem，域名系統(tǒng)