專利名稱：一種變壓器節(jié)能增效控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器節(jié)能增效控制方法，屬于電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)快速發(fā)展，輸變電線路增容技術(shù)在不斷推廣，輸變電設(shè)備的增容問題被廣泛關(guān)注。電力變壓器作為輸變電的核心設(shè)備，然而出于安全考慮，目前其正常運行容量都遠(yuǎn)低于額定容量(小于50%額定容量)，設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到有效利用。而且目前國內(nèi)對于變壓器冷卻方式的控制，普遍還是按照負(fù)荷的大小來調(diào)節(jié)，即根據(jù)負(fù)荷大小控制冷卻風(fēng)扇或是冷卻器的開斷，并沒有考慮環(huán)境的變化對冷卻能力帶來的影響(諸如環(huán)境溫度的改變，自然界風(fēng)對變壓器冷卻的加強，太陽光照對變壓器的輻射加熱等因素)，所以無法實現(xiàn) 冷卻設(shè)備的低功耗運行。另外，變電設(shè)備向智能化方向發(fā)展，實時掌握變壓器的運行狀態(tài)并隨時對其進(jìn)行風(fēng)險評估，有利于實現(xiàn)向變電站智能控制和智能管理的拓展。對提高變壓器利用率的主要限制因素是變壓器內(nèi)部繞組熱點的溫升導(dǎo)致的絕緣材料的迅速老化，所以通過對變壓器內(nèi)部溫度的實時監(jiān)測，不但可以判斷變壓器過負(fù)荷運行能力，還可以以此為判據(jù)控制變壓器冷卻裝置的運行，使變壓器能夠節(jié)能增效運行。然而目前對變壓器內(nèi)部繞組熱點溫度直接測量比較復(fù)雜，國內(nèi)外的普遍使用通過計算的方法得到熱點溫度，常用計算方法可以分為以下三種數(shù)值計算法數(shù)值計算方法是利用傳熱學(xué)以及流體力學(xué)原理，研究變壓器內(nèi)繞組與變壓器油之間的對流換熱問題，并適當(dāng)簡化問題，通過求解微分方程組得到變壓器繞組熱點溫度的計算方法。一般將變壓器內(nèi)繞組附近區(qū)域簡化為二維空間問題，列包含質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程的微分方程組，并使用數(shù)學(xué)軟件求解。模型計算精度高，但是需要的參數(shù)較多，計算復(fù)雜時間長，不具備推廣性。國家標(biāo)準(zhǔn)推薦計算法《GB/T 1094. 7-2008油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》中給出的油浸式變壓器繞組內(nèi)部溫度分布的數(shù)學(xué)模型對變壓器內(nèi)部熱點溫度進(jìn)行推算。國家標(biāo)準(zhǔn)中的繞組熱點溫度計算模型雖然能夠基本反映真實的變壓器熱傳導(dǎo)過程。但是模型對變壓器繞組熱點溫度的計算僅僅是簡單估算，模型比較粗糙，其對于變壓器的非線性特征反應(yīng)不足，在模型中沒有涵蓋影響變壓器繞組熱點溫度分布的全部重要因素。熱路比擬計算法導(dǎo)熱體中穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱現(xiàn)象的溫度場熱流密度的方程和導(dǎo)電體中恒定電場電流密度的方程具有完全相同的數(shù)學(xué)表達(dá)式，且各參量的量綱結(jié)構(gòu)形式也類似。因此從傳熱學(xué)的角度用電路模型簡化變壓器內(nèi)傳熱過程，將變壓器內(nèi)熱傳導(dǎo)過程簡化為電路模型，計算精度和時間滿足工程要求。以上各方法的應(yīng)用各有不同，但總的來說都沒有考慮到外界環(huán)境因素對變壓器內(nèi)部溫度造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種變壓器節(jié)能增效控制方法。本發(fā)明可以通過采取以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種變壓器節(jié)能增效控制方法，包括以下步驟I)對變壓器各側(cè)的互感器進(jìn)行電壓和電流采樣或從數(shù)據(jù)服務(wù)器取得電壓和電流數(shù)據(jù)；2)對變壓器的外部環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采樣；3)對變壓器內(nèi)部進(jìn)行溫度檢測；4)將上述步驟采集到的參數(shù)通過控制器計算得到變壓器內(nèi)部溫度變化參數(shù)； 5)控制器根據(jù)變壓器內(nèi)部溫度變化參數(shù)控制冷卻裝置對變壓器進(jìn)行冷卻處理。在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明在步驟2)中，所述外部環(huán)境參數(shù)包括外界溫度、自然風(fēng)速和太陽輻射功率；在步驟3)中，對變壓器內(nèi)部溫度檢測包括對變壓器內(nèi)熱點、繞組和頂油的溫度檢測；在步驟5)中，若計算溫度小于限定值并能確保保持運行一段時間則減少投入的冷卻裝置；若計算溫度大于限定值則增加投入的冷卻裝置；若變壓器處于過負(fù)荷或者線路故障狀態(tài)，則加快采樣計算頻率，并投入全部冷卻裝置并且計算變壓器最大過負(fù)荷運行時間，給出安全運行時間曲線，向調(diào)度部門發(fā)出預(yù)警信號，保證電力系統(tǒng)可靠運行。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過對變壓器頂層油溫的實時測量，并結(jié)合外界環(huán)境因素和當(dāng)前運行條件，對變壓器的溫度變化進(jìn)行預(yù)測，實現(xiàn)對變壓器外部冷卻裝置的投切控制，并且能在變壓器過負(fù)荷運行情況下對變壓器可能出現(xiàn)的過熱狀況進(jìn)行預(yù)警，并提供相應(yīng)的過負(fù)荷運行時間，以最大限度的提高電力變壓器的利用率，使電力變壓器達(dá)到節(jié)能增效運行。同時，基于實時計算溫度可實現(xiàn)對冷卻風(fēng)扇(冷卻器)進(jìn)行分級控制，相較傳統(tǒng)控制方式減小了冷卻裝置的能耗，有效達(dá)到節(jié)能的目的。


圖I是本發(fā)明的變壓器節(jié)能增效控制方法的流程圖；圖2是本發(fā)明的變壓器節(jié)能增效控制方法中的熱量模型圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例作詳細(xì)描述。如圖I所示，本發(fā)明的變壓器節(jié)能增效控制方法的具體過程如下在進(jìn)行變壓器數(shù)據(jù)采樣前，先輸入變壓器參數(shù)信息，將參數(shù)進(jìn)行初始化處理，將變壓器內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行計算得到變壓器繞組到頂油散熱過程的額定熱容Chs,rated，額定熱阻Rhs,rated ；變壓器頂油到平均油散熱過程的額定熱容Cnroilhoil,rated,額定熱阻Rnwil hoil, rated ；變壓器平均油到外界散熱過程的額定熱容Cnroil, rated,額定熱阻Rnwil, rated ;變壓器各分接位置下額定損耗值qfe ；I)、對變壓器各側(cè)的互感器進(jìn)行電壓和電流采樣，或從服務(wù)器獲得電壓和電流數(shù)據(jù)，根據(jù)實測電壓判斷當(dāng)前變壓器分接開關(guān)位置，并根據(jù)實時采樣得到流過高、中、低壓繞組的電流IH、Im和Iy計算出變壓器當(dāng)前運行方式下總的負(fù)載損耗值2 2 2 2 2 2cIload ~ * RfieddJ + IM ' ^Meddy + ' ^Leddy^H '^dcH +^M ' ^dcHM + * ^dcHL，由總損
D — Qload耗計算出當(dāng)前負(fù)載損耗下?lián)p耗比2)對變壓器的外部環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采樣通過實測的日照強度和風(fēng)速的數(shù)據(jù)，計算出附加熱源qsun和自然風(fēng)影響熱阻Rwind3)對變壓器內(nèi)部進(jìn)行溫度檢測，測得熱點溫度0hs、繞組溫度θωι、頂油溫度Θ ffl0il和底油溫度Θ amb4)將上述步驟采集到的參數(shù)通過控制器計算得到變壓器內(nèi)部溫度變化參數(shù)將上述參數(shù)代入下列公式中
權(quán)利要求
1.一種變壓器節(jié)能增效控制方法，其特征在于包括以下步驟 1)對變壓器各側(cè)的互感器進(jìn)行電壓和電流采樣或從數(shù)據(jù)服務(wù)器取得電壓和電流數(shù)據(jù)； 2)對變壓器的外部環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采樣； 3)對變壓器內(nèi)部進(jìn)行溫度檢測； 4)將上述步驟采集到的參數(shù)通過控制器計算得到變壓器內(nèi)部溫度變化參數(shù)； 5)控制器根據(jù)變壓器內(nèi)部溫度變化參數(shù)控制冷卻裝置對變壓器進(jìn)行冷卻處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變壓器節(jié)能增效控制方法，其特征在于在步驟2)中，所述外部環(huán)境參數(shù)包括外界溫度、自然風(fēng)速和太陽輻射功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器節(jié)能增效控制方法，其特征在于在步驟3)中，對變壓器內(nèi)部溫度檢測包括對變壓器內(nèi)熱點、繞組和頂油的溫度檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的變壓器節(jié)能增效控制方法，其特征在于在步驟5)中，若計算溫度小于限定值并能確保保持運行一段時間則減少投入的冷卻裝置；若計算溫度大于限定值則增加投入的冷卻裝置；若變壓器處于過負(fù)荷或者線路故障狀態(tài)，則加快采樣計算頻率，并投入全部冷卻裝置并且計算變壓器最大過負(fù)荷運行時間，給出安全運行時間曲線，向調(diào)度部門發(fā)出預(yù)警信號，保證電力系統(tǒng)可靠運行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變壓器節(jié)能增效控制方法，包括以下步驟1)對變壓器各側(cè)的互感器進(jìn)行電壓和電流采樣或從數(shù)據(jù)服務(wù)器取得電壓和電流數(shù)據(jù)；2)對變壓器的外部環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采樣；3)對變壓器內(nèi)部進(jìn)行溫度檢測；4)將上述步驟采集到的參數(shù)通過控制器計算得到變壓器內(nèi)部溫度變化參數(shù)；5)控制器根據(jù)變壓器內(nèi)部溫度變化參數(shù)控制冷卻裝置對變壓器進(jìn)行冷卻處理。本發(fā)明通過對變壓器頂層油溫的實時測量，并結(jié)合外界環(huán)境因素和當(dāng)前運行條件，對變壓器的溫度變化進(jìn)行預(yù)測，實現(xiàn)對變壓器外部冷卻裝置的投切控制，并且能在變壓器過負(fù)荷運行情況下對變壓器可能出現(xiàn)的過熱狀況進(jìn)行預(yù)警，并提供相應(yīng)的過負(fù)荷運行時間，使電力變壓器達(dá)到節(jié)能增效運行。
文檔編號G05D23/20GK102890520SQ201110203029
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者錢之銀 申請人:上海海能信息科技有限公司