一種變壓器用智能型冷卻器控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變壓器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種變壓器用智能型冷卻器控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冷卻器用于對電氣設(shè)備進行降溫，用在變壓器上是為了降低變壓器油箱內(nèi)部熱油的溫度。當油浸式變壓器正常運行時，油箱內(nèi)的油由于線圈等發(fā)熱被加熱，使油箱內(nèi)部溫度升高。此溫度如不及時釋放，將影響變壓器安全運行。安裝散熱設(shè)備就是當油箱內(nèi)溫度升高時使油箱內(nèi)的溫度降低，保證變壓器安全運行。
[0003]隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，對于變壓器及組件運行的要求越來越高，尤其在一些特殊環(huán)境下更需要變壓器能能夠可靠運行且易維護；例如大部分電站在戶外，由于環(huán)境影響，冷卻系統(tǒng)進風側(cè)易受到灰塵、楊絮等雜物堵塞，從而降低冷卻效率，影響變壓器的安全運行，傳統(tǒng)方法是人工定時巡查及用人工清理，原來的冷卻系統(tǒng)不能滿足智能變壓器對自動化、數(shù)字化及信息傳輸?shù)囊?，冷卻器是變壓器重要的保護裝置，尤其大型變壓器對于冷卻器要求也越來越大，現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足使用需求，導致其散熱效率低，匹配性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)鋮s系統(tǒng)進行預(yù)測和前置控制，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，滿足自動化、數(shù)字化和信息化的變壓器用智能型冷卻器控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]本發(fā)明一種變壓器用智能型冷卻器控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在變壓器上的電流互感器和油面測溫計，設(shè)置在冷卻器中油泵的輸出管路上的出油測溫計和流量指示器，設(shè)置在冷卻器中風機進口的進口溫度計，設(shè)置在冷卻器中風機出口的風速傳感器，以及設(shè)置控制電路的控制箱；所述的控制電路包括依次連接的數(shù)據(jù)采集卡，中央處理器和控制模塊；中央處理器用于根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡獲取的數(shù)據(jù)對控制模塊發(fā)送控制指令；數(shù)據(jù)采集卡包括并聯(lián)設(shè)置在中央處理器輸入端的變壓器采集卡，油路采集卡和風路采集卡；變壓器采集卡用于采集電流互感器輸出的負荷信號，油路采集卡用于采集油面測溫計輸出的冷卻器進口油溫信號、出油測溫計輸出的冷卻器出口油溫信號和流量指示器輸出的油流量信號，風路采集卡用于采集進口溫度計輸出的冷卻器風機進口風溫信號和風速傳感器輸出的冷卻器出口風速信號；控制模塊包括并聯(lián)設(shè)置在中央處理輸出端的油泵控制模塊和風機控制模塊，油泵控制模塊輸入端連接油泵的控制端，風機控制模塊的輸出端連接風機的控制模塊。
[0007]優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括連接在風路采集卡輸出端的風機診斷模塊，風機診斷模塊用于根據(jù)冷卻器風機出口風速與其額定值的比較結(jié)果，輸出對應(yīng)的風路故障信號和風機故障信號。
[0008]優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括連接在油路采集卡輸出端的油泵診斷模塊，油泵診斷模塊用于根據(jù)冷卻器油流量與其額定值的比較結(jié)果，輸出對應(yīng)的油路故障信號和油泵故障信號。
[0009]優(yōu)選的，中央處理器的輸出端通過輸出線路分別連接現(xiàn)場顯示器和/或上位機。
[0010]進一步，其還包括設(shè)置在控制箱上的海拔測量計和設(shè)置在輸出線路上的海拔校正模塊，海拔校正模塊用于根據(jù)海拔測量計測得海拔高度大于100m時對輸出的冷卻器額定冷卻容量進行海拔校正。
[0011]本發(fā)明一種變壓器用智能型冷卻器控制方法，包括如下步驟，
[0012]I)初始化參數(shù)設(shè)置，采集控制參數(shù)；所述的控制參數(shù)包括變壓器負荷、環(huán)境海拔、冷卻器進口油溫、冷卻器出口油溫、冷卻器油流量、冷卻器風機出口風速、冷卻器風機進口風溫；
[0013]2)根據(jù)變壓器的固有參數(shù)和采集到的控制參數(shù)，通過如下公式計算得到冷卻系統(tǒng)的實際冷卻容量和變壓器的實際損耗；
[0014]Py= nQyPyCy(T，y_T，，y);
[0015]P = P0+k2Pk；
[0016]式中:Py為實際冷卻容量，Qy為油流量，T’ y為進口油溫，T” y為出口油溫，Py_為溫度在(T’y+T”y)/2時的變壓器油密度，(；為溫度在(T’ y+T”y)/2時的變壓器油比熱容，η為容量常數(shù)；Ρ為變壓器的實際損耗，Ptl為變壓器空載損耗，k為根據(jù)變壓器負荷得到的變壓器負荷系數(shù)，Pk為變壓器額定負載損耗；
[0017]3)對比冷卻器的實際冷卻容量Py和變壓器的實際損耗P的關(guān)系如下；
[0018]當Py>P時，進口油溫有降低趨勢；根據(jù)該狀態(tài)下進口油溫和進口風溫得到冷卻器當前油面溫升；若當前油面溫升不大于變壓器要求油面溫升，則控制冷卻器油泵和/或風機降低轉(zhuǎn)速；若當前油面溫升大于變壓器要求油面溫升，則控制冷卻器油泵和/或風機維持或增加轉(zhuǎn)速；
[0019]當Py= P時，冷卻系統(tǒng)在該狀態(tài)下工作正常，繼續(xù)維持油泵和風機當前運行狀態(tài)；
[0020]當Py〈P時，進口油溫有升高趨勢；根據(jù)該狀態(tài)下進口油溫和進口風溫得到冷卻器當前油面溫升；若當前油面溫升不小于變壓器要求油面溫升，則控制冷卻器油泵和/或風機增加轉(zhuǎn)速；若當前油面溫升小于變壓器要求油面溫升，則控制冷卻器油泵和/或風機維持或降低轉(zhuǎn)速；
[0021]4)根據(jù)變壓器的固有參數(shù)和實時采集的控制參數(shù)，重復步驟2)和3)，直至油泵和風機達到步驟3)中當Py= P時的運行狀態(tài)。
[0022]優(yōu)選的，步驟3)中，根據(jù)當前油面溫升與要求油面溫升的差值，對油泵和/或風機的轉(zhuǎn)速進行線性調(diào)整；具體的，根據(jù)當前狀態(tài)下變壓器實際損耗P與實際冷卻容量Py得到當前冷卻容量差值△ P，從而得到與其呈線性關(guān)系的油泵和/或風機的轉(zhuǎn)速調(diào)整量Δν，控制油泵和/或風機的轉(zhuǎn)速增加或降低。
[0023]優(yōu)選的，該方法還包括對冷卻器風機的診斷步驟，根據(jù)冷卻器風機出口風速與其額定值的比較，當出口風速小于額定值時，則風路出現(xiàn)故障，檢測風機繼電器信號，如果風機繼電器信號正常，則進風口堵塞，輸出風口堵塞信號，如果風機繼電器信號異常，則輸出風機故障信號。
[0024]優(yōu)選的，該方法還包括對冷卻器油泵的診斷步驟，根據(jù)冷卻器油流量與其額定值的比較，當有流量小于額定值時，則油量出現(xiàn)故障，檢測油泵繼電器信號，如果油泵繼電器信號正常，則油路堵塞，輸出油路堵塞信號，如果油泵繼電器信號異常，則輸出油泵故障信號。
[0025]優(yōu)選的，該方法還包括當海拔高度大于100m時，對冷卻器的實際額定冷卻容量的海拔校正步驟，根據(jù)如下公式分別得到冷卻器在T’y-T’f= 40K時的冷卻容量，為該冷卻器的實際額定冷卻容量P4tl;以及在高海拔下校正后的實際額定冷卻容量P 4(lj;校正后的實際額定冷卻容量用于冷卻控制時的輸出和顯示；
[0026]P40= 40Py/(T，y_T，f);
[0027]P4Oj= m (H-1OOO)P 40；
[0028]式中:T’ f為進口風溫，H為海拔高度，m為校正經(jīng)驗系數(shù)。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0030]本發(fā)明所述的冷卻控制系統(tǒng)和發(fā)明，通過分別對變壓器、冷卻器的風路和油路進行相關(guān)數(shù)據(jù)的采樣，利用中央處理器對當前狀態(tài)下實際冷卻容量和變壓器的實際損耗進行計算，由于油溫變化的延時性，因此通過當前狀態(tài)下兩者的對比結(jié)果，實現(xiàn)對其油溫變化的趨勢預(yù)測，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對其狀態(tài)的提前調(diào)整和對冷卻系統(tǒng)之后運行狀態(tài)的預(yù)判，在此基礎(chǔ)上完成對油泵和/或風機的轉(zhuǎn)速控制，實現(xiàn)閉環(huán)控制，能夠?qū)鋮s系統(tǒng)進行智能化實時控制和調(diào)節(jié)，能夠?qū)⑵淇刂魄爸茫蛊涫冀K調(diào)整到最佳運行狀態(tài)，提高散熱效率，降低使用能夠，達到最優(yōu)運行狀態(tài)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，不改變現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)組成，操作方便；控制方法反饋及時，分類采集不僅能夠及時的針對不同單元進行控制，便于數(shù)據(jù)的處理和對應(yīng)輸出，而且能夠提高采集效率，加快信號傳輸速率，調(diào)控靈活，可靠性強，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約變壓器的運行和維護成本。
[0031]進一步的，通過利用當前冷卻容量差值和油泵和/或風機的轉(zhuǎn)速調(diào)整量的線性關(guān)系進行對應(yīng)速度的調(diào)整，能夠保證其轉(zhuǎn)速的快速調(diào)整，并且能夠?qū)ζ鋵崿F(xiàn)精確控制，減少了對風機和油泵的重復調(diào)整次數(shù)，延長了其使用壽命，也保證了其調(diào)整的時效性和目的性。
[0032]進一步的，通過配合風機和油泵的診斷步驟，能夠在對其進行控制的同時，完成對其工作的監(jiān)測，保證系統(tǒng)整體的安全運行，并且能夠及時準確的對系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障點進行定位和排查，為后續(xù)的檢修和維護提供精準數(shù)據(jù)和可靠的信息支持。
[0033]進一步的，利用海拔校正，同時配合對數(shù)據(jù)的實時顯示和實時上傳，能夠更加準確的實現(xiàn)對冷卻系統(tǒng)中冷卻容量的顯示和數(shù)據(jù)的輸出，保