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(duì)電氣設(shè)備進(jìn)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(dāng)油浸式變壓器正常運(yùn)行時(shí)，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(shí)釋放，將影響變壓器安全運(yùn)行。安裝散熱設(shè)備就是當(dāng)油箱內(nèi)溫度升高時(shí)使油箱內(nèi)的溫度降低，保證變壓器安全運(yùn)行。
[0003]隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)于變壓器及組件運(yùn)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(yùn)行且易維護(hù)；例如大部分電站在戶外，由于環(huán)境影響，冷卻系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)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(yùn)行，傳統(tǒng)方法是人工定時(shí)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(duì)自動(dòng)化、數(shù)字化及信息傳輸?shù)囊?，冷卻器是變壓器重要的保護(hù)裝置，尤其大型變壓器對(duì)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(dǎo)致其散熱效率低，匹配性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)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(jìn)行預(yù)測(cè)和前置控制，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，滿足自動(dòng)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(shí)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(cè)溫計(jì)，設(shè)置在冷卻器中油泵的輸出管路上的出油測(cè)溫計(jì)和流量指示器，設(shè)置在冷卻器中風(fēng)機(jī)進(jìn)口的進(jìn)口溫度計(jì)，設(shè)置在冷卻器中風(fēng)機(jī)出口的風(fēng)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(duì)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(fēng)路采集卡；變壓器采集卡用于采集電流互感器輸出的負(fù)荷信號(hào)，油路采集卡用于采集油面測(cè)溫計(jì)輸出的冷卻器進(jìn)口油溫信號(hào)、出油測(cè)溫計(jì)輸出的冷卻器出口油溫信號(hào)和流量指示器輸出的油流量信號(hào)，風(fēng)路采集卡用于采集進(jìn)口溫度計(jì)輸出的冷卻器風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫信號(hào)和風(fēng)速傳感器輸出的冷卻器出口風(fēng)速信號(hào)；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(fēng)機(jī)控制模塊，油泵控制模塊輸入端連接油泵的控制端，風(fēng)機(jī)控制模塊的輸出端連接風(fēng)機(jī)的控制模塊。
[0007]優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括連接在風(fēng)路采集卡輸出端的風(fēng)機(jī)診斷模塊，風(fēng)機(jī)診斷模塊用于根據(jù)冷卻器風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速與其額定值的比較結(jié)果，輸出對(duì)應(yīng)的風(fēng)路故障信號(hào)和風(fēng)機(jī)故障信號(hào)。
[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(duì)應(yīng)的油路故障信號(hào)和油泵故障信號(hào)。
[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(jī)。
[0010]進(jìn)一步，其還包括設(shè)置在控制箱上的海拔測(cè)量計(jì)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(cè)量計(jì)測(cè)得海拔高度大于100m時(shí)對(duì)輸出的冷卻器額定冷卻容量進(jìn)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(fù)荷、環(huán)境海拔、冷卻器進(jìn)口油溫、冷卻器出口油溫、冷卻器油流量、冷卻器風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速、冷卻器風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)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(jì)算得到冷卻系統(tǒng)的實(shí)際冷卻容量和變壓器的實(shí)際損耗；
[0014]Py= nQyPyCy(T，y_T，，y);
[0015]P = P0+k2Pk；
[0016]式中:Py為實(shí)際冷卻容量，Qy為油流量，T’ y為進(jìn)口油溫，T” y為出口油溫，Py_為溫度在(T’y+T”y)/2時(shí)的變壓器油密度，(；為溫度在(T’ y+T”y)/2時(shí)的變壓器油比熱容，η為容量常數(shù)；Ρ為變壓器的實(shí)際損耗，Ptl為變壓器空載損耗，k為根據(jù)變壓器負(fù)荷得到的變壓器負(fù)荷系數(shù)，Pk為變壓器額定負(fù)載損耗；
[0017]3)對(duì)比冷卻器的實(shí)際冷卻容量Py和變壓器的實(shí)際損耗P的關(guān)系如下；
[0018]當(dāng)Py>P時(shí)，進(jìn)口油溫有降低趨勢(shì)；根據(jù)該狀態(tài)下進(jìn)口油溫和進(jìn)口風(fēng)溫得到冷卻器當(dāng)前油面溫升；若當(dāng)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(fēng)機(jī)降低轉(zhuǎn)速；若當(dāng)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(fēng)機(jī)維持或增加轉(zhuǎn)速；
[0019]當(dāng)Py= P時(shí)，冷卻系統(tǒng)在該狀態(tài)下工作正常，繼續(xù)維持油泵和風(fēng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；
[0020]當(dāng)Py〈P時(shí)，進(jìn)口油溫有升高趨勢(shì)；根據(jù)該狀態(tài)下進(jìn)口油溫和進(jìn)口風(fēng)溫得到冷卻器當(dāng)前油面溫升；若當(dāng)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(fēng)機(jī)增加轉(zhuǎn)速；若當(dāng)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(fēng)機(jī)維持或降低轉(zhuǎn)速；
[0021]4)根據(jù)變壓器的固有參數(shù)和實(shí)時(shí)采集的控制參數(shù)，重復(fù)步驟2)和3)，直至油泵和風(fēng)機(jī)達(dá)到步驟3)中當(dāng)Py= P時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0022]優(yōu)選的，步驟3)中，根據(jù)當(dāng)前油面溫升與要求油面溫升的差值，對(duì)油泵和/或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行線性調(diào)整；具體的，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)下變壓器實(shí)際損耗P與實(shí)際冷卻容量Py得到當(dāng)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(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整量Δν，控制油泵和/或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加或降低。
[0023]優(yōu)選的，該方法還包括對(duì)冷卻器風(fēng)機(jī)的診斷步驟，根據(jù)冷卻器風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速與其額定值的比較，當(dāng)出口風(fēng)速小于額定值時(shí)，則風(fēng)路出現(xiàn)故障，檢測(cè)風(fēng)機(jī)繼電器信號(hào)，如果風(fēng)機(jī)繼電器信號(hào)正常，則進(jìn)風(fēng)口堵塞，輸出風(fēng)口堵塞信號(hào)，如果風(fēng)機(jī)繼電器信號(hào)異常，則輸出風(fēng)機(jī)故障信號(hào)。
[0024]優(yōu)選的，該方法還包括對(duì)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(dāng)有流量小于額定值時(shí)，則油量出現(xiàn)故障，檢測(cè)油泵繼電器信號(hào)，如果油泵繼電器信號(hào)正常，則油路堵塞，輸出油路堵塞信號(hào)，如果油泵繼電器信號(hào)異常，則輸出油泵故障信號(hào)。
[0025]優(yōu)選的，該方法還包括當(dāng)海拔高度大于100m時(shí)，對(duì)冷卻器的實(shí)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(shí)的冷卻容量，為該冷卻器的實(shí)際額定冷卻容量P4tl;以及在高海拔下校正后的實(shí)際額定冷卻容量P 4(lj;校正后的實(shí)際額定冷卻容量用于冷卻控制時(shí)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(jìn)口風(fēng)溫，H為海拔高度，m為校正經(jīng)驗(yàn)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(duì)變壓器、冷卻器的風(fēng)路和油路進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采樣，利用中央處理器對(duì)當(dāng)前狀態(tài)下實(shí)際冷卻容量和變壓器的實(shí)際損耗進(jìn)行計(jì)算，由于油溫變化的延時(shí)性，因此通過當(dāng)前狀態(tài)下兩者的對(duì)比結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)其油溫變化的趨勢(shì)預(yù)測(cè)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其狀態(tài)的提前調(diào)整和對(duì)冷卻系統(tǒng)之后運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)判，在此基礎(chǔ)上完成對(duì)油泵和/或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，能夠?qū)鋮s系統(tǒng)進(jìn)行智能化實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)，能夠?qū)⑵淇刂魄爸?，使其始終調(diào)整到最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高散熱效率，降低使用能夠，達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)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(shí)，分類采集不僅能夠及時(shí)的針對(duì)不同單元進(jìn)行控制，便于數(shù)據(jù)的處理和對(duì)應(yīng)輸出，而且能夠提高采集效率，加快信號(hào)傳輸速率，調(diào)控靈活，可靠性強(qiáng)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約變壓器的運(yùn)行和維護(hù)成本。
[0031]進(jìn)一步的，通過利用當(dāng)前冷卻容量差值和油泵和/或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整量的線性關(guān)系進(jìn)行對(duì)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?shí)現(xiàn)精確控制，減少了對(duì)風(fēng)機(jī)和油泵的重復(fù)調(diào)整次數(shù)，延長了其使用壽命，也保證了其調(diào)整的時(shí)效性和目的性。
[0032]進(jìn)一步的，通過配合風(fēng)機(jī)和油泵的診斷步驟，能夠在對(duì)其進(jìn)行控制的同時(shí)，完成對(duì)其工作的監(jiān)測(cè)，保證系統(tǒng)整體的安全運(yùn)行，并且能夠及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障點(diǎn)進(jìn)行定位和排查，為后續(xù)的檢修和維護(hù)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)和可靠的信息支持。
[0033]進(jìn)一步的，利用海拔校正，同時(shí)配合對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和實(shí)時(shí)上傳，能夠更加準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻系統(tǒng)中冷卻容量的顯示和數(shù)據(jù)的輸出，保