電力變壓器冷卻系統控制裝置和方法與流程
2023-07-09 04:09:01
本發明屬於電力變壓器技術領域，尤其是一種電力變壓器冷卻系統控制裝置和方法。
背景技術：
現代電力變壓器由於容量大、電壓高，變壓器本身的損耗是不可忽視的。在運行時，這些損耗通過各種方式變化成熱量，使得變壓器的溫度升高。在變壓器運行時，這個溫升必須加以控制，因為變壓器能夠負載的負荷大小，受其溫度的影響很大，如果變壓器長時間處於超出溫度限制運行，高溫會逐漸使變壓器的絕緣材料變性老化，一旦變壓器的繞組和鐵心所使用得的絕緣材料老化失效，不僅變壓器的使用壽命將會大幅度縮短，還很有可能會引起變壓器爆炸等事故，使得故障擴大，對國民經濟和人身安全造成重大威脅。
隨著電力變壓器的容量和電壓等級的升高，過時的無冷卻器自冷式的電力變壓器不能再滿足大容量電力變壓器本身的散熱要求，因此，為了保證變壓器的安全可靠運行，目前國內220kv及以上變電站的變壓器一般均採用風冷冷卻方式。
為了保證變壓器的安全運行，在運行過程中，變電運行人員必須時刻注意變壓器油溫，根據國家標準gb1094.2的要求下通過調節散熱器風扇的投入或切除來調控變壓器溫度。這種方式需要人工的進行監測器身溫度和油溫，並且實時根據溫度變化做出冷卻器的投入切除動作。人工的動作方法需要有人實時監測溫度變化，並且費時費力。為了保持溫度穩定並且節省能源，在投入冷卻器時，通常只投入一部分冷卻器風扇，當變壓器負荷和溫度下降後將其切除，並且在投用時重複投切冷卻器，容易造成常用冷卻器老化甚至損壞，而其他冷卻器很少投入運行的情況。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種設計合理、節約能源且安全可靠的電力變壓器冷卻系統控制裝置和方法。
本發明解決其技術問題是採取以下技術方案實現的：
一種電力變壓器冷卻系統控制裝置，包括冷卻控制器、內部溫度傳感器、外部溫度傳感器、風速傳感器、變頻器和冷卻器風機組；所述冷卻器風機組由工作冷卻器風機和輔助冷卻器風機組成；所述冷卻控制器的相應輸入端分別接所述內部溫度傳感器、外部溫度傳感器、風速傳感器的輸出端，冷卻控制器的相應輸出端分別接變頻器、工作冷卻器風機和輔助冷卻器風機的相應輸入端；所述變頻器的相應輸出端分別接工作冷卻器風機和輔助冷卻器風機的相應輸入端。
所述內部溫度傳感器和外部溫度傳感器均採用ntc熱敏電阻傳感器，所述風速傳感器採用ry-fs01傳感器。
一種電力變壓器冷卻系統控制裝置的控制方法，包括以下步驟：
步驟1：設置控制參數；
步驟2：採集環境參數；
步驟3：調整控制參數：環境溫度在30℃以上時，啟動整定值、高溫整定值、危險溫度整定值、低溫整定值分別降低5℃；當環境溫度在10℃以下時，啟動整定值、高溫整定值、危險溫度整定值、低溫整定值分別升高4℃；風速相對於風速初始值每提高單位風速，啟動整定值、高溫整定值、危險溫度整定值、低溫整定值分別升高1℃；
步驟4：根據內部溫度傳感器對冷卻器進行控制：
步驟5：以風速對變壓器的散熱考慮，風速每提高0.4m/s，整定值溫度可升高1℃；
步驟6：以環境溫度對變壓器散熱的影響考慮，環境溫度在30℃以上時，整定值溫度需降低至少5℃；當環境溫度在10℃以下時，整定值溫度可升高4℃；
步驟7：以一定時間為周期，自動輪換冷卻器的運行方式，「工作」、「備用」和「輔助」三組冷卻器重新分配。
所述步驟4包括以下步驟：
步驟4-1：判斷內部溫度是否大於等於所述啟動整定值，如果是，轉向步驟4-2，否則轉向步驟4-1；
步驟4-2：冷卻控制器控制冷卻器風機的電壓頻率為工頻50hz，啟動冷卻控制器；
步驟4-3：判斷內部溫度是否大於等於所述高溫整定值，如果是，轉向步驟4-4，否則轉向步驟4-12；
步驟4-4：冷卻控制器控制輔助冷卻器風機的電壓頻率為工頻50hz，啟動輔助冷卻器風機；
步驟4-5：判斷內部溫度是否大於等於所述危險溫度整定值，如果是，轉向步驟4-6，否則轉向步驟4-10；
步驟4-6：冷卻控制器控制控制變頻器將輔助冷卻器風機的電壓頻率調整為60hz；
步驟4-7：判斷內部溫度是否小於所述危險溫度整定值，如果是，轉向步驟4-8，否則轉向步驟4-7；
步驟4-8：延遲預設的延遲時間，冷卻控制器控制控制變頻器將輔助冷卻器風機的電壓頻率調整為工頻50hz；
步驟4-9：判斷內部溫度是否小於所述高溫溫度整定值，如果是，轉向步驟4-10，否則轉向步驟4-9；
步驟4-10：延遲預設的延遲時間，冷卻控制器控制輔助冷卻器風機退出運行；
步驟4-11：判斷內部溫度是否小於所述低溫溫度整定值，如果是，轉向步驟4-12，否則轉向步驟4-11；
步驟4-12：冷卻控制器控制工作冷卻器風機退出運行。
所述控制參數包括啟動整定值、高溫整定值、危險溫度整定值、低溫整定值、延遲時間和風速初始值。
所述採集環境參數包括輸入內部溫度傳感器、外部溫度傳感器、風速傳感器採集的內部溫度、環境溫度和風速。
本發明的優點和積極效果是：
1、本發明將獲取的外部信息作為參比量，綜合考慮變壓器外部環境中的溫度和風速情況，採用變壓器油溫及環境風速協調分析，計算最佳換熱係數及最佳風速，通過變頻控制技術調節風機轉速控制變壓器冷卻器出風力的大小，實現最優控制。
2、本發明既保證了變壓器溫度保持在一個可控的範圍內，又可以最大程度合理利用變壓器的冷卻器，延長冷卻器的使用壽命，提高了它的利用率，節約了能源。
附圖說明
圖1是本發明的控制裝置結構圖；
圖2是本發明的控制方法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明做進一步詳述：
一種電力變壓器冷卻系統控制裝置，如圖1所示，包括冷卻控制器、內部溫度傳感器、外部溫度傳感器、風速傳感器、變頻器和冷卻器風機組；所述冷卻器風機組由工作冷卻器風機和輔助冷卻器風機組成；所述冷卻控制器的相應輸入端分別接所述內部溫度傳感器、外部溫度傳感器、風速傳感器的輸出端，其相應輸出端分別接變頻器、工作冷卻器風機和輔助冷卻器風機的相應輸入端；所述變頻器的相應輸出端分別接工作冷卻器風機和輔助冷卻器風機的相應輸入端。
本實施例中，內部溫度傳感器和外部溫度傳感器均採用ntc熱敏電阻傳感器，風速傳感器的型號為ry-fs01。冷卻控制器綜合考慮變壓器外部環境中的溫度和風速情況，控制變壓器冷卻器出風力的大小，以實現最優控制。
一種電力變壓器冷卻系統控制裝置的控制方法，包括以下步驟：
步驟1：設置控制參數；所述控制參數包括啟動整定值、高溫整定值、危險溫度整定值、低溫整定值、延遲時間和風速初始值；
本實施例中，開機前設置控制參數：啟動整定值設為65℃，高溫整定值設為80℃；危險溫度整定值為85℃；低溫整定為40℃，延遲時間為30min，單位風速0.4m/s，風速初始值為0.1m/s；
步驟2：採集環境參數：輸入內部溫度傳感器、外部溫度傳感器、風速傳感器採集的內部溫度、環境溫度和風速；
步驟3：調整控制參數：環境溫度在30℃以上時，啟動整定值、高溫整定值、危險溫度整定值、低溫整定值分別降低5℃；當環境溫度在10℃以下時，啟動整定值、高溫整定值、危險溫度整定值、低溫整定值分別升高4℃；風速相對於風速初始值每提高單位風速，啟動整定值、高溫整定值、危險溫度整定值、低溫整定值分別升高1℃；
步驟4：根據內部溫度傳感器對冷卻器進行控制：由以下具體步驟組成：
步驟4-1：判斷內部溫度是否大於等於所述啟動整定值，如果是，轉向步驟4-2，否則轉向步驟4-1；
步驟4-2：冷卻控制器控制冷卻器風機的電壓頻率為工頻50hz，啟動冷卻控制器；
步驟4-3：判斷內部溫度是否大於等於所述高溫整定值，如果是，轉向步驟4-4，否則轉向步驟4-12；
步驟4-4：冷卻控制器控制輔助冷卻器風機的電壓頻率為工頻50hz，啟動輔助冷卻器風機；
步驟4-5：判斷內部溫度是否大於等於所述危險溫度整定值，如果是，轉向步驟4-6，否則轉向步驟4-10；
步驟4-6：冷卻控制器控制控制變頻器將輔助冷卻器風機的電壓頻率調整為60hz；
步驟4-7：判斷內部溫度是否小於所述危險溫度整定值，如果是，轉向步驟4-8，否則轉向步驟4-7；
步驟4-8：延遲預設的延遲時間，冷卻控制器控制控制變頻器將輔助冷卻器風機的電壓頻率調整為工頻50hz；
步驟4-9：判斷內部溫度是否小於所述高溫溫度整定值，如果是，轉向步驟4-10，否則轉向步驟4-9；
步驟4-10：延遲預設的延遲時間，冷卻控制器控制輔助冷卻器風機退出運行；
步驟4-11：判斷內部溫度是否小於所述低溫溫度整定值，如果是，轉向步驟4-12，否則轉向步驟4-11；
步驟4-12：冷卻控制器控制工作冷卻器風機退出運行。
步驟5：以風速對變壓器的散熱考慮，風速每提高0.4m/s，整定值溫度可升高1℃。
步驟6：以環境溫度對變壓器散熱的影響考慮，環境溫度在30℃以上時，整定值溫度需降低至少5℃；當環境溫度在10℃以下時，整定值溫度可升高4℃。
步驟7：以15天為一個周期，自動輪換冷卻器的運行方式，「工作」「備用」「輔助」三組冷卻器重新分配。
需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明包括並不限於具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本發明保護的範圍。