变压器冷却调节装置的制作方法

本实用新型涉及一种变压器冷却调节装置。

背景技术：

主变压器为强迫油循环风冷却系统，传统控制为继电器模式，主要由变压器顶层油温开关量接点信号和负荷电流继电器接点信号控制辅助冷却器组的投运与切除。在一般情况下，该控制方式可以满足对变压器油进行冷却。但在北方地区，由于季节变化和变压器负荷的变化，在主变压器运行中存在下列问题：在冬季，外部环境温度较低，当主变压器负荷较低时，变压器内部(铜耗、铁耗等)产生的热量少，油温低，冷却器组按照固定模式运行，就造成了油温偏低，而在夏季，外部环境温度较高，当负荷大时，即使辅助冷却器组投运，有时也造成主变压器油温偏高，影响变压器安全运行；其次是传统继电器模式各冷却器组工作方式固定，长期运行造成了冷却器组运行时间不均衡，影响潜油泵和风扇的使用寿命。

在继电器控制模式中，风冷控制系统设有自动和手动运行两种方式，每组冷却器分别由转换开关控制，转换开关为4档，即“工作、停止、辅助、备用”。主要由检测变压器顶层油温用温度计本体上的开关量接点和负荷电流继电器接点对辅助冷却器组进行投运与切除控制。正常工作时，由操作面板上的转换开关预先设置各组冷却器的工作状态，即根据变压器运行要求，以5组冷却器为例，可设置3组为工作、1组为辅助、1组为备用。当变压器投运时，就按照固定的冷却容量对变压器油进行冷却，当油温在给定值1(50℃-55℃)以下时，工作冷却器组运行，当油温超过给定值2(60℃-65℃)时，辅助冷却器组投运，当油温降低到低于给定值1时，辅助冷却器组切除，当工作冷却器组或辅助冷却器组发生故障时，备用冷却器组自动投入，当工作冷却器组或辅助冷却器组故障解除后，备用冷却器组自动切除，依此模式进行自动运行。

在冬季，外部环境温度较低，当主变压器负荷较低时，变压器内部(铜耗、铁耗等)产生的热量就少，油温就低，冷却器组按照固定模式运行，就造成了油温偏低，对变压器运行造成不良影响。为了保证变压器的安全运行，必须降低冷却容量，这就需要运维人员到现场调整冷却器组工作数量，或人工关停冷却器组上的风扇电机，以减少风扇电机运行数量来达到降低冷却容量，保证变压器安全运行。当负荷增大时，油温升高，又需要重新设置工作冷却器组数量或恢复风扇电机运行，这样的操作既不方便，也不安全。

此外，这种控制方式需要人工定期巡检，由此产生了大量的人工成本。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种变压器冷却调节装置，以克服前文所提出的缺陷。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种变压器冷却调节装置。该装置包括冷却器组，可编程逻辑控制器(在下文中简称为PLC)，PLC的输出端口与冷却器组的控制器相连。PLC通过输入端口接收变压器的控制参量和实时采集的数据。该装置还包括人机交互界面，PLC与人机交互界面实时通讯,用于显示实时采集的数据以及变压器冷却调节装置的工作状态。可通过人机交互界面预置工作冷却器组的运行时间。PLC能够对冷却器组的工作状态和运行时间进行记忆。通过在实时采集的数据与控制参量之间的逻辑运算，PLC选择出最佳运行模式并通过输出端口输出根据所述控制参量和实时采集的数据生成的控制信号，其中，控制信号用于实现对冷却器组和风扇电机之间进行投入或切除，实时调整冷却容量与发热量的均衡。

进一步地，变压器冷却调节装置还包括油温传感器，设置用于采集顶层油温并将采集到的顶层油温输送给PLC。

进一步地，变压器冷却调节装置还包括负荷电流传感器，设置用于将采集到的负荷电流输送给PLC。

进一步地，每组冷却器的控制器包括分别用于潜油泵电机、风扇电机的控制器。通过配置独立的控制器，实现对每组冷却器的分别控制，从而PLC能够对冷却器组进行独立投运与切除控制。

进一步地，PLC还用于发送接收到的实时采集数据至人机交互界面，并且在人机交互界面上显示这些实时采集数据以及变压器冷却调节装置的工作状态。

进一步地，该装置包括故障监测回路，与控制器相连，以用于检测控制器的开关状态。在出现故障时，故障监测回路向PLC发送反馈信号，PLC还用于通过自诊断监控单元进行诊断。

进一步地，PLC包括警报单元。在自诊断监控单元诊断出故障时，PLC通过警报单元发出警报信号。

进一步地，自诊断监控单元还用于发送故障信息给人机交互界面以显示故障元件。

进一步地，该装置还包括继电器，与冷却器组的控制器相连，通过经由人机交互界面的设置能够选择性地使用可编程逻辑控制器或者继电器。

进一步地，人机交互界面是触摸屏。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型的变压器冷却调节装置的主回路设计的简图，

图2是根据本实用新型的变压器冷却调节装置的PLC控制回路设计的简图，

图3是PLC故障监测回路的简图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本实用新型实施例提供了一种的变压器冷却调节装置。

本实用新型通过使用PLC控制变压器的冷却调节装置，实现了自动定期轮换工作冷却器组，实现工作冷却器组、辅助冷却器组、备用冷却器组运行时间均衡。此外，通过PLC和触摸屏的组合，不仅能实现对变压器冷却装置主要元件的运行状况进行实时监测和智能化控制，并且通过建立人机友好界面实现了远方监测。

下面，具体对根据本实用新型的变压器冷却调节装置进行说明：

图1示出了根据本实用新型的变压器冷却调节装置的主回路设计的简图。PLC风冷控制装置以PLC为主控装置，为双模式控制，PLC智能自动模式和继电器手动模式。

在本实施例中，设有两组冷却器。两组冷却器彼此独立地与未示出的PLC相连，并且每组冷却器控制为模块化设计。在此，每组冷却器的潜油泵电机、各风扇电机采用独立控制，即潜油泵电机和各风扇电机均配有独立的控制器。此外，对潜油泵电机、风扇电机均设有短路保护，热过载保护等。

图2示出了根据本实用新型的变压器冷却调节装置的PLC控制回路设计的简图。

PLC通过输入端口分别与在此未示出的触摸屏和传感器相连。在此，PLC通过输入端口接收来自触摸屏的设置数据以及来自传感器的实时采集数据。图2在右侧示例性示出顶层油温输入回路，PLC通过该顶层油温输入回路采集变压器的顶层油层。当然也可以设想存在其他传感器，例如负荷电流检测器等。通过PLC开关量输入、模拟量输入端口，将变压器的控制参量输入PLC，根据所建的控制模型，对实时采集的顶层油温变化等输入参量与设定参量进行数据处理，逻辑运算，选择最佳运行模式，实现对冷却器组和风扇电机进行投入或切除，实时调整冷却容量与发热量的均衡。

在图2中可见，为每组冷却器的潜油泵和风机都设有单独的控制器，这些控制器与PLC相连。由此，通过PLC能够实现对每组冷却器的单独控制。例如，在夏季，环境温度较高，当变压器负荷增大时，PLC智能控制装置根据变压器顶层油温和负荷情况，自动增加投运工作冷却器组数，增大冷却容量，保证变压器在规定油温变化范围内运行。在冬季，环境温度较低，当负载小时，PLC智能控制装置根据变压器顶层油温和负荷情况，自动减少工作冷却器组数和风扇电机台数，实现对冷却容量自动调整。当油温降低时，减少风扇电机运行台数，或减少冷却器运行组数，避免变压器由于环境温度低和负荷小造成油温偏低的现象；当负荷增大、油温升高时，增加冷却器运行组，冷却容量随之增大，实现变压器随负荷变化和环境温度变化而将油温控制在规定范围内，保证变压器的安全可靠运行。

图3示出了PLC故障监测回路的简图。PLC与在此未示出的触摸屏通讯。在触摸屏上可以显示出来自PLC的数据、即变压器冷却调节装置的工作状态、运行参数等等。为了检测冷却器的运行状态，故障监测回路与每组冷却器的潜油泵、风机的控制器相连接，以便对潜油泵和风机的运行状态进行监测。在此，控制器例如是图中所示出的油泵接触器、风机接触器、电机保护开关等。在控制器发生故障时，PLC接收到来自故障检测回路的反馈信号，从而PLC经由其自诊断监控单元诊断出故障以及确定故障类型。

如上所述，在本实用新型中，PLC可以对通过触摸屏输入的变压器控制数据进行记忆。并且根据预置的控制数据以及控制数据与采集的实时状态数据的逻辑运算、例如比较等确定是否需要对工作的冷却器组进行控制操作。下表示例性示出了冷却器的定期轮换图表。

表1各周期冷却器工作状态

注：表1为5组冷却器各周期自动轮换运行状态。

该图表中示出的轮换状态例如可以经由触摸屏输送给PLC。

PLC通过接收实时数据，例如油温、负荷等，可以选择出适合于当前运行状态的冷却器组的组合，从而可以实时控制冷却器投运与切除组数、并实时调整冷却风扇电机的运行数量。根据油温、负荷变化，自动控制、调节冷却容量，实现油温在规定范围内波动，避免发生油温过低或油温过高的情况，以保证变压器安全可靠运行。下表示例性示出了冷却器的运行数量和风扇电机的工作状态。

表2各冷却器的运行数量和风扇电机的工作状态

注：表2为5组冷却器随油温变化时，各冷却器组及风扇电机的运行状态。对于两台风扇的冷却器组，当停止1台风扇运行时，散热量为额定散热量的60％左右。

PLC接收和处理的数据可以在触摸屏上进行显示。在此，触摸屏与主控装置PLC进行实时通信，实时显示由PLC采集的变压器运行参量及冷却器运行状态(工作、停止、故障等)。当PLC自诊断监控单元诊断出风冷调节装置的故障时，通过触摸屏以图形及文字形式给予显示。设备正常运行时，在触摸屏上实时显示冷却器组的运行状态，变压器顶层油温等，当设备发生故障时，PLC自动判断投入哪些备用冷却器组并通过报警单元发出报警信号，同时在触摸屏上显示故障位置，故障元件等信息，节省维护人员查找故障时间，实现不停电对风冷设备进行检修。

根据本实用新型的变压器冷却调节装置实现了变压器在各种环境温度和不同负荷下将油温控制在规定范围内，同时具有智能化控制，提高了风冷装置随季节变化和变压器负荷变化的自适应性和自调整功能；全面的故障检测与监控功能，在人机界面上能够清晰地显示运行状态及故障信息，便于检修及快速排除故障；冷却器组的自动周期轮换，实现了各冷却器组的运行时间均衡，延长了设备的使用寿命，提高了冷却装置的可靠性。通过将PLC和触摸屏应用于变压器强迫油循环风冷却控制，可大幅提高冷却装置的工作效率，减少运行人员工作量，实现节能降噪。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。