一种变压器用智能型冷却器控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及变压器控制技术领域，具体为一种变压器用智能型冷却器控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]冷却器用于对电气设备进行降温，用在变压器上是为了降低变压器油箱内部热油的温度。当油浸式变压器正常运行时，油箱内的油由于线圈等发热被加热，使油箱内部温度升高。此温度如不及时释放，将影响变压器安全运行。安装散热设备就是当油箱内温度升高时使油箱内的温度降低，保证变压器安全运行。
[0003]随着智能电网的发展，对于变压器及组件运行的要求越来越高，尤其在一些特殊环境下更需要变压器能能够可靠运行且易维护；例如大部分电站在户外，由于环境影响，冷却系统进风侧易受到灰尘、杨絮等杂物堵塞，从而降低冷却效率，影响变压器的安全运行，传统方法是人工定时巡查及用人工清理，原来的冷却系统不能满足智能变压器对自动化、数字化及信息传输的要求，冷却器是变压器重要的保护装置，尤其大型变压器对于冷却器要求也越来越大，现有的冷却系统已经无法满足使用需求，导致其散热效率低，匹配性差。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够对冷却系统进行预测和前置控制，结构简单，可靠性高，满足自动化、数字化和信息化的变压器用智能型冷却器控制系统及其控制方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0006]本发明一种变压器用智能型冷却器控制系统，包括设置在变压器上的电流互感器和油面测温计，设置在冷却器中油泵的输出管路上的出油测温计和流量指示器，设置在冷却器中风机进口的进口温度计，设置在冷却器中风机出口的风速传感器，以及设置控制电路的控制箱；所述的控制电路包括依次连接的数据采集卡，中央处理器和控制模块；中央处理器用于根据数据采集卡获取的数据对控制模块发送控制指令；数据采集卡包括并联设置在中央处理器输入端的变压器采集卡，油路采集卡和风路采集卡；变压器采集卡用于采集电流互感器输出的负荷信号，油路采集卡用于采集油面测温计输出的冷却器进口油温信号、出油测温计输出的冷却器出口油温信号和流量指示器输出的油流量信号，风路采集卡用于采集进口温度计输出的冷却器风机进口风温信号和风速传感器输出的冷却器出口风速信号；控制模块包括并联设置在中央处理输出端的油泵控制模块和风机控制模块，油泵控制模块输入端连接油泵的控制端，风机控制模块的输出端连接风机的控制模块。
[0007]优选的，该系统还包括连接在风路采集卡输出端的风机诊断模块，风机诊断模块用于根据冷却器风机出口风速与其额定值的比较结果，输出对应的风路故障信号和风机故障信号。
[0008]优选的，该系统还包括连接在油路采集卡输出端的油泵诊断模块，油泵诊断模块用于根据冷却器油流量与其额定值的比较结果，输出对应的油路故障信号和油泵故障信号。
[0009]优选的，中央处理器的输出端通过输出线路分别连接现场显示器和/或上位机。
[0010]进一步，其还包括设置在控制箱上的海拔测量计和设置在输出线路上的海拔校正模块，海拔校正模块用于根据海拔测量计测得海拔高度大于100m时对输出的冷却器额定冷却容量进行海拔校正。
[0011]本发明一种变压器用智能型冷却器控制方法，包括如下步骤，
[0012]I)初始化参数设置，采集控制参数；所述的控制参数包括变压器负荷、环境海拔、冷却器进口油温、冷却器出口油温、冷却器油流量、冷却器风机出口风速、冷却器风机进口风温；
[0013]2)根据变压器的固有参数和采集到的控制参数，通过如下公式计算得到冷却系统的实际冷却容量和变压器的实际损耗；
[0014]Py= nQyPyCy(T，y_T，，y);
[0015]P = P0+k2Pk；
[0016]式中:Py为实际冷却容量，Qy为油流量，T’ y为进口油温，T” y为出口油温，Py_为温度在(T’y+T”y)/2时的变压器油密度，(；为温度在(T’ y+T”y)/2时的变压器油比热容，η为容量常数；Ρ为变压器的实际损耗，Ptl为变压器空载损耗，k为根据变压器负荷得到的变压器负荷系数，Pk为变压器额定负载损耗；
[0017]3)对比冷却器的实际冷却容量Py和变压器的实际损耗P的关系如下；
[0018]当Py>P时，进口油温有降低趋势；根据该状态下进口油温和进口风温得到冷却器当前油面温升；若当前油面温升不大于变压器要求油面温升，则控制冷却器油泵和/或风机降低转速；若当前油面温升大于变压器要求油面温升，则控制冷却器油泵和/或风机维持或增加转速；
[0019]当Py= P时，冷却系统在该状态下工作正常，继续维持油泵和风机当前运行状态；
[0020]当Py〈P时，进口油温有升高趋势；根据该状态下进口油温和进口风温得到冷却器当前油面温升；若当前油面温升不小于变压器要求油面温升，则控制冷却器油泵和/或风机增加转速；若当前油面温升小于变压器要求油面温升，则控制冷却器油泵和/或风机维持或降低转速；
[0021]4)根据变压器的固有参数和实时采集的控制参数，重复步骤2)和3)，直至油泵和风机达到步骤3)中当Py= P时的运行状态。
[0022]优选的，步骤3)中，根据当前油面温升与要求油面温升的差值，对油泵和/或风机的转速进行线性调整；具体的，根据当前状态下变压器实际损耗P与实际冷却容量Py得到当前冷却容量差值△ P，从而得到与其呈线性关系的油泵和/或风机的转速调整量Δν，控制油泵和/或风机的转速增加或降低。
[0023]优选的，该方法还包括对冷却器风机的诊断步骤，根据冷却器风机出口风速与其额定值的比较，当出口风速小于额定值时，则风路出现故障，检测风机继电器信号，如果风机继电器信号正常，则进风口堵塞，输出风口堵塞信号，如果风机继电器信号异常，则输出风机故障信号。
[0024]优选的，该方法还包括对冷却器油泵的诊断步骤，根据冷却器油流量与其额定值的比较，当有流量小于额定值时，则油量出现故障，检测油泵继电器信号，如果油泵继电器信号正常，则油路堵塞，输出油路堵塞信号，如果油泵继电器信号异常，则输出油泵故障信号。
[0025]优选的，该方法还包括当海拔高度大于100m时，对冷却器的实际额定冷却容量的海拔校正步骤，根据如下公式分别得到冷却器在T’y-T’f= 40K时的冷却容量，为该冷却器的实际额定冷却容量P4tl;以及在高海拔下校正后的实际额定冷却容量P 4(lj;校正后的实际额定冷却容量用于冷却控制时的输出和显示；
[0026]P40= 40Py/(T，y_T，f);
[0027]P4Oj= m (H-1OOO)P 40；
[0028]式中:T’ f为进口风温，H为海拔高度，m为校正经验系数。
[0029]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0030]本发明所述的冷却控制系统和发明，通过分别对变压器、冷却器的风路和油路进行相关数据的采样，利用中央处理器对当前状态下实际冷却容量和变压器的实际损耗进行计算，由于油温变化的延时性，因此通过当前状态下两者的对比结果，实现对其油温变化的趋势预测，从而能够实现对其状态的提前调整和对冷却系统之后运行状态的预判，在此基础上完成对油泵和/或风机的转速控制，实现闭环控制，能够对冷却系统进行智能化实时控制和调节，能够将其控制前置，使其始终调整到最佳运行状态，提高散热效率，降低使用能够，达到最优运行状态；系统结构简单，设计合理，不改变现有冷却系统组成，操作方便；控制方法反馈及时，分类采集不仅能够及时的针对不同单元进行控制，便于数据的处理和对应输出，而且能够提高采集效率，加快信号传输速率，调控灵活，可靠性强，提高生产效率，节约变压器的运行和维护成本。
[0031]进一步的，通过利用当前冷却容量差值和油泵和/或风机的转速调整量的线性关系进行对应速度的调整，能够保证其转速的快速调整，并且能够对其实现精确控制，减少了对风机和油泵的重复调整次数，延长了其使用寿命，也保证了其调整的时效性和目的性。
[0032]进一步的，通过配合风机和油泵的诊断步骤，能够在对其进行控制的同时，完成对其工作的监测，保证系统整体的安全运行，并且能够及时准确的对系统中出现的故障点进行定位和排查，为后续的检修和维护提供精准数据和可靠的信息支持。
[0033]进一步的，利用海拔校正，同时配合对数据的实时显示和实时上传，能够更加准确的实现对冷却系统中冷却容量的显示和数据的输出，保