一种变压器冷却器的智能控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种变压器冷却器的智能控制方法，该方法首先得到变压器绕组的实时温度T；再设定变压器运行的恒定温度值；控制单元依据实时温度T和温度变化率DT/Dt决定冷却器控制策略，根据该策略输出控制信号给变压器冷却器。本发明能及时有效的控制变压器冷却器工作，从而降低变压器的温度，确保了变压器不被损坏，提高其使用寿命；能对冷却器的冷却器组进行投切操作，避免了冷却器组的频繁投切，避免了开关故障的发生，确保了整个冷却器的稳定运行，也使得变压器更稳定的运行。
【专利说明】
一种变压器冷却器的智能控制方法
技术领域
[0001]本发明属于电力冷却控制技术领域，具体涉及一种变压器冷却器的智能控制方法。【背景技术】
[0002]变压器在实际运行过程中，产生大量的热量，这使得变压器内部温度升高，变压器绝缘系统老化，甚至设备因高温而损毁。因此，对于大型油浸式变压器，一般配备强迫油循环风冷冷却器或者是强迫油循环水冷冷却器，加强变压器散热效果，降低变压器运行温度。
[0003]国家电网公司发布的《110(66)kV?500kV油浸式变压器(电抗器)运行规范》中规定油浸风冷和自冷变压器上层油温不宜经常超过85°C，最高不得超过95°C;油浸风冷变压器的控制箱必须满足当上层油温达到55°C时或运行电流达到规定值时，自动投入风扇； 当油温降低至45°C，且运行电流降到规定值时，风扇退出运行。
[0004]现今变压器冷却器的控制方法主要依据顶层温度或者是实际负荷来运行。当油顶层温度达到一定温度时或者是实际负荷达到一定数量时，采用传统的电磁型继电器来控制交流接触器，以实现对变压器冷却器(冷却器包括几组冷却器组)进行分组投切控制。该方法不能随温度与负荷电流的变化对冷却器投切进行较为平滑的调整，几组冷却器组同时投入时易产生油流冲击，及变压器油较高速流动易产生油流带电，容易形成变压器内部故障隐患，影响其安全、稳定运行。
[0005]变压器冷却器随着内部温度的变化进行频繁的启停，很容易发生开关故障，几组冷却器同时开启或关闭，有时无法实时有效的针对变压器热点位置进行冷却系统控制，从而可能由于局部高温，从而造成变压器内部局部区域绝缘老化加速，甚至发生损毁。
[0006]而且变压器的顶层温度或变压器的实际负载并不能完全说明变压器内部绕组最热点的温度状况。
[0007]因此，我们迫切需要一种新的变压器冷却器的控制方法，以更好的实现变压器冷却器的控制，以及时有效的降低变压器的温度。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种变压器冷却器的智能控制方法，该方法能及时有效的控制变压器冷却器工作，从而降低变压器的温度，确保了变压器不被损坏，提高其使用寿命。
[0009]本发明能使变压器冷却器组跟随变压器的温度及变压器的温度变化率(负荷电流的变化)连续平滑调整，使变压器的损耗与散热功率达到一种平衡关系，实现对变压器冷却器组投切的最优控制。
[0010]—种变压器冷却器的智能控制方法，包括如下步骤:一、得到变压器绕组的实时温度T;二、设定变压器运行的恒定温度值，该恒定温度值为50°C ;三、控制单元依据步骤一的变压器绕组的实时温度T和温度变化率DT/Dt决定冷却器控制策略，其中，DT=AT为温度变化，Dt=At为时间间隔，At为0.5min-l.5min;当T-50多5且DT/Dt多0,则投入一组冷却器组;若全部冷却器组已经投入运行，则维持此状态；当T-50彡5且DT/Dt〈0,则维持原状态；当-5〈T-50〈5，则维持原状态；当T-50彡一5且DT/Dt>0,则维持原状态；当T-50彡一5且DT/Dt彡0,则退出一组冷却器组;若全部冷却器组已退出运行，则维持此状态。
[0011]更进一步的方案是，所述时间间隔At为lmin。[〇〇12] 更进一步的方案是，当T多105°C，全部冷却器组已经投入运行，控制单元发送警报信号给报警器报警。
[0013]更进一步的方案是，若变压器由运行转为备用，或变压器因外部故障跳闸后，变压器处于〇负荷状态，则全部冷却器组退出。
[0014]更进一步的方案是，步骤三中，控制单元记录每组冷却器组的运行次数；当需要投入一组冷却器组时，控制单元选择未投入运行的冷却器组中投入运行次数最少的冷却器组进行投入；当需要退出一组冷却器组时，控制单元选择已投入运行的冷却器组中投入运行次数最多的冷却器组进行关闭。
[0015]变压器开始运行，传感器实时采集变压器绕组的实时温度T，传感器将采集的变压器绕组的实时温度T传递给控制单元，控制单元接收传感器传来的变压器绕组的实时温度 T，并将该温度与设定的值进行比较，控制单元根据该比较值和温度变化率输出控制信号给冷却器，从而控制冷却器中的冷却器组工作。本发明中的若未安装传感器，可以采用《GB 1094.2-1996电力变压器第2部分温升》中所述的绕组温度计算法，通过计算得出变压器绕组的实时温度T。
[0016]变压器开始工作，控制单元实时接收传感器传来的变压器绕组的实时温度T，且控制单元每0.5min-l.5min计算一次温度变化率DT/Dt。温度慢慢升高，当T-50S — 5且DT/ Dt>0，控制单元不向冷却器发送命令，冷却器组不工作;温度继续升高，当-5〈T-50〈5时，控制单元也不向冷却器发送命令，冷却器组不工作；当T-50彡5且DT/Dt彡0时，控制单元向冷却器发送命令，投入一组冷却器组;温度继续升高，即T-50多5且DT/Dt多0,每0.5min-1.5min投入一组冷却器组，直至全部冷却器组投入使用;温度继续升高，S卩T-50多5且DT/ Dt彡0,控制单元继续使全部冷却器组工作。温度慢慢降低，当T-50多5且DT/Dt〈0,控制单元继续使全部冷却器组工作;温度继续降低，当-5〈T-50〈5,控制单元继续使全部冷却器组工作;温度继续降低，当T-50S — 5且DT/Dt<0,控制单元向冷却器发送命令，退出一组冷却器组;温度继续降低，T-50彡一5且DT/Dt彡0，每0.5min-l.5min，退出一组冷却器组，直至全部冷却器组退出；温度继续降低，T-50S — 5且DT/Dt<0,控制单元继续保持全部冷却器组的退出状态。[〇〇17]当T多105°C，全部冷却器组已投入运行，控制单元发送警报信号给报警器报警。当变压器由运行转为备用，或变压器因外部故障跳闸后，变压器处于0负荷状态，控制单元使全部冷却器组停止工作。
[0018]本发明选用变压器绕组实时温度作为判断依据，而不再采用利用顶层油温作为启停冷却器组的依据。这主要是因为在短期急救负载和外部事故时，流过变压器绕组的电流急剧增大，绕组与变压器顶层油之间的温差迅速加大。而变压器油的时间常数很长(可以达至IJ200分钟)，因此可能出现变压器顶层油温尚未升高到足以启动冷却器组的温度，而绕组的热点温度已经达到了足以危害固体绝缘的程度。并且由于冷却器组没有及时投入，这种高温将持续更长的时间。采用变压器绕组温度来作为启停风扇的依据，则会及时地、更多地散发掉大电流引起的热量，减少对固体绝缘的损害。
[0019]本发明选择变压器运行的恒定温度值为50°C。在可能的条件下，变压器运行温度应该处在一个相对恒定的范围内，以减少水分因温度变化在变压器油和固体绝缘间频繁交换，从而造成的变压器固体绝缘加速老化。这一恒定温度的取值不可太低，因为冷却容量在运行工况下可能无法保证将温度维持在一个很低的位置；同时这一温度也不可取值太高， 因为当温度太高时老化情况会加剧。而且在环境温度较低、负载不大的情况下，高温也是无法达到的。在试验条件下，绝缘纸在44?52°C之间具有良好的绝缘性能，介电系数^值最大； 绝缘纸在50°C具有最大的介质损耗角正切值。综合上面的分析和现场实际运行数据，变压器运行的恒定温度值选用50°C为最佳。
[0020]本发明依据绕组实时温度T以及温度变化率DT/Dt决定冷却器控制策略。比较绕组实时温度T与设定变压器运行恒定温度值，并通过控制冷却器投切将变压器温度控制在50 ±5 °C的范围，之所以加入±5 °C的偏差，主要是考虑测量过程中可能存在的各种误差。计算变化率DT/Dt的时间可以以一分钟为间隔，精度在这个计算间隔的情况下足可以得到保证。如计算间隔太短，会出现频繁调节的弊病。对于每组冷却器组的控制，记录每组冷却器组的运行次数和状态，平均分配每组冷却器组投切次数，避免单组冷却器组频繁投切的情况出现。
[0021]本发明补充控制规则的目的是考虑出现变压器缺陷以及断电等异常情况。变压器运行绕组温度高于105°C，则已经超过了绕组温度的限值，存在安全隐患，因此此时必须保证所有冷却器组开启，并发出预警，排除风险。变压器由运行转为备用，或是因外部故障跳闸后，则全部风扇退出，其目的是减缓温度下降，防止因为温度下降造成变压器油中的水分析出形成游离水，破坏绝缘。
[0022]控制单元的输出端分别与各个冷却器组的继电器线圈连接，实现对冷却器的投切控制。
[0023]本发明产生的有益效果在于:能及时有效的控制变压器冷却器工作，从而降低变压器的温度，确保了变压器不被损坏，提高其使用寿命;能对冷却器的冷却器组进行投切操作，避免了冷却器组的频繁投切，避免了开关故障的发生，确保了整个冷却器的稳定运行， 也使得变压器更稳定的运行。【附图说明】[〇〇24]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:图1是本发明变压器冷却器的智能控制方法的流程图；图2为负荷波动时智能控制以及传统控制的绕组温度变化图；图3为短期急救负载时变压器冷却器控制对比图。【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]如图1所示，一种变压器冷却器的智能控制方法，包括如下步骤:一、传感器实时采集变压器绕组的实时温度T;二、设定变压器运行的恒定温度值，该恒定温度值为50°C ;三、控制单元依据步骤一的变压器绕组实时温度T和温度变化率DT/Dt决定冷却器控制策略，其中，DT=AT为温度变化，Dt=At为时间间隔，为了避免频繁启停冷却器组，所述At 为lmin;当T-50多5且DT/Dt多0,则投入一组冷却器组;若全部冷却器组已经投入运行，则维持此状态；当T-50彡5且DT/Dt〈0,则维持原状态；当-5〈T-50〈5，则维持原状态；当T-50彡一5且DT/Dt>0,则维持原状态；当T-50彡一5且DT/Dt彡0,则退出一组冷却器组;若全部冷却器组已退出运行，则维持此状态(自冷状态)。
[0027]为了更好的实现投切操作，所述时间间隔At为lmin。[〇〇28] 为了保护变压器不被损坏，当T多105°C，全部冷却器组已经投入运行，控制单元发送警报信号给报警器报警。
[0029]为了节能，若变压器由运行转为备用，或变压器因外部故障跳闸后，变压器处于0 负荷状态，则全部冷却器组退出。
[0030]为了更好的优化投切操作，步骤三中，控制单元记录每组冷却器组的运行次数和状态；当需要投入一组冷却器组时，控制单元选择未投入运行的冷却器组中投入运行次数最少的冷却器组进行投入；当需要退出一组冷却器组时，控制单元选择已投入运行的冷却器组中投入运行次数最多的冷却器组进行关闭。
[0031]本发明采用变压器绕组热点温度为判断依据。绕组热点温度(实时温度)的获取可以采用变压器绕组光纤测温作为测量手段，若未安装变压器绕组光纤测温装置，可以采用 《GB 1094.2-1996电力变压器第2部分温升》中所述的绕组温度计算法，通过计算得出变压器绕组的实时温度T。本发明计算DT/Dt时，选取时间间隔At为一分钟，从而保证测量精度并避免出现冷却器组频繁启动。
[0032]变压器开始工作，控制单元实时接收传感器传来的变压器绕组的实时温度T，且控制单元每0.5min-l.5min计算一次温度变化率DT/Dt。温度慢慢升高，当T-50S — 5且DT/ Dt>0，控制单元不向冷却器发送命令，冷却器组不工作;温度继续升高，当-5〈T-50〈5时，控制单元也不向冷却器发送命令，冷却器组不工作；当T-50彡5且DT/Dt彡0时，控制单元向冷却器发送命令，投入一组冷却器组;温度继续升高，即T-50多5且DT/Dt多0,每0.5min-1.5min投入一组冷却器组，直至全部冷却器组投入使用;温度继续升高，S卩T-50多5且DT/ Dt彡0,控制单元继续使全部冷却器组工作。当T多105°C，全部冷却器组已投入运行，控制单元发送警报信号给报警器报警。温度慢慢降低，当T-50多5且DT/Dt〈0,控制单元继续使全部冷却器组工作;温度继续降低，当-5〈T-50〈5,控制单元继续使全部冷却器组工作;温度继续降低，当T-50S — 5且DT/Dt<0,控制单元向冷却器发送命令，退出一组冷却器组;温度继续降低，T-50彡一5且DT/Dt彡0,每0.5min-1.5min，退出一组冷却器组，直至全部冷却器组退出；温度继续降低，T-50S — 5且DT/Dt<0,控制单元继续保持全部冷却器组的退出状态。
[0033]当变压器由运行转为备用，或变压器因外部故障跳闸后，变压器处于0负荷状态， 控制单元使全部冷却器组停止工作。
[0034]下面通过图2、图3对本发明的实施效果作详细说明:以变压器自冷状态的容量为基准，变压器负载变化如下:负载系数为〇.625持续15分钟，负载系数为〇.8持续40分钟，负载系数为0.4持续20分钟。图2为负荷波动时智能控制以及传统控制的绕组温度变化图。
[0035]以变压器自冷状态的容量为基准，考虑在30分钟负载系数1.5的短期急救负载时的冷却器控制结果。图3为短期急救负载时变压器冷却器控制对比图。
[0036]综合分析两图可见，按照传统的控制方法，变压器绕组温度在负荷变化时会出现较大的波动，而在新的控制方法控制下，变压器绕组温度可以保持较好的恒定性。在30分钟短期急救负载的影响下，按照传统控制方法，变压器绕组温度会升高到130°C左右，并在100 °(:以上持续60分钟。而按照本控制方法控制，变压器绕组温度最高也不会达到100°C。
[0037]由此可见，本变压器冷却器的智能控制方法不论是在负荷波动时保持绕组温度的近似恒定，还是在短期急救负载的情况下防止变压器绕组出现过高的温度，其效果明显优于传统控制方法。
[0038]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种变压器冷却器的智能控制方法，其特征在于包括如下步骤:一、得到变压器绕组的实时温度T;二、设定变压器运行的恒定温度值为，该恒定温度值为50°C;三、控制单元依据步骤一的变压器绕组的实时温度T和温度变化率DT/Dt决定冷却器控 制策略，其中，DT=AT为温度变化，Dt=At为时间间隔，At为0.5min-l.5min;当T-50彡5且DT/Dt彡0,则投入一组冷却器组;若全部冷却器组已经投入运行，则维 持此状态；当T-50彡5且DT/Dt〈0,则维持原状态；当-5〈T-50〈5，则维持原状态；当T-50彡一5且DT/Dt>0,则维持原状态；当T-50彡一5且DT/Dt彡0,则退出一组冷却器组;若全部冷却器组已退出运行，则维 持此状态。2.根据权利要求1所述的变压器冷却器的智能控制方法，其特征在于:所述时间间隔A t为lmin〇3.根据权利要求1所述的变压器冷却器的智能控制方法，其特征在于:当T>105°C，全 部冷却器组已经投入运行，控制单元发送警报信号给报警器报警。4.根据权利要求1所述的变压器冷却器的智能控制方法，其特征在于:若变压器由运行 转为备用，或变压器因外部故障跳闸后，变压器处于〇负荷状态，则全部冷却器组退出。5.根据权利要求1所述的变压器冷却器的智能控制方法，其特征在于:步骤三中，控制 单元记录每组冷却器组的运行次数；当需要投入一组冷却器组时，控制单元选择未投入运行的冷却器组中投入运行次数最 少的冷却器组进行投入；当需要退出一组冷却器组时，控制单元选择已投入运行的冷却器组中投入运行次数最 多的冷却器组进行关闭。
【文档编号】H01F27/08GK106094930SQ201610729762
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月26日
【发明人】罗汉武, 蔡炜, 聂德鑫, 程林, 来文清, 孙广, 刘海波, 崔士刚, 宋猛, 岳影, 于爽, 方超, 刘晓丽
【申请人】国网内蒙古东部电力有限公司, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司