基于ad采样的变压器冷却器精确智能控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，其中包括中央管理模块、数个电机保护模块、备自投模块、人机交互模块和电源模块，其中电机保护模块与冷却器组的数个冷却器一一对应，各个电机保护模块用以采集所对应冷却器的电机运行状态并反馈至所述的中央管理模块；所述的备自投模块用以根据主电源和备用电源的状态进行供电电源切换；所述的中央管理模块用以根据各个冷却器风扇电机和油泵电机的运行状态控制冷却器组的工作。采用该种结构的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，装置运用接线简单、施工维护方便、可靠性高、能进行复杂的风冷电机保护功能、实现全自动冷却器均衡运行和工况监控，具有更广泛的应用范围。
【专利说明】
基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及变压器安全控制技术领域，尤其设及变压器冷却器智能控制技术 领域，具体是指一种基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置。
【背景技术】
[0002] 强油风冷变压器的冷却器由风扇，散热器，油管，油累油流指示器等组成。冷却风 扇是用于排出热交换器中所发射出来的热空气，是用支架固定在冷却器本体上的，风扇强 制吹风，使散热器冷却，从而使散热器内的油冷却。散热器安装在变压器体表面，将变压器 油进行散热，从而冷却。油管将变压器本体中的热油输送至散热器进行冷却，再将冷却后的 油输送回变压器本体。油累装在冷却器的下部，使热交换器的顶部油向下部循环，它将变压 器本体中的热油强行抽离并输送至散热器进行冷却，再将冷却后的油输送回变压器本体， 从而冷却变压器内部的绕组和铁忍;为了更好地冷却变压器油，目前大都采用低速油累，一 般转速为1450r/min。油流指示装在冷却器的下部较明显的位置，W利于运行人员观察油累 的运行状态。
[0003] 电力变压器运行规程(DL/T 572-2010)中关于强迫油循环电力变压器冷却系统 及运行条件中规定风冷控制装置是保障变压器安全、经济、可靠运行的必备配套设备。运行 规程中强制规定：
[0004] 1、强油循环的冷却系统必须有两个独立的工作电源并能自动切换。当工作电源发 生故障时，应自动投入备用电源并发出音响及灯光信号；
[0005] 2、强油循环变压器，当切除故障冷却器时应发出音响及灯光信号，并自动(水冷的 可手动)投入备用冷却器；
[0006] 3、风扇、水累及油累的附属电动机应有过负荷、短路及断相保护;应有监视油累电 机旋转方向的系统；
[0007] 4、强油循环冷却的变压器，应能按溫度和(或）负载控制冷却器的投切。5、油浸式 变压器顶层油溫一般不应超过表1的规定（制造厂有规定的按制造厂规定）。当冷却介质溫 度较低时，顶层油溫也相应降低。自然循环冷却变压器的顶层油溫一般不宜经常超过85°C。 [000引表1油浸式变压器顶层油溫一般限值
[0010] 5、强油循环冷却变压器运行时，必须投入冷却器。空载和轻载时不应投入过多的 冷却器(空载状态下允许短时不投）。各种负载下投入冷却器的相应台数，应按制造厂的规 定。按溫度和(或)负载投切冷却器的自动系统应保持正常。
[0011] 6、油浸（自然循环)风冷和干式风冷变压器，风扇停止工作时，允许的负载和运行 时间，应按制造厂的规定。油浸风冷变压器当冷却系统故障停风扇后，顶层油溫不超过65°C 时，允许带额定负载运行。
[0012] 7、强油循环风冷和强油循环水冷变压器，当冷却系统故障切除全部冷却器时，允 许带额定负载运行20min。如20min后顶层油溫尚未达到75°C，则允许上升到75°C，但在运种 状态下运行的最长时间不得超过化。
[0013] 目前国内对大型变压器强迫油循环风冷设备的控制装置多数为继电器型风冷控 制装置，运种控制模式的控制与保护仍采用的是机电逻辑方式回路实现的，其逻辑电路是 由各种断路器、接触器、热继电器及保险丝等器件组成。
[0014] 由于继电器型风冷控制回路是由各种断路器、接触器、热继电器及保险丝等器件 组成，所W在其运行过程中存在很多缺陷，如:潜油累及冷却器风机的主回路驱动采用的是 接触器，因而机械触点多，电路组成复杂，故障率高；电动机的保护方式是保险丝加热继电 器，仅能对电动机提供短路及过载(缺相)保护，无法进行故障预测;控制装置采用继电器逻 辑控制，自动化程度低。基于运些原因，使得变压器在运行中可靠性降低，运行维护工作量 加大。随着电网近年来的快速发展，智能化程度的提高，无人值守变电站正在不断增多，又 由于大型变压器本身价值较高，损坏后造成的影响较大，因而要求变压器风冷系统的可靠 性提高并能对溫度进行远距离监视，实现智能化控制，而传统的风冷控制装置是不能完成 的。
[0015] 2005年后，国内出现了用可编程控制器化C等元件实现变压器冷却系统的自动控 制的方法，并且实现了一些新功能，诸如：按照一定的周期变换冷却机组的运行方式，使冷 却机组风机组轮流工作、平衡使用；与变电站综合自动化监控系统进行通信，实现远程监 控。在控制方案方面，有专家提出了更为合理、优化的控制思路，如用油溫及溫度变化率预 测负荷、用溫度并结合溫度变化率再联系变电站实际情况进行自动控制投切冷却机组、根 据变压器负荷和油溫变化综合投切冷却器组等，既能使变压器油溫满足了变压器运行的要 求，又能达到良好的节能效果。但在实际应用过程中，PLC实现的功能比较简单、界面操作不 友好，现场运行人员对化C的技术细节不熟悉，故障时排查问题慢，甚至无从下手，影响冷却 器系统故障的及时排查与处理。 【实用新型内容】
[0016] 本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种装置运用接线简 单、施工维护方便、可靠性高、能进行复杂的风冷电机保护功能、实现全自动冷却器均衡运 行和工况监控的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置。
[0017] 为了实现上述目的，本实用新型具有如下构成：
[0018] 该基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，其主要特点是，所述的装置包 括中央管理模块、数个电机保护模块、备自投模块、人机交互模块和电源模块，所述的电机 保护模块与冷却器组的数个冷却器一一对应，且各个电机保护模块与所对应的冷却器相连 接，所述的备自投模块与所述的电源模块相连接，所述的中央管理模块分别与所述的电机 保护模块、电源模块和备自投模块相连接，所述的人机交互模块与中央管理模块相连接。
[0019] 较佳地，所述的装置还包括开入对时模块，所述的开入对时模块的输入端与变压 器上的传感器相连接，所述的开入对时模块的输出端分别与所述的中央管理模块、电机保 护模块和备自投模块相连接。
[0020]较佳地，所述的装置还包括开出模块，所述的开出模块与所述的中央管理模块相 连接。
[0021 ]较佳地，所述的备自投模块包括备自投模拟量采集单元、开关量采集单元、运算处 理器、存储忍片、看口狗忍片和输出控制电路，所述的输出控制电路连接于运算处理器和所 述的电源模块之间，所述的运算处理器的输入端连接所述的备自投模拟量采集单元和开关 量采集单元。
[0022] 较佳地，各个所述的电机保护模块包括中央处理器、多路AD采样通道、前置滤波电 路、光电隔离开入电路和继电器开出电路，所述的中央处理器的输入端通过所述的多路AD 采样通道、前置滤波电路与所对应的冷却器的电机相连接，所述的中央处理器的输入端还 与光电隔离开入电路相连接，所述的中央处理器的输出端与继电器开出电路相连接。
[0023] 采用了该实用新型中的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，具有如下 有益效果：
[0024] (1)本实用新型变压器冷却器智能控制装置利用AD采样技术全方位接入变压器冷 却器系统中的所有模拟量和开关量，大大简化了变压器风冷系统的硬件配置，仅需要添加 一些电流互感器和断路器、交流接触器就可W搭建完整的变压器风冷控制装置；
[0025] (2)本实用新型将备自投功能集成到装置中，完成变压器风冷系统电源备用自动 投退功能，集采样、运算、逻辑判断、执行功能于一身，无需再增加额外的元件；
[0026] (3)本实用新型装置集成多个电机保护模块，具备变压器冷却器电机的过流保护、 堵转保护、速断保护、断相保护等、Ξ相不平衡保护等重要电机保护，集采样、运算、判断、执 行功能于一身，无需再增加外围元件，装置采用模块化结构，可灵活电机保护模块数量，可 W适应4~8组冷却器组的变压器冷却系统；
[0027] (4)本实用新型集成故障录波功能，可W将装置电源、冷却器故障发生时的所有采 样数据保存上传，供事故分析。装置具有开入对时模块，装置内各个模块同步工作，能够在 故障录波时给数据打上精确时标。
【附图说明】
[0028] 图1为本实用新型的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置的结构示意 图。
[0029] 图2为本实用新型的参照IEC标准和IE邸标准的绕组热点溫度和变压器绝缘老化 速度的关系的示意图。
[0030] 图3为本实用新型的装置主电源接线系统。
[0031] 图4为本实用新型的备自投模块的结构示意图。
[0032] 图5为本实用新型的电机保护模块的结构示意图。
[0033] 图6为本实用新型的对时模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一 步的描述。
[0035] 本发明提出的变压器冷却器智能控制装置一方面采用了微机测控技术，实现对变 压器油溫、负载、冷却器运行状态信息进行收集、分析和处理，并根据油溫和负载情况，进行 冷却器的投退控制，使其油溫维持在一个固定的范围内。另一方面装置具备完备的电机保 护算法，能够同时支持8组冷却器，16个电机的保护，每个电机保护最少支持5种过流曲线的 整定。电机故障后，装置能够自动生成波形文件，记录整个故障过程。此外还具备电源备自 投算法，实现Ι、Π 段电源的备自投功能，同时在备自投动作时能够自动生成波形文件，记录 整个故障过程，监视信息及其分析结果在本地W直观、可视化方式进行展示，并及时上送到 监控中屯、。是变压器可靠、安全、经济运行的技术保障，是专业人员智能判断和评估变压器 及冷却器运行状况的支撑设备。
[0036] 本发明基于模块化设计，由中央管理模块、电机保护控制模块(8个）、备自投模块、 开入对时模块、开出模块、电源模块等组成。如图1所示。
[0037] 中央管理模块通过总线与其他电机保护控制模块，备自投模块连接，其他模块将 采集数据，运行情况等信息定期上传到中央管理模块，由中央管理模块记录存储，分析处 理；中央管理模块统一管理整个冷却器系统各电源的切换，各冷却器组的切换;记录存储各 子模块的告警事件和动作事件，产生报表，帮助事后运行分析;并且具有W太通信接口，能 接受到远方网络下发的控制命令和上送系统数据。
[0038] 电机保护控制模块具有独立运算分析能力，可W根据采样信号独立进行过流保 护、堵转保护、速断保护、断相保护等、Ξ相不平衡保护等重要电机保护裁决，同时可W将采 样数据、运算结果等通过串口上送给中央管理模块作系统分析。
[0039] 备自投模块具有独立运算分析能力，可W根据采样信号独立实现电源备自投切换 功能，同时可W将采样数据、运算结果等通过串口上送给中央管理模块作系统分析。
[0040] 开入对时模块具备开入采集和对时功能:可W采集变压器高侧开关、中侧开关，油 溫高节点位置信号，辅助分析变压器运行状况，同时可W接入GPS时钟信号，进行IRIG-B时 间码解码，并将时间信息通过系统内部总线送给中央管理模块及各电机保护模块、备自投 功能模块进行对时。
[0041] 开出模块直接受中央管理模块控制，在冷却器故障、冷却器全停故障、系统失电、 系统异常等故障情况下，对外发出告警节点信号。
[0042] 人机交互模块，采用7寸工业触摸显示屏，具有丰富的画面，操作简便。
[0043] 电源模块，具备交直流冗余接入口，无风扇，输出12V电源供给数字系统电路，24V 电源供给开入开出电路。
[0044] 如图1所示，本发明具有一个背板，背板上有RS485和多种本地总线，中央管理模块 通过总线与其他电机保护控制模块，备自投模块连接，其他模块将采集数据，运行情况等信 息定期上传到中央管理模块，由中央管理模块记录存储，分析处理；中央管理模块统一管理 整个冷却器系统各电源的切换，各冷却器组的切换;记录存储各子模块的告警事件和动作 事件，产生报表，帮助事故分析;并且具有W太网通信接口，能接收到远方网络下发的控制 命令和上传装置状态、动作事件、故障录波数据等。
[0045] -、本发明装置基于大规模AD采样技术，将变压器油溫信号、变压器负荷电流通过 AD采样后，经过运算分析，作为变压器冷却器切换的判断条件。
[0046] 1、根据变压器的现场运行经验，我们约束在变压器负荷电流达到额定负荷电流的 70%时及W上时，冷却器组全部投入运行(6组投入，2组备用）；当负荷电流小于额定负荷电 流的70%时，冷却器的投入根据油溫和热点溫度判据进行。
[0047] 2、W顶层油溫、顶层油溫变化率及其所占的权重构成控制解析式，并W油溫变化 率为依据进行投切延时时间的控制，
[004引 村=Θ k十 α (村 k- (-)!;-1). - - Φ
[0049] T=「、/(0k-0k_i) --0
[0050] 其中，0k =本次变压器顶层油溫采样值
[0051] Θ k-i =上次变压器顶层油溫采样值
[0052] α =变压器负荷变化量占比的权重因子
[0053] β =与变压器溫度变化相关的冷却器投切延时权重因子
[0054] WABB变压器为例，当Θ的数值分别在切换定值如50 Γ~53 Γ、53Γ~57Γ、57Γ ~60°CW下，系统分别运行2,4,6组冷却器，并使变压器南北两边的工作组数相等或相差2 组，Θ k-Θ k-i为2分钟内的变化量，正常运行时，此值反映变压器负荷变化量的大小。权重因 子要适当取值，当负荷增加或减小时，尽管油溫Θ还没有达到规定值，则根据负荷的变化量 使冷却器适当的提前投入或提前切除，可W使冷却器的投切具有前瞻性。同时反映冷却器 投切延时时间的权重因子也适当取值，当负荷增加时，会引起油溫快速上升，0k-0k-i快速 增加，冷却器的投入时间就随着Θ k- Θ k-i的增加而减小；当负荷减小时，由于变压器的散热 效果较慢，Θk-Θk-i的减小而适当增加，运样才不会造成冷却器的频繁投切，使系统运行平 稳有序。
[0055] 比较现有一些化C风冷控制装置仅用变压器顶层油溫或负荷电流作为控制冷却器 切换条件，本发明增加 W变压器热点溫度为条件控制冷却器组运行，使变压器油溫得到更 加的精确控制。下表是参照IEC标准和IEEE标准的绕组热点溫度和变压器绝缘老化速度的 关系。
[0056] 如图2所示，W当绕组热点溫度在98°C时，FIEC= 100%为参照，如果热点溫度从18 °C增加到116°C，FIEC = 8，即绝缘老化速度达到800 %，是98°C时的8倍;如果热点溫度从18 °C增加到80°C，FIEC = 0.125，绝缘老化速度为12.5%，仅为98°C时的12.5%。
[0057] 热点溫度通常不能通过直接采样得到，必须通过数学计算得到，本发明同时参照 IEC和IE邸，提出新的计算模型如下：
[005引自然风冷变压器的热点溫度Θ h= Θ o+HgrKy
[0059] 强油风冷变压器的热点溫度Θ h= Θ b+2[ Δ Θ imr- Δ Θ br化y+H江Ky
[0060] 要注意到在一定负荷下变压器顶层油溫会比热点油溫略高，因此对强油风冷变压 器的热点溫度有个修正Θ 'h= 0h+〇. 15( 0h-0hr)，对于强油风冷变压器0h- 0hr〉〇
[0061] 其中，0。=顶层油溫
[0062] Hgr =热点顶层油溫梯度
[0063] Κ =负荷系数(负荷电流/额定电流）
[0064] y =绕组指数
[0065] Δ 0imr =平均上升油溫(额定工况）
[0066] Δ 0br =底层上升油溫(额定工况）
[0067] 0b =底层油溫
[006引 Θ hr =额定热点溫度
[0069] 在IEC标准中Κ〉1(在负载超过额定电流的100%的情况下）。
[0070] 同W顶层油溫为依据一样，推理运算得到变压器热点溫度后，W热点溫度为条件 控制冷却器投切时，同样套用公式Φ，Θ k代入本次变压器绕组热点溫度，Θ k-i代入上次变压 器绕组热点溫度，权重因子α、β适当取值，WABB变压器为例，当Θ的数值分别在65°C~68 °C、68°C~72°C、72°C~75°C W下，系统分别运行2，4，6组冷却器。热点溫度条件比油溫条件 优先，即如果热点溫度首先到达切换阀值，冷却器组会进行切换动作。
[0071 ]实际应用中，变压器负荷电流变化速度比变压器本体油溫变化速度快得多，绕组 热点溫度变化后反映到变压器体表溫度还需要有一个过程，而且变压器油溫也受到外界溫 度、外表散热等因素影响，所W变压器油溫只能作为一个模糊控制的依据。本发明用油溫结 合热点溫度作冷却器组的切换依据，使系统更能精确控制变压器的工作油溫。
[0072] 二、传统风冷控制装置采用复杂继电器回路搭建实现电源备自投功能。本发明装 置基于大规模AD采样技术，将备自投功能集成到一个模块中，模块具有备自投模拟量采集、 开关量采集，运算处理器、存储忍片、看口狗忍片，输出控制电路。模块接入风冷系统电源两 个进线的Ξ相电压、Ξ相电流信号，母线Ξ相电压信号进行采样，运算分析，结合电源断路 器、接触器位置状态信息，然后根据备自投逻辑判断，进行两段进线电源的无缝切换：当主 电源有电时，使用主电源，当主电源失压或不正常时，自动切换到备用电源，而主电源回复 正常时再切换回主电源，保证系统电源稳定可靠。
[0073] 如图4所示为备自投模块的结构示意图，两段电源的Ξ相电压、Ξ相电流和母线的 Ξ相电压经过前置滤波后经高速AD采样转换为数字信号，CP闲尋高速采样数据经过傅立叶 运算，结合两段电源断路器进行备自投逻辑判断，当主电源故障，满足备用电源切换条件 时，CPU发出跳闽命令，经过光电隔离跳出口继电器，令外围交流接触器动作，主电源退出断 开，备用电源投入。同时备自投模块采样断路器、接触器的开关位置，与执行动作命令进行 校对。当备用电源工作，主电源恢复时，CPU检测到主电源电压恢复，CPU发出跳闽命令，令备 用电源退出断开，主电源投入。备自投模块具有高速SPI通讯接口，可W与系统中央管理模 块通讯，接受电源投退命令和上传电源的当前状态。同时模块具有高速e邱rom，用W保存故 障电流波形数据，作后续追查分析。模块还有独立的看口狗电路，可W保证模块稳定可靠工 作。
[0074] 如图4为备自投模块的结构示意图。
[0075] 装置引入两条进线的各Ξ相电压化曰1、化l、Ucl、化2、化2、化2)和各一个抽取电流 (1又1、^2)^及母线的^相电压化曰、化、化）用于进线备自投的逻辑判别，另外引入两个进 线断路器CB1和CB2的位置用于系统运行方式的判别。W下假定1#进线为主用电源，2#进线 为备用电源。
[0076] 进线备自投的基本原理是：当工作母线由于故障或者断路器偷跳引起失压后，跳 开与原工作电源相连的断路器免备用电源合闽于故障），在检查备用电源电压合格之 后，合上与备用电源相连的断路器。备自投逻辑包括充放电逻辑和动作逻辑。
[0077] 1、进线备自投充放电逻辑
[0078] (1)充电逻辑:满足下列所有条件后，经15S延时置进线备自投充电标志。
[0079] a.母线有压化a、化、Uc均大于有压定值）；
[0080] b. 1#进线开关CBl在合位，別进线开关CB2在分位；
[0081 ] C.备自投检有压投入时进线有压(化2、化2、化2均大于有压定值）；
[0082] (2)放电逻辑:满足下列任一条件时，进线备自投立即放电，清除充电标志。
[0083] a. 2#进线开关CB2在合位，延时2秒；
[0084] C.备自投检有压投入时进线无压(Ua2、Ub2、Uc2任一个小于无压定值），延时2 秒.
[0085] d.l#进线开关CB1拒跳；
[0086] e.备自投允许压板退出，或有备自投闭锁开入，或进线备自投控制字退出；
[0087] 2、进线备自投动作逻辑
[0088] 满足下列条件时，经进线备自投跳闽延时跳开1#进线开关CB1:
[0089] a.母线失压化a、化、Uc均小于无压定值）；
[0090] b.备自投检有压投入时进线有压(化2、化2、化2均大于有压定值）；
[0091] d.进线备自投充电已满；
[0092] e .进线备自投控制字投入，无备自投闭锁开入。
[009引进线备自投发出固KB1命令后，如果在5秒内未检巧蝴CB1位置由合变分，则发CB1 拒跳告警信号，并对进线备自投进行放电；如果经确认1#进线开关位置CB1由合变分，经进 线备自投合闽延时发出合2#进线开关CB2命令，如果在5秒内未检测到CB2位置由分变合，贝U 发出CB2拒合告警信号。
[0094] 3、进线备自投自恢复
[0095] 进线备自投动作后，当装置检测到故障电源恢复供电时，断开备用进线开关，重新 合上故障进线开关恢复主用电源的供电，自动使装置恢复到备自投动作W前的运行状态， 进线备自投自恢复只动作一次。当自恢复动作失败后，装置重新回到自恢复动作前的运行 状态不再自恢复，同时装置发出进线备自投自恢复失败的告警信号。
[0096] (1)充电逻辑:满足下列所有条件后，经15S延时置分段备自投自恢复充电标志。
[0097] a.进线备自投动作并检测到备用电源开关CB2在合位，延时5秒；
[0098] b.母线有压化a、化、Uc均大于有压定值）；
[0099] C.主用电源开关CB1在分位。
[0100] (2)放电逻辑:满足下列任一条件时，进线备自投自恢复立即放电，清除充电标志。
[0101] a.主用电源开关CB1在合位，或备用电源开关CB2在分位，延时2秒；
[0102] C.备用电源开关CB2拒跳；
[0103] d.备自投自恢复允许压板退出、有备自投闭锁开入，或进线备自投自恢复控制字 退出。
[0104] (3)动作逻辑：
[0105] 满足下列条件时，经进线备自投自恢复跳闽延时跳开备用电源开关CB2:
[0106] a.主用电源进线有压化al、化1、Ucl均大于有压定值）；
[0107] b.进线备自投自恢复充电已满。
[0108] 进线备自投自恢复发出跳备用进线开关CB2命令后，如果在5秒内未检测到备用电 源开关CB2由合变分，则发备用电源断路器CB2拒跳告警信号，并对进线备自投自恢复进行 放电；如果经确认备用电源开关CB2由合变分，经进线备自投自恢复合闽延时发出合主用电 源开关CBl命令，如果在5秒内未检测到主用电源开关CBl由分变合，则发出主用电源断路器 CB1拒合告警信号，并重新合上备用电源开关CB2,使装置重新恢复到进线备自投自恢复动 作前的运行方式。
[0109] Ξ、装置集成了多个电机保护控制模块，电机保护控制模块独立成一个小系统，各 自独立运行，互不干扰，每个电机保护控制模块对应一组冷却器组，给予一组冷却器组内风 扇电机和油累电机的完全保护。
[0110] PLC型风冷控制装置无法做到复杂的电机保护功能，因为其核屯、单元不能提供较 多的采样通道和高速的运算能力。本装置的电机保护控制模块采用高性能微处理器，可最 多同步采样12通道的模拟量和16通道的开关量，单个模拟量通道采样频率达到600HZ/S，满 足了进行电机保护分析的运算要求和实时性要求。如图5所示，电机控制保护模块具有一个 中央处理器，多路AD采样通道及其前置滤波电路，具有光电隔离开入电路，和经过光电隔离 的继电器开出电路，可直接控制外部交流接触器。
[0111] 冷却器风扇电机Ξ相电流、油累电机Ξ相电流经过前置滤波后经高速AD采样转换 为数字信号，CP闲尋高速采样数据经过傅立叶运算，得到电流值与设定保护定值比较，进行 保护逻辑判断，当电流超过定值时触发保护动作，CPU经过设定的延时时间后发跳闽命令， 经过光电隔离跳出口继电器，令外围交流接触器动作，故障冷却器组停止运行。同时电机控 制保护模块采样断路器、接触器的开关位置，与执行动作命令进行校对。电机控制保护模块 具有RS485通讯接口，可W与系统中央管理模块通讯，接收冷却器组起停命令和上传冷却器 组的当前状态。同时模块具有高速e邱rom，用W保存故障电流波形数据，作后续追查分析。 模块还有独立的看口狗电路，可W保证模块稳定可靠工作。
[0112] 如图5为电机控制保护模块的结构示意图。
[0113] 四、装置具开入对时模块，可W接入IRIG-B差分信号，进行解码，然后将解码后的 时间信息发送出去，给系统中央管理模块、备自投模块、电机保护模块进行对时，使整个系 统模块同步工作，在系统发生故障时可W给故障数据打上唯一的时标数据，方便事故追忆 分析。
[0114] 如图6所示，IRIG-B对时模块接收IRIG-B时间码，经过电平转换成逻辑电平信号， 输入到FPGA忍片，由FPGA进行解码运算，再输出到串行口上，模块的串行口接入系统的串行 总线，挂在总线上的设备可W获得时间信息。
[0115] 本实用新型的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置的技术方案中，其中 所包括的各个功能设备和模块系统均能够对应于实际的具体硬件电路结构，因此运些模块 和单元仅利用硬件电路结构就可W实现，而且纯粹作为实现特定控制功能的控制软件的硬 件基础平台，其所要求保护的技术方案本身并不包括为实现该特定控制功能的控制软件。
[0116] 采用了该实用新型中的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，具有如下 有益效果：
[0117] (1)本实用新型变压器冷却器智能控制装置利用AD采样技术全方位接入变压器冷 却器系统中的所有模拟量和开关量，大大简化了变压器风冷系统的硬件配置，仅需要添加 一些电流互感器和断路器、交流接触器就可W搭建完整的变压器风冷控制装置；
[0118] (2)本实用新型将备自投功能集成到装置中，完成变压器风冷系统电源备用自动 投退功能，集采样、运算、逻辑判断、执行功能于一身，无需再增加额外的元件；
[0119] (3)本实用新型装置集成多个电机保护模块，具备变压器冷却器电机的过流保护、 堵转保护、速断保护、断相保护等、Ξ相不平衡保护等重要电机保护，集采样、运算、判断、执 行功能于一身，无需再增加外围元件，系统采用模块化结构，可灵活电机保护模块数量，可 W适应4~8组冷却器组的变压器冷却系统；
[0120] (4)本实用新型集成故障录波功能，可W将装置电源、冷却器故障发生时的所有采 样数据保存上传，供事故分析。装置具有开入对时模块，装置内各个模块同步工作，能够在 故障录波时给数据打上精确时标。
[0121] 在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可W 作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是 说明性的而非限制性的。
【主权项】
1. 一种基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，其特征在于，所述的装置包括 中央管理模块、数个电机保护模块、备自投模块、人机交互模块和电源模块，所述的电机保 护模块与冷却器组的数个冷却器一一对应，且各个电机保护模块与所对应的冷却器相连 接，所述的备自投模块与所述的电源模块相连接，所述的中央管理模块分别与所述的电机 保护模块、电源模块和备自投模块相连接，所述的人机交互模块与中央管理模块相连接。2. 根据权利要求1所述的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，其特征在于， 所述的装置还包括开入对时模块，所述的开入对时模块的输入端与变压器上的传感器相连 接，所述的开入对时模块的输出端分别与所述的中央管理模块、电机保护模块和备自投模 块相连接。3. 根据权利要求1所述的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，其特征在于， 所述的装置还包括开出模块，所述的开出模块与所述的中央管理模块相连接。4. 根据权利要求1所述的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，其特征在于， 所述的备自投模块包括备自投模拟量采集单元、开关量采集单元、运算处理器、存储芯片、 看门狗芯片和输出控制电路，所述的输出控制电路连接于运算处理器和所述的电源模块之 间，所述的运算处理器的输入端连接所述的备自投模拟量采集单元和开关量采集单元。5. 根据权利要求1所述的基于AD采样的变压器冷却器精确智能控制装置，其特征在于， 各个所述的电机保护模块包括中央处理器、多路AD采样通道、前置滤波电路、光电隔离开入 电路和继电器开出电路，所述的中央处理器的输入端通过所述的多路AD采样通道、前置滤 波电路与所对应的冷却器的电机相连接，所述的中央处理器的输入端还与光电隔离开入电 路相连接，所述的中央处理器的输出端与继电器开出电路相连接。
【文档编号】G05B19/042GK205620746SQ201620410501
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】刘志远, 梁守硕, 于晓军, 邹洪森, 岑登青, 杨晨, 安燕杰, 陈瑞, 宋靖宁, 陈昊阳, 陆洪建, 唐鑫, 杨稼祥, 王宏丽, 赵健, 叶在福, 姜健琳, 尹浙洪
【申请人】国网宁夏电力公司检修公司, 上海泽鑫电力科技股份有限公司