一种主变绕组与油流温差的最优智能控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种主变绕组与油流温差的最优智能控制系统，包括油流循环系统、变频制冷系统、主变绕组在线测温装置、变压器油在线测温装置、传感装置和控制模块，所述油流循环系统包括变压器油、主变本体、变频油泵和蒸发器的变压器油流程，所述变频制冷系统包括冷媒介质、变频制冷压缩机和蒸发器的冷媒介质流程，所述变压器油循环流动到蒸发器中与冷媒介质进行热交换，所述主变绕组在线测温装置和变压器油在线测温装置均安装在主变本体上并电性连接于传感装置，所述传感装置、变频油泵和变频制冷压缩机电性连接于控制模块。本实用新型具有安全可靠、运行高效、能耗低、维护工作少等优点，是主变运行的革命性创新。
【专利说明】一种主变绕组与油流温差的最优智能控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种主变绕组与油流温差的最优智能控制系统。
【背景技术】
[0002]传统主变运行的冷却控制方式主要为强制风冷运行控制和水冷运行控制两种，自然风冷不存在冷却控制。水冷控制虽然冷却运行控制范围较大、运行经济、效率也高，但冷却系统中若发生冷却水向主变渗漏现象，哪怕是微小渗漏，也将导致严重后果。因此，现绝大多数主变的冷却控制运行都采用强制风冷控制方式，而强制风冷控制系统因空气热焓低、温差小，并受环境温度的影响，使得主变冷却效率低，主变运行冷却控制范围很小，且采用强制风冷运行方式的主变，存在设备体积庞大、运行和制造成本高、用油量多、维护量大等诸多缺点。
[0003]主变运行中随着负荷增加，其绕组电流增大，绕组的发热量也随之增加，此时主变内的油流对绕组进行冷却，油流自身被加热，并通过外接的冷却控制系统冷却后再回到主变中冷却绕组，循环往复，以保证主变安全运行，否则主变将烧毁。在不影响流动情况下，油温越低对主变运行越有利，但过低的油温，会使运行成本大幅上升。因此，有必要设计一种将主变绕组与油流温差智能动态控制在最优平衡点的系统和方法。
实用新型内容
[0004]为了克服现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种安全可靠、运行高效、能耗低、维护工作少且经济运行的主变绕组与油流温差的最优智能控制系统。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种主变绕组与油流温差的最优智能控制系统，包括油流循环系统、变频制冷系统、主变绕组在线测温装置、变压器油在线测温装置、传感装置和控制模块，所述油流循环系统包括主变本体、冷油进油阀、热油出油阀、变频油泵和蒸发器的变压器油流程，所述主变本体内盛装有对绕组进行冷却的变压器油，所述变频制冷系统包括冷媒介质、变频制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器的冷媒介质流程，所述变压器油循环流动到蒸发器中与冷媒介质进行热交换，所述主变绕组在线测温装置和变压器油在线测温装置均安装在主变本体上，所述主变绕组在线测温装置和变压器油在线测温装置电性连接于传感装置，所述传感装置、变频油泵和变频制冷压缩机电性连接于控制模块。
[0006]进一步的，所述冷油进油阀安装在主变本体上部的冷油进口处，所述热油出油阀安装在主变本体下部的热油出口处，所述油泵将热变压器油从热油出口输送至蒸发器的变压器油流程，所述热变压器油被蒸发器的冷媒介质流程中包围在变压器油流程周围的冷媒介质冷却后，从冷油进口回流到主变本体内。
[0007]进一步的，所述蒸发器的冷媒介质流程出口连接变频制冷压缩机的进口，所述变频制冷压缩机的出口连接冷凝器的进口，所述冷凝器的出口通过节流阀连接蒸发器的冷媒介质流程进口。[0008]进一步的，所述控制模块包括信号接收单元、分析运算单元和执行单元。
[0009]进一步的，所述控制模块为PLC或单片机。
[0010]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:由于采用智能变频动态控制，冷却控制范围大，实现了主变绕组与油流温差的最优运行方式，大幅减少主变铜损和铁损，极大改善主变运行状况，始终保持主变高效环保运行，并更加安全可靠，且能减少设备制造成本和设备体积、减少用油量、延长主变使用寿命以及减少维护等优点，是主变制造和运行方式的革命性创新，与现有主变的制造和运行方式相比，本实用新型有着无法拟比的巨大优势。
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型实施例的主变绕组浸泡在变压器油中被冷却示意图。
[0013]图2为本实用新型实施例的变压器油流冷却循环示意图。
[0014]图3为本实用新型实施例的变频制冷系统工作示意图。
[0015]图4为本实用新型实施例的主变绕组与油流温差的最优智能控制工作流程示意图。
[0016]图5为本实用新型实施例的控制模块自动控制主变绕组与油流最优温差运行原理方框示意图。
[0017]图中:1_绕组，2-变压器油，3-主变绕组在线测温装置，4-变压器油在线测温装置，5-热油出油阀，6-变频油泵，7-变频油泵出油阀，8-油流进蒸发器的变压器油流程，9-蒸发器的变压器油流程，10-油流出蒸发器的变压器油流程，11-冷油进油阀，12-变频制冷压缩机，13-冷凝器进口，14-冷凝器，15-冷却风机，16-冷凝器出口，17-节流阀，18-蒸发器，19-蒸发器的冷媒介质流程，20-冷媒介质出蒸发器至变频制冷压缩机进口的流程，21-主变本体，22-油枕。
【具体实施方式】
[0018]如图1飞所示，一种主变绕组与油流温差的最优智能控制系统，包括油流循环系统、变频制冷系统、主变绕组在线测温装置3、变压器油在线测温装置4、传感装置和控制模块，所述油流循环系统包括主变本体21、冷油进油阀11、热油出油阀5、变频油泵6和蒸发器的变压器油流程9，所述主变本体21内盛装有对绕组I进行冷却的变压器油2，所述变频制冷系统包括冷媒介质、变频制冷压缩机12、冷凝器14、节流阀17和蒸发器的冷媒介质流程19，所述变压器油2循环流动到蒸发器18中与冷媒介质进行热交换，所述主变绕组在线测温装置3和变压器油在线测温装置4均安装在主变本体21上，所述主变绕组在线测温装置3和变压器油在线测温装置4电性连接于传感装置，所述传感装置、变频油泵6和变频制冷压缩机12电性连接于控制模块。
[0019]在本实施例中，所述冷油进油阀11安装在主变本体21上部的冷油进口处，所述热油出油阀5安装在主变本体21下部的热油出口处，所述变频油泵6的出口安装有变频油泵出油阀7，所述变压器油2冷却主变绕组I由于电流作用产生的热量，主变负荷越高，其绕组I通过的电流也越大，发热量越大，反之亦然；所述油泵将热变压器油2从热油出口输送至蒸发器的变压器油流程9，所述热变压器油2被蒸发器的冷媒介质流程19中包围在变压器油流程周围的冷媒介质冷却后，从冷油进口回流到主变本体内，通过预定流量和温度的油流来冷却主变绕组1，使绕组I始终与冷却油流保持一最优温差值，实现主变以最佳状况运行。
[0020]在本实施例中，所述蒸发器的冷媒介质流程19出口连接变频制冷压缩机12的进口，所述变频制冷压缩机12的出口连接冷凝器14的进口，所述冷凝器14的出口通过节流阀17连接蒸发器的冷媒介质流程19进口，所述冷媒介质可以是SF6等。其中，所述冷凝器14为风冷凝器14，即由冷却风机15进行强制吹风冷却，当然冷凝器14还可以是水冷凝器14，由于冷凝器14中是冷媒介质间接换热，因此万一冷却水渗漏也与主变油流无关等。所述蒸发器的变压器油流程9和冷媒介质流程是两个互相隔离的介质流程部分，变压器油流介质在蒸发器18中走变压器油流程，冷媒介质在蒸发器18中走冷媒介质流程，两个循环系统相互隔离，变压器油2和冷媒介质通过蒸发器18中变压器油流程的侧壁(管壁、板壁或壳壁)进行热传导。
[0021]在本实施例中，所述蒸发器18为盘管式，即变压器油流程为盘管式的管程，冷媒介质流程为盘管式的壳程。当然，所述蒸发器18还可以是列管式、板式、夹套式等其中的任何一种:当蒸发器18为列管式时，则变压器油流程为列管式的管程，冷媒介质流程为列管式的壳程；当蒸发器18为板式时，则变压器油流程为油流板槽组，冷媒介质流程为冷媒板槽组，所述冷媒板槽组的每个冷媒板槽与油流板槽组的每个油流板槽交错重叠；当蒸发器18为夹套式时，可以将主变本体21内腔作为变压器油流程，在主变本体21外壳上焊接夹套作为冷媒介质流程。
[0022]在本实施例中，所述控制模块可以是PLC、单片机或其它形式的微机处理器，所述控制模块包括信号接收单元、分析运算单元和执行单元，所述接收单元接收到传感装置(温度传感器)发来的主变绕组I和主变内变压器油2各自的温度信号后，由分析运算单元进行智能实时分析运算并发出控制指令，所述执行单元根据控制指令能在不同的主变负荷段进行自动控制制冷系统的工作、自动控制冷却油的循环量，以保证主变在不同负荷段内都能与冷却油流在最优的温差下运行。
[0023]在本实施例中，该主变绕组与油流温差的最优智能控制系统的控制方法，按以下步骤进行:
[0024](I)开启油流循环系统中的热油出油阀5、冷油进油阀11、蒸发器的变压器油流程9和变频油泵6，此时变压器油2开始循环流动；
[0025](2)开启变频制冷系统中的冷凝器14、节流阀17、蒸发器的冷媒介质流程19和变频制冷压缩机12,开始制冷工作；
[0026](3)开启控制模块，主变绕组在线测温装置3和变压器油在线测温装置4分别实时测量主变绕组I温度和主变本体21内的油流温度，传感装置将主变绕组在线测温装置3和变压器油在线测温装置4传来的在线温度数据分别转变为数字信号，控制模块根据传感装置传来的两组数字信号进行智能分析运算，并根据不同负荷段发出不同指令对变频制冷压缩机12和变频油泵6进行智能控制，使得主变绕组I与油流温度始终保持在最优的温差状态下运行。
[0027]在步骤(2)中，所述变频制冷系统的运行方法如下:开启变频制冷压缩机12，变频制冷压缩机12将从蒸发器的冷媒介质流程19出来的低压冷媒气体压缩成高压高温冷媒气体；经变频制冷压缩机12压缩后的高压高温冷媒气体进入冷凝器14中，由冷却风机15强制吹风冷却，将高压高温冷媒气体冷凝为高温冷媒液体；高温冷媒液体经节流阀17节流减压降温后在蒸发器的冷媒介质流程19中大量吸收变压器油流程内热变压器油2的热量而蒸发成低压冷媒气体，低压冷媒气体又输送至变频制冷压缩机12中压缩，以此反复循环。
[0028]在步骤(2)中，从冷凝器14出来的高温冷媒液体经节流阀17流至蒸发器的冷媒介质流程19，此时由于体积突然扩大而导致部分高温冷媒液体转变为低压冷媒气体，液体蒸发成气体的过程中会大量吸热而使得其它高温冷媒液体温度急剧下降，温度下降后的低温冷媒液体与蒸发器的变压器油流程9内流动的热变压器油流通过侧壁进行热交换，吸热后全部蒸发成低压冷媒气体，并回至变频制冷压缩机12，进行下一轮换热循环。
[0029]在步骤(3)中，当主变运行负荷大，绕组I温度升高时，控制模块自动控制变频制冷压缩机12频率增加，增大出力，同时自动控制变频油泵6的频率增加，增大油流循环量；当主变运行负荷减少，绕组I温度降低时，以上自动控制反之；当绕组I温度与油流温度的差值在设定范围内时，变频制冷压缩机12停止工作，变频油泵6以最低负荷运行(可以是多台变频油泵6中仅轮流开一台并以最低负荷运行)。
[0030]本实用新型实施例中未述部分为现有技术，且以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种主变绕组与油流温差的最优智能控制系统，其特征在于:包括油流循环系统、变频制冷系统、主变绕组在线测温装置、变压器油在线测温装置、传感装置和控制模块，所述油流循环系统包括主变本体、冷油进油阀、热油出油阀、变频油泵和蒸发器的变压器油流程，所述主变本体内盛装有对绕组进行冷却的变压器油，所述变频制冷系统包括冷媒介质、变频制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器的冷媒介质流程，所述变压器油循环流动到蒸发器中与冷媒介质进行热交换，所述主变绕组在线测温装置和变压器油在线测温装置均安装在主变本体上，所述主变绕组在线测温装置和变压器油在线测温装置电性连接于传感装置，所述传感装置、变频油泵和变频制冷压缩机电性连接于控制模块。
2.根据权利要求1所述的主变绕组与油流温差的最优智能控制系统，其特征在于:所述冷油进油阀安装在主变本体上部的冷油进口处，所述热油出油阀安装在主变本体下部的热油出口处，所述油泵将热变压器油从热油出口输送至蒸发器的变压器油流程，所述热变压器油被蒸发器的冷媒介质流程中包围在变压器油流程周围的冷媒介质冷却后，从冷油进口回流到主变本体内。
3.根据权利要求1所述的主变绕组与油流温差的最优智能控制系统，其特征在于:所述蒸发器的冷媒介质流程出口连接变频制冷压缩机的进口，所述变频制冷压缩机的出口连接冷凝器的进口，所述冷凝器的出口通过节流阀连接蒸发器的冷媒介质流程进口。
4.根据权利要求1所述的主变绕组与油流温差的最优智能控制系统，其特征在于:所述控制模块包括信号接收单元、分析运算单元和执行单元。
5.根据权利要求1或4所述的主变绕组与油流温差的最优智能控制系统，其特征在于:所述控制模块为PLC或单片机。
【文档编号】H01F27/12GK203746611SQ201420112324
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】林晓铭, 张孔林, 宋仕江, 周玮, 施广宇, 张和斌, 郑东升, 郑良根, 连鸿松, 林舒妍, 郑孝章, 林莉 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司南平供电公司, 国网福建省电力有限公司邵武市供电公司, 林晓铭, 林舒妍