一种变压器强油风冷的智能控制方法与流程

本发明涉及变压器温度控制技术领域，具体为一种变压器强油风冷的智能控制方法。

背景技术：

强油循环变压器在电网中的数量日益增多，并在电网运行中发挥着重要的作用，目前国内220kv及以上变电所的变压器一般均采用强油风冷的冷却方式。由于冷却效率较自然循环的油浸风冷变压器高，因此变压器的体积小，节约材料，经济性好，也为发展超大容量变压器提供了方便。

目前我国大型电力变压器的风冷装置配备情况是：根据容量的大小，配备数组风冷装置，每组风冷装置由一台油泵和三到四台风机组成。运行时一般要求一台备用(风机故障时可自动投入运行)，一台辅助(负荷电流大于70ie，或上层油温高于某一定值时投入运行)，其余所有冷却器在变压器投入运行时全部投入。此配置不能根据油温的变化实时调整冷却器投入组数，有不足之处。

目前国内外变压器的冷却方式主要有四种，即自然油循环自冷散热，自然油循环风冷散热、强迫油循环风冷散热和强迫油循环水冷散热。第一种冷却方式自然油循环自冷散热主要是小型配电变压器采用，不涉及风冷控制问题。第四种冷却方式强迫油循环水冷散热自在个别大型变压器上采用。第二、三种冷却方式是变电站主变广泛采用的散热方式。

自然油循环风冷散热方式是利用变压器绕组及铁心发热后，本体内的油形成对流，油流经散热器后，由冷却风扇吹出的风将热量带走，从而达到散热的目的，这种冷却方式主要用于中小型变压器。强迫油循环风冷散热方式通过油泵的作用，使变压器内的油被迫快速循环，在油流经散热器时，由冷却风扇吹出的风将热量带走，这种冷却方式主要用于大中型变压器。

电力系统中传统的非自冷式大型变压器冷却设备的控制与保护通常采用的是机电逻辑方式回路实现的，其逻辑电路是由各种接触器、热继电器及保险等器件组成的，基本属于20世纪60年代技术水平。由于控制系统是靠机械触点逻辑电路实现，自动化程度低，在电网运行中存在以下几个方面的缺点和不足，如：潜油泵及冷却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，故障率高等，对安全运行带来很多隐患，不能适应当今无人值守变电站的需要。

目前国内外对于油温的采集主要有三种方法：

1)采用以变压器上层油温为散热冷却器启停控制信号的控制回路。国内的变压器通风控制回路大都是以变压器上层油温为通风机启停控制信号。在运行中，当变压器负荷快速增加时，由于热惯性的原因，变压器上层油温需经过较长时间才能反映变压器绕组工况，这往往可能错过及时采取有效措施来降低变压器油温，保护变压器的机会，而且，回路本身也容易发生故障。

2)利用“热模拟”方法的测量变压器油温的方法。由于来间接测量变压器的绕组温度比较困难，所谓“热模拟”就是采用从变压器套管型电流互感器取得的与负荷电流成正比的附加电流流经复合变送器内附设的电热元件，产生温升，绕组温度计就是利用附加电流在电热元件上所产生的正比于负荷电流的附加温升，叠加到变压器上层油温上，从而获得变压器的绕组温度，进行监视，进而控制变压器散热冷却器的运行。资料显示，“热模拟”技术只能获得静态条件下的变压器绕组平均温度，经现场运行变压器绕组温度计状况的统计，产品的选型，工作电流的设置，环境温度的变化，温度计座结构等因素都会影响绕组温度计的“热模拟”准确度。如果没有具备“热模拟”的一些必要条件，将得到与实际情况出入很大的热点温度，对运行控制豪无意义。

3)利用变压器上层油温预控变压器冷却方式。此种方法以现有的变压器上层油温作为唯一的测量输入量，利用单片机技术，对测得的变压器油温进行处理，并预测变压器未来可能达到的油温值，进而做出对变压器散热冷却方式的对策。利用工业测控领域广泛应用的单片机技术，可以较好的解决变压器油温控制的问题。

传统风冷控制系统由于数据采集的局限性，一般采用固定的“运行”、“辅助”、“备用”模式对风机组的控制，或采用奇偶数组控制模式控制风机组的启停，控制模式固定单一，不利于节能和设备的有效利用。目前大型变压器风冷控制系统的风机自动投切原理时，设定固定的温度阀值，变压器启动后投入“工作”冷却器。当以上各组冷却器出现故障时，投入“备用”冷却器。这种控制方法有一个很大的缺陷：当变压器油温在设定的温度阀值附近波动时，将造成冷却器的频繁投切。

技术实现要素：

为解决现有技术中传统风冷控制系统控制模式固定单一，而风机自动投切时不能精准控制的缺陷，本发明提供了一种变压器强油风冷的智能控制方法，实现的目的为，解决了现有技术中存在不利于节能和设备的有效利用，而且风冷装置频繁投切的问题。通过本发明的方法，可以为大型电力变压器的冷却系统提供一整套完善的监测、控制、保护与管理分析源程序，且让变压器冷却控制样机满足数字化变电站的技术要求，为变压器的长期安全稳定运行提供有效保障。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种变压器强油风冷的智能控制方法，包括以下步骤：

步骤a：程序开始，进行初始化，随后转入循环运行主程序；

步骤b：对变压器上层油温进行采样并进行处理；

步骤c：对步骤b中采样温度进行判断；

步骤d：若步骤c判断后的油温大于上限温度，风机自动投切子程序1；若步骤c判断后的油温小于上限温度，风机自动投切子程序2；

步骤e：将温度信号与运行程序送与液晶屏显示，接收键盘输入功能；

步骤f：将当前变压器上层油温与风机运行情况通过远程通讯程序发送给上位机；

步骤g：结束当前程序，返回步骤b。

通过远程通讯程序发送给上位机，从而达到变压器风冷装置运行状态的监测，全面满足数字化变电站通讯的要求，通过接收键盘输入功能，实现了对变压器风冷装置的实时控制。

优选的，所述步骤d中风机自动投切子程序1的控制方法如下：投入累计停止时间最长的风机组，延时一定的时间后，检查是否有风机故障，当风机发生故障时，投入累计停止时间较长的风机组；当变压器顶层油温低于油温下限时，切除累计运行时间最长的风机组，延时一定的时间，若变压器顶层油温仍低于油温下限则继续切除下一组累计运行时间最长的风冷装置，依次切除到最后一组风冷装置。在满足变压器主绝缘及铁芯温度控制要求的情况下，实现冷却装置的节能运行。

优选的，所述步骤d中风机自动投切子程序2的控制方法如下：当变压器处于过负荷或者绕组超温状态时，将会投入所有处于自动状态的未运行的风机组，在此过程中，如有投入运行的风机发生故障，切除故障风机组，在这过程中若变压器不处于过负荷或者绕组超温状态时，切除因绕组超温而投入的风机组；当变压器未处于过负荷或者绕组超温状态时，不投切。根据变压器实际负载状况，决定投入工作冷却样机数量，达到节能目的。

优选的，所述步骤d中风机自动投切子程序1与风机自动投切子程序2中投切风机根据单片机综合投切处理方法启动相应的风机组，单片机综合投切处理的控制方法如下：判断程序中是否需要投切风机，若需要投入电机，则投入累计停止时间最长的风机组，并对投入的风机开始计时累计运行时间，若需要切出风机，则切除累计运行时间最长的风机组，并对切除的风机开始计时累计停止时间，若无投切风机以及在切投后判断当前是否有超时运行的风机，若有则切除超时运行的风机并及时累计停止时间。可自动按轮次投入相应风机，减少冲击电流，改善油流带电现象，有效的避免风机的频繁投切的问题，各组风机达到均衡使用，延长风机使用寿命。

优选的，所述累计运行时间表示风机组每次投入运行的时间，从风机组投入运行开始计时，退出运行计时被清零，重新投入运行后重新开始计时；所述累计停止时间表示风机组每次退出运行的时间，从风机组退出运行开始计时，风机组投入运行时计时被清零，重新退出运行后重新开始计时。

优选的，所述步骤b中对变压器上层油温进行采样是通过温度传感器采集温度信息。通过温度传感器实时采样主变工作温度，实现温度的精确在线控制，改变原来温度继电器接点的简单控制方式，因为实时采样变压器工作温度，可以实现类似保护返回系数的裕度控制，防止出现频繁投切现象，达到节能及延长电机使用寿命目的。

优选的，所述风机由固态继电器进行控制投切。

优选的，所述步骤d中风机均出现故障时，变压器停止工作。

本发明采用上述技术方案，本发明包括以下有益效果：该种变压器强油风冷的控制方法，一方面根据变压器顶层油温，对变压器风机进行投切控制，根据油温的变化实时调整风机投入组数，及时有效的控制油温；另一方面根据变压器负荷、绕组温度对变压器风机的投切进行控制，及时采取有效措施来降低变压器油温，保护变压器的安全；同时根据风机累计运行时间和累计停止时间进行投切风机，可自动按轮次投入相应风机，减少冲击电流，改善油流带电现象，有效的避免风机的频繁投切的问题，各组风机达到均衡使用，延长风机使用寿命，利于节能和设备的有效利用，能够更有效的保护设备安全；同时通过远程通讯程序发送给上位机，从而达到变压器风冷装置运行状态的监测，适应变电所综合自动化与变电所无人值班的要求，全面满足数字化变电站通讯的要求。

附图说明

图1为本发明主流程图；

图2为本发明子程序1流程图；

图3为本发明子程序2流程图；

图4为本发明单片机综合投切处理流程图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例一：一种变压器强油风冷的智能控制方法，其流程图参照图1所示，包括以下步骤：

步骤a：程序开始，进行初始化，随后转入循环运行主程序；

步骤b：对变压器上层油温进行采样并进行处理；

步骤c：对步骤b中采样温度进行判断；

步骤d：若步骤c判断后的油温大于上限温度，风机自动投切子程序1；若步骤c判断后的油温小于上限温度，风机自动投切子程序2；

步骤e：将温度信号与运行程序送与液晶屏显示，接收键盘输入功能；

步骤f：将当前变压器上层油温与风机运行情况通过远程通讯程序发送给上位机；

步骤g：结束当前程序，返回步骤b。

通过远程通讯程序发送给上位机，与变压器在线监测系统共同建立变压器在线检修管理数据库平台，使得变压器的运行维护更加科学与实时，可以为大型电力变压器的冷却系统提供涵盖电源监测与切换、风机策略控制整套综合自动化系统，为变压器的长期安全稳定运行提供有效保障，同时全面支持数字化变电站接入要求，使得成为数字化变电站有机组成部分。

子程序1、子程序2的流程图参照图2、图3所示，单片机综合投切处理流程图参照图4所示，步骤d中风机自动投切子程序1的控制方法如下：投入累计停止时间最长的风机组，延时一定的时间后，检查是否有风机故障，当风机发生故障时，投入累计停止时间较长的风机组；当变压器顶层油温低于油温下限时，切除累计运行时间最长的风机组，延时一定的时间，若变压器顶层油温仍低于油温下限则继续切除下一组累计运行时间最长的风冷装置，依次切除到最后一组风冷装置。根据变压器上层油温自动控制风机的投入，实现风机的节能运行。

步骤d中风机自动投切子程序2的控制方法如下：当变压器处于过负荷或者绕组超温状态时，将会投入所有处于自动状态的未运行的风机组，在此过程中，如有投入运行的风机发生故障，切除故障风机组，在这过程中若变压器不处于过负荷或者绕组超温状态时，切除因绕组超温而投入的风机组；当变压器未处于过负荷或者绕组超温状态时，不投切。根据负荷或者绕组状态及时进行降温处理，避免变压器油温上升。

步骤d中风机自动投切子程序1与风机自动投切子程序2中投切风机根据单片机综合投切处理方法启动相应的风机组，单片机综合投切处理的控制方法如下：判断程序中是否需要投切风机，若需要投入电机，则投入累计停止时间最长的风机组，并对投入的风机开始计时累计运行时间，若需要切出风机，则切除累计运行时间最长的风机组，并对切除的风机开始计时累计停止时间，若无投切风机以及在切投后判断当前是否有超时运行的风机，若有则切除超时运行的风机并及时累计停止时间。采集变压器顶层油温及负荷等参数，按风机累积运行时间自动均衡投切风机的控制方法来实现风机的自动控制。可自动按轮次投入相应风机，减少冲击电流，改善油流带电现象，有效的避免风机的频繁投切的问题，各组风机达到均衡使用，延长风机使用寿命。

累计运行时间表示风机组每次投入运行的时间，从风机组投入运行开始计时，退出运行计时被清零，重新投入运行后重新开始计时；所述累计停止时间表示风机组每次退出运行的时间，从风机组退出运行开始计时，风机组投入运行时计时被清零，重新退出运行后重新开始计时。可实现了均衡的投入风机，避免了单个风机的的频繁投切问题，有利于延长风机使用寿命。

步骤b中对变压器上层油温进行采样是通过温度传感器采集温度信息。实时采样变压器工作温度，结合变压器运行状态，预测变压器未来可能达到的油温值，进而做出对变压器散热冷却方式的对策。

风机由固态继电器进行控制投切。

步骤d中风机均出现故障时，变压器停止工作，有效的保护了变压器的安全。

以500kv三相变压器为例，将变压器的8个风冷装置分成4组，4组风冷装置不再严格按照“正常”、“辅助”、“备用”来分组，而是按各组累计运行时间或累计停止时间的长短分组，投入时优先投入累计运行时间短的风冷装置，切除时优先切除累计运行时间长的风冷装置。工作时，通过温度传感器采集变压器上层油温，判断油温是否达到上限温度，若达到上限温度，投入累计停止时间最长的风机组，延时一定的时间后，检查是否有风机故障，当风机发生故障时，投入累计停止时间较长的风机组；当变压器顶层油温低于油温下限时，切除累计运行时间最长的风机组，延时一定的时间，若变压器顶层油温仍低于油温下限则继续切除下一组累计运行时间最长的风冷装置，依次切除到最后一组风冷装置；若未达到上限温度，若当变压器处于过负荷或者绕组超温状态时，投入所有处于自动状态的未运行的风机组，在此过程中，如有投入运行的风机发生故障，切除故障风机组，在这过程中若变压器不处于过负荷或者绕组超温状态时，切除因绕组超温而投入的风机组；当变压器未处于过负荷或者绕组超温状态时，不投切；此时会将变压器上层油温和选择的程序显示在屏幕上，并通过通信程序发送给上位机，从而达到变压器风冷情况的实时监测。

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