专利名称：一种变压器冷却器的智能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变压器冷却器的智能控制装置。
背景技术：
变压器运行中整体温度变化受变压器损耗和环境气温的影响。变压器负
载越大，则损耗越大，变压器的温升就越高；负载变化越大，变压器的温度 变化随天气变化及用电负荷增长就越快，变压器的温升变越高；即使在同一 天，由于昼夜温度的变化和负荷峰谷差的变化叠加，更是造成变压器温度大 幅度变化的一个主要因素。由于以上原因，造成变压器温度在不断变化，从 而影响到变压器的长期安全运行。变压器的温度过高会加速绝缘老化，縮短 变压器的使用寿命。因此当变压器油温升高时，变压器所需的冷却容量也将 增大；而当变压器油温降低时，变压器所需的冷却容量也将减小。为了使变 压器温度能保持在一个合理的范围内，变压器冷却系统控变逻辑有"手动" 和"自动"控制方式。控制对象为片式、管式散热器的冷却器，包括风扇电 机和油泵电机的电源控制。
现有变压器的冷却方式，主要有以下几种(1) 220kV以上强油风冷冷 却器(YF型)。其"自动"控制方式可分为"工作"、"辅助"和"备用"三种 状态。当变压器顶层油温达到65'C时自动投入辅助冷却器，下降至55'C时退 出。当"工作"、"辅助"状态运行的冷却器组发生故障时，自动投入"备用" 状态的冷却器组。根据外部环境温度的负荷情况，可以手动选择调整几组冷 却器的工作状态，变压器运行过程中一般均设置至少一组冷却器运转。(2) 220kV强油片式散热器风冷冷却器(PC型)。其没有独立属于各冷却器的风扇 和油泵，工作状态为"自冷"、"风冷"和"强油风冷"三种。(3) 110kV风 冷却器(散热器)。以上冷却方式的控制存在如下缺点①冷却器的冷却容量不能够平滑连 续变化，只能分级调整，变化比较单一，不够灵活，不能适应厂、电站日益 发展的智能化控制的需要。因为辅助冷却器投入是以油面温度控制器、绕组 温度控制器或电流继电器的接点信号来控制的。由于元件接点的有限性，因 此一般只将辅助冷却器的控制分为启/停两种状态。②冷却器分组投入或切除 时，会导致控制系统故障，甚至会导致变压器不必要的跳闸。同时还会产生 较大的启动电流，在变压器油中产生较大的涌流，有时甚至会造成变压器的 气体继电器误动作而导致变压器的不必要跳闸，特别是在冷却器频繁投切时， 情况会更坏。另外，冷却器的不对称启/停，也会造成较大的油流涌动，而这 同样会使变压器的气体继电器误动作；③运行在"辅助"和"备用"位置的
冷却装置投入和退出运行，将造成变压器内温度的局部差异。为了保证变压 器油温的均匀，目前采取的解决方案通常是将工作冷却器置于变压器的对称 位置，但当辅助冷却器与备用冷却器启动时又会造成新的不均匀，对于非导
向型变压器冷却系统不可避免地会产生局部油温异常情况;④冷却器按辅助、 工作、备用分组后，各组运行时间会出现严重不均衡的现象。由于它们功能 的不同，处于各个位置的冷却器的运行时间也不相同，运行时间长短排序依 次为处于工作、辅助、备用状态的冷却器。为了改善这一情况，每隔一段时 间将各个冷却器的工作状态进行手动转换。这样就无法满足无人值守的要求; ⑤冷却器在运行时耗能较高，并且冷却器的运行噪声也较大且很难再进一步 降低。以变压器最常见的冷却器配置250kWX4组为例，为保证正常工作时 温升要求， 一般将两组冷却器设为工作状态， 一组辅助、 一组备用。正常情 况下，因为冷却器是分级启动，因此冷却器的效率总是富裕，特别是在负荷 或环境温度变低从而导致变压器油温降低时，这两组冷却器不但有导致油温 过低的负面作用，从而增加了不必要的耗能和噪声。⑥冷却器油泵的高速运 转会导致油流静电现象的加重。在强迫油循环的大型电力变压器中，由于变 压器油流过绝缘纸及绝缘纸板的表面时，会发生油流带静电现象(油流带电)， 它是威胁超高变压器运行安全的重要因素。发明内容
本实用新型为了解决现行变压器冷却器的控制方式存在的缺陷，提供了
一种采用PLC控制器与变频器相结合的XBKP-PB(片式散热器用)和 XBKF-PB (强油循环冷却器用)新型智能变压器冷却器控制系统。
为达到以上目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的 一种变压器冷却器的智能控制装置，包括一个设于控制室内的上位机、 一个设于控制柜中的可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器中集成有主机 模块CPU、模拟量输入模块和模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输 出模块，所述可编程逻辑控制器通过主机模块CPU上的通信接口与上位机双 向信号连接，其特征在于，所述模拟量输入模块接收来自变压器油面温度控 制器的油温输入信号；所述开关量输入模块接收来自变压器冷却器的运行信 号；所述开关量输出模块通过一个变频器对变压器冷却器的执行机构输出控 制信号；所述模拟量输出模块通过该变频器对变压器冷却器的执行机构输出 运行频率调节信号。
上述方案中，当变压器冷却器的执行机构采用油泵与风机时；其油泵与 风机各配置一台专用变频器。
与现有技术相比，本实用新型的智能控制系统具有如下优越性 ①冷却器控制实现了智能控制，自动适应、自动跟随和无级调速；②平 滑启动、消除了启动时冲击电流和油流涌动、保证了变压器的正常运行；③ 增加冷却器的运行寿命、降低了维修成本；④改善了变压器油温的不均衡情 况，降低了油流静电事故的可能性；⑤节能作用明显；⑥降低噪声；⑦有利 于以后控制功能的扩展。
图1为本实用新型控制系统功能结构框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。如图1所示的变压器冷却智能控制系统，包括控制室、控制柜和被控变
压器。其中控制柜中用可编程逻辑控制器1 (PLC)作为变压器冷却装置的 控制部分。PLC除主机模块2 (CPU)夕卜，还配置了模拟量输入模块3、模 拟量输出模块4、开关量输入模块5、开关量输出模块6和相应的与控制室中 的上位机通讯用的RS485接口 7。模拟量输入模块3主要输入来自变压器油 面温度控制器的4mA-20mA温度信号；开关量输入模块5输入来自变压器冷 却器的运行信号，主要运行信号的量为两路主电源接触器的辅助触点、选 择开关接点、各油泵、风机的开关副接点、反映各风机运行状态的变频器工 况信号；开关量输出模块6通过变频器8输出控制各油泵及风机开关的输出 设备；模拟量输出模块4给变频器8输出频率调节信号。由于变压器冷却器 的油泵和风机的控制逻辑不一致，可采用风机、油泵专用变频器来作变速执 行装置。所以每组冷却器的油泵与风机各配置了一台变频器。
根据变压器和冷却装置的运行状况，由PLC及时对变频器的输出频率进 行调整。在变压器运行过程中，当变压器负荷降低/升高时，由于变压器损 耗也要随之降低/升高，损耗产生的热功率因此也要减小/增大，变压器温 升的变化可以通过安装在变压器上的油面温度控制器将此温度信号通过模拟 量输入模块3反馈到PLC,经PLC的CPU处理后；通过模拟量输出模块4 输出给变频器8频率调节信号，从而降低/升高安装在冷却器上的油泵电动 机和风扇电动机的转速，以调低/升高冷却器的冷却容量，从而使变压器维 持在一定的温升范围内稳定运行。但要注意的是，当变频器8输出频率升高 时，其上限频率不能高于风机或油泵的额定工作频率；当变频器输出频率降 低时，为了保证油泵最小扬程、压力或流量的要求及油流继电器能正常工作 和兼顾效率，频率不能降得过低。
当运行中某台油泵或风机发生故障停运时，PLC调升其余变频器输出频 率，以保持整个冷却器功率不变，直至故障油泵或风机恢复正常运行。
权利要求1、一种变压器冷却器的智能控制装置，包括一个设于控制室内的上位机、一个设于控制柜中的可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器中集成有主机模块CPU、模拟量输入模块和模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块，所述可编程逻辑控制器通过主机模块CPU上的通信接口与上位机双向信号连接，其特征在于，所述模拟量输入模块接收来自变压器油面温度控制器的油温输入信号；所述开关量输入模块接收来自变压器冷却器的运行信号；所述开关量输出模块通过一个变频器对变压器冷却器的执行机构输出控制信号；所述模拟量输出模块通过该变频器对变压器冷却器的执行机构输出运行频率调节信号。
2、 如权利要求1所述的变压器冷却器的智能控制装置，其特征在于， 当变压器冷却器的执行机构同时采用油泵与风机时；其油泵与风机各配置一 台专用变频器。
专利摘要本实用新型公开了一种变压器冷却器的智能控制装置，包括一个设于控制室内的上位机、一个设于控制柜中的可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器中集成有主机模块CPU、模拟量输入模块和模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块，所述可编程逻辑控制器通过主机模块CPU上的通信接口与上位机双向信号连接，其特征在于，所述模拟量输入模块接收来自变压器油面温度控制器的油温输入信号；所述开关量输入模块接收来自变压器冷却器的运行信号；所述开关量输出模块通过一个变频器对变压器冷却器的执行机构输出控制信号；所述模拟量输出模块通过该变频器对变压器冷却器的执行机构输出运行频率调节信号。
文档编号H01F27/12GK201256048SQ20082002926
公开日2009年6月10日 申请日期2008年6月3日 优先权日2008年6月3日
发明者职迎安, 瑜 马 申请人:中国西电电气股份有限公司