变压器智能风冷系统与其控制方法与流程

本发明涉及变压器风冷控制技术领域，具体的说涉及一种变压器智能风冷系统与其控制方法。

背景技术：

传统的变压器风冷控制系统的主电路采用单电源的供电方式，控制组件采用接触器及继电式逻辑控制器，靠机械触点实现对风冷装置的投切，通过热继电器实现保护。传统的变压器风冷控制系统存在控制回路复杂、可靠性低、故障率高、维护工作量大等缺陷。传统的变压器风冷控制系统在控制风冷装置自动投切上的通常做法是：设定固定的温度阀值，变压器油温超过阀值继电器动作，投入“辅助”风冷装置，顶层油温低于设定的阀值将投入的“辅助”风冷装置切除。这种做法的缺点是：当变压器温度在设定温度阀值附近波动时，将造成风冷装置的频繁投切。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种功能完善、易于扩展、便于维护、运行安全可靠的变压器智能风冷系统与其控制方法。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

变压器智能风冷系统，包括微处理器模块、若干风冷装置和电源模块，所述风冷装置包括风机，所述微处理器模块连接有变压器油温传感器、风机电源切换模块、投切保护装置和控制及显示装置，所述投切保护装置包括固态继电器和电动机保护器，所述固态继电器连接有接触器，控制及显示装置包括转换开关、控制面板和显示面板。

作为一种改进：所述微处理器模块连接有遥信采集模块，所述遥信采集模块连接有无线通讯模块，所述无线通讯模块连接有系统主站服务器。

作为一种改进：所述风机电源切换模块包括常用电源、备用电源、常用电源控制断路器和备用电源控制断路器。

作为一种改进：所述风冷装置还包括温湿度调节装置，所述温湿度调节装置包括依次设置的进气口、散热器、增湿器、加热器和出气口，还包括气泵避让管和除湿器，所述散热器与避让管并联设置，所述增湿器与除湿器并联设置，所述进气口与散热器之间设有第一流向控制器，所述第一流向控制器包括两个输出端，其中一个输出端与散热器输入端连接，另一个输出端与避让管输入端连接；所述散热器与增湿器之间设有第二流向控制器，第二流向控制器包括两个输出端，其中一个输出端与增湿器输入端连接，另一个输出端与除湿器输入端连接，所述第二流向控制器输入端与散热器和避让管输出端连接，所述风机设置于出气口。

变压器智能风冷系统控制方法，包括手动、自动、远程、智能、停止五种模式：

手动模式，手动投切风冷装置，对电源模块进行切换操作，手动复位故障信号，所述微处理器模块通过自身编程口将系统相关信息传送到所述显示面板。

自动模式，由微处理器模块实现风冷装置的自动循环投切操作，所述微处理器模块自动计时风冷装置的累计运行时间和累计停止时间，在变压器顶层油温低于油温下限时依次切除累计运行时间最长的风冷装置，在变压器顶层油温高于油温上限时依次投入累计运行时间最短的风冷装置。所述微处理器模块通过自身编程口将系统相关信息传送到所述显示面板。

远程模式，所述微处理器模块定期将变压器油温、风冷装置、两段动力电源的监视信号及断路器的合闸信号，通过所述无线通讯模块传送到系统主站服务器，操作人员可以在主控室或调控中心的系统主站服务器上实现远程投切风冷装置，也可以远程对动力电源进行切换操作或复位故障信号。

智能模式，由微处理器下达指令实现风冷装置的自动循环投切操作，或接收从过系统主站服务器的远程操作，系统信息将同时显示在所述显示面板和远程主站服务器上。

停止模式，风机电源切换装置断开风冷装置的操作电源，设置此模式的目的是，在对风冷装置进行检修时，防止风冷装置意外启动、影响检修工作安全。

由于采用了上述技术方案，本发投切保护模块代替交流接触器控制风冷装置的投切。所述电动机保护器代替热继电器实现对风机电动机的短路、过载、堵转和缺相保护。所述风机电源切换模块对风冷装置提供二路独立电源供电，可由开关选择一路电源为常用电源，一路为备用电源；发生电源故障时，风冷系统会发出电源故障信号并及时投入备用电源，以保证控制系统供电的可靠性。系统可根据变压器油温等环境的变化自动循环投入或退出风冷装置，使变压器油温能保存在设定的温度范围内，也可以利用系统后台服务器实现对风冷装置的远程投切。系统在微处理器程序产生投切决策时，采用有差值裕度投切阀值的控制策略，可以有效避免风冷装置频繁投切的问题。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1为本发明变压器智能风冷系统的结构示意图；

附图2为本发明变压器智能风冷系统中增湿器、除湿器、加热器的连接结构示意图；

附图3为本发明变压器智能风冷系统中流向控制器的结构示意图；

附图4为图3的俯视结构示意图；

附图5为本发明变压器智能风冷系统中挡板的结构示意图；

附图6为本发明变压器智能风冷系统中第一转轴的结构示意图；

附图7为本发明变压器智能风冷系统中第一转轴的使用状态示意图；

附图8为图7中局部A-A的结构示意图。

图中：1-散热器；2-避让管；3-增湿器；4-除湿器；5-加热器；6-第一流向控制器；7-气泵；8-回流管；9-进气口；10-出气口；11-管体；12-沉孔；13-电磁铁；14-第一转轴；15-挡板；16-操作杆；17-第一输出端；18-第二输出端；19-套管；20-插孔；21-磁铁；22-缺口；23-连接部；24-第二转轴；25-圆孔；26-滑槽；27-杆头；28-隔板；29-第二流向控制器；30-第三流向控制器。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2所示，变压器智能风冷系统，包括微处理器模块、若干风冷装置和电源模块，所述风冷装置包括风机，所述微处理器模块连接有变压器油温传感器、风机电源切换模块、投切保护装置和控制及显示装置，所述投切保护装置包括固态继电器和电动机保护器，所述固态继电器连接有接触器，控制及显示装置包括转换开关、控制面板和显示面板。

所述固态继电器可以及时消除电源切换时的电弧，防止所述风冷装置频繁通断给接触器触点造成灼伤。

所述电动机保护器实现对风冷装置的短路、过载、堵转和缺相保护。

所述转换开关提供“手动”“自动”“远程”“智能”“停止”五种位置供选择。

所述显示面板上可以显示电源和风冷装置的各种故障、运行状态以及微处理器模块运行状态等信息。

所述微处理器模块连接有遥信采集模块，所述遥信采集模块连接有无线通讯模块，所述无线通讯模块连接有系统主站服务器。

所述风机电源切换模块包括常用电源、备用电源、常用电源控制断路器和备用电源控制断路器。所述常用电源控制断路器、备用电源控制断路器之间有机械联锁和电气联锁双重保护。

所述风冷装置还包括温湿度调节装置，所述温湿度调节装置包括依次设置的进气口9、散热器1、增湿器3、加热器5和出气口10，还包括气泵7、避让管2和除湿器4，所述散热器1与避让管2并联设置，所述增湿器3与除湿器4并联设置，所述进气口9与散热器1之间设有第一流向控制器6，所述第一流向控制器6包括两个输出端，其中一个输出端与散热器1输入端连接，另一个输出端与避让管2输入端连接；所述散热器1与增湿器3之间设有第二流向控制器29，第二流向控制器29包括两个输出端，其中一个输出端与增湿器3输入端连接，另一个输出端与除湿器4输入端连接，所述第二流向控制器29输入端与散热器1和避让管2输出端连接，所述风机设置于出气口10。

所述散热器1使用散热片散热，所述增湿器3使用超声雾化加湿器，所述加热器5使用电热丝，所述除湿器4使用吸湿剂。

所述进气口9和出气口10上设有过滤网。

所述气泵7设置于进气口9与第一流向控制器6之间，所述加热器5输出端设有第三流向控制器30，所述第三流向控制器30包括两个输出端，其中一个输出端与气泵7输入端通过回流管8连接，另一个输出端与出气口10连接。如果加热器5输出端气体温湿度不能达到要求，则重新进入气泵7。

如图3、4所示，所述第一流向控制器6或第二流向控制器29或第三流向控制器30包括管体11，所述管体11内设有隔板28，所述隔板28端部挡板15，所述挡板15连接有控制挡板15的驱动装置。

如图5所示，所述挡板15设有磁铁21，所述驱动装置包括若干电磁铁13，所述电磁铁13管体11上。

所述管体11为圆形管，所述隔板28将管体11分隔成两个腔体，两个腔体分别连接有第一输出端17和第二输出端18，所述挡板15为半圆形，所述磁铁21设置于挡板15外缘，所述管体11端部设有沉孔12，所述若干电磁铁13设置于沉孔12底面，相邻电磁铁13线圈缠绕方向相反。

所述管体11靠近挡板15的一端连接有套管19，所述套管19作为输入端。

所述驱动装置包括第一转轴14，所述第一转轴14与挡板15固定连接，所述第一转轴14端部设有上缺口22。

可以使用螺丝刀操作缺口22来控制挡板15。

如图6、7和8所示，所述第一转轴14设有插孔20，所述插孔20侧壁设有滑槽26，所述滑槽26上端设有圆孔25，所述圆孔25内转动设置有第二转轴24，所述第二转轴24横截面长度大于宽度，所述第二转轴24横截面可以为椭圆形或长条形，所述长条形边缘为弧形。

所述第二转轴24连接有操作杆16，所述插孔20与缺口22连通，所述操作杆16与第二转轴24连接的一端设置于缺口22内。，所述管体11外侧设有固定槽。

当挡板15到达合适位置时，操作杆16倾斜放倒，落入固定槽中，防止第一转轴14继续转动，所述固定槽的位置与挡板15工作位置对应。

所述操作杆16设有杆头27，所述杆头27外径大于插孔20内径。所述操作杆16外径小于插孔20内径。

所述操作杆16为圆柱形，所述操作杆16连接有连接部23，所述连接部23宽度与缺口22对应。

本实施例中，微处理器模块可以采用intel公司出产E7200微处理器，CPU采用Core 2Duo E720045nm处理器，核心类型为WolfdaleC，一级缓存为每核心32KB数据缓存+32KB指令缓存，二级缓存容量为3MB。内置128KB的一级缓存和64KB的全速二级缓存，具有低成本、低功耗和高性能等优点。风机可以采用浙江中科机电有限公司的BF2-5H4风机。接触器采用的是上海人民电气有限公司出产的65A(LC1)CJX2-6511型交流接触器。微处理器采用RS-485通讯线与遥信采集模块相连，遥信采集模块可采用上海涌纬自控出品的YMD-DD32型遥信模块，此模块具备事件记录存储功能，支持三十二路遥信信号，支持无源干节点，工作电压为交直流220V；无线通讯模块可采用深圳科陆电子出品的GPRS/CDMA公用无线通讯系列产品。无线网络可以采用现有技术中使用的无线网络等，通讯更加方便。

变压器油温自动控制系统的工作过程是：变压器负荷或环境温度等变化引起变压器油温的变化，变压器油温变化通过温度变送器采集送入微处理器模块，微处理器模块根据程序设定的控制策略产生控制风冷装置投切的控制决策，控制决策通过固态继电器、接触器、风机电源切换模块、电动机保护器等控制风冷装置的投切，通过风冷装置的投切控制变压器的油温。现场的控制与显示装置用来确定风冷装置的投切方式选择。

在本系统中，变压器油温为被控量、微处理器模块为控制器、固态继电器、接触器作为执行机构，电动机保护器、风机电源切换模块为保护装置，风冷装置作为被控对象；温度控制器作为变送器，将引起变压器油温变化的变压器负荷、绕组温度和环境温度看作是控制系统的外部扰动。对变压器油温自动控制系统而言，只能使其维持在一个温度范围内，系统在微处理器程序产生投切决策时，采用有差值裕度投切阀值的控制策略，可以有效避免风冷装置频繁投切的问题。

实施例2：

变压器智能风冷系统控制方法，包括手动、自动、远程、智能、停止五种模式：

手动模式，手动投切风冷装置，对电源模块进行切换操作，手动复位故障信号，所述微处理器模块通过自身编程口将系统相关信息传送到所述显示面板。

自动模式，由微处理器模块实现风冷装置的自动循环投切操作，所述微处理器模块自动计时风冷装置的累计运行时间和累计停止时间，在变压器顶层油温低于油温下限时依次切除累计运行时间最长的风冷装置，在变压器顶层油温高于油温上限时依次投入累计运行时间最短的风冷装置。所述微处理器模块通过自身编程口将系统相关信息传送到所述显示面板。

远程模式，所述微处理器模块定期将变压器油温、风冷装置、两段动力电源的监视信号及断路器的合闸信号，通过所述无线通讯模块传送到系统主站服务器，操作人员可以在主控室或调控中心的系统主站服务器上实现远程投切风冷装置，也可以远程对动力电源进行切换操作或复位故障信号。

智能模式，由微处理器下达指令实现风冷装置的自动循环投切操作，或接收从过系统主站服务器的远程操作，系统信息将同时显示在所述显示面板和远程主站服务器上。

停止模式，风机电源切换装置断开风冷装置的操作电源，设置此模式的目的是，在对风冷装置进行检修时，防止风冷装置意外启动、影响检修工作安全。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。