CN105388933A - 一种电力变压器冷却器自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力变压器冷却器自动控制系统，该系统能够对变压器油温进行监测与控制，实现了变压器冷却器依据不同油温的分组投切，延长了冷却器的使用寿命，有较好的经济意义；实现了冷却系统的各种状况，如油温、风扇投切和故障等信息的上传，便于值班员、调度员随时掌握情况。

Description

一种电力变压器冷却器自动控制系统

技术领域

本发明涉及电力领域，特别涉及一种电力变压器冷却器自动控制系统。

背景技术

电力变压器的基本结构部件是由铁心、绕组和绝缘所组成。与此同时，为了保证电力变压器的安全运行，还装设有油箱、冷却装置和保护装置。变压器的冷却装置是将变压器在运行中由损耗所产生的热量散发出去，以保证变压器可以安全正常的运行。

变压器的冷却方式有下列几种：(1)自然风冷却；(2)强迫油循环风冷却；(3)强迫油循环水冷却；(4)强迫油循环导向冷却。

近年，又出现采用单片机或PLC方式的冷却控制系统、变频技术的变压器冷却控制系统。传统的变压器冷却控制装置存在的主要弊端是：(1)冷却器控制回路存在着一定的设计缺陷；(2)温度的硬触点控制引起冷却器频繁起停；(3)冷却器组设定的运行、辅助、备用、停止四种固定状态不能在线调整；(4)继电式开关因腐蚀老化故障率较高；(5)无法与调度自动化通讯，或者虽然可以传送信息，但是由于传输误差很大而使得传输的信息变得没有意义。

发明内容

本发明提供一种电力变压器冷却器自动控制系统，实现了变压器冷却器依据不同油温的分组投切，延长了冷却器的使用寿命。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：

一种电力变压器冷却器自动控制系统，所述电力变压器冷却器自动控制系统由与控制模块信号连接的温度信号采集处理模块、综合投切模块、循环投切模块、故障检测处理模块、输入输出控制模块组成。

进一步地，所述控制模块包括控制器，所述控制器由信号连接的AT89C51单片机、TLC1543A/D转换器、键盘控制芯片、输出模块、通讯模块以及自动复位电路组成。

进一步地，所述AT89C51单片机是Atmel公司生产的一种低功耗，高性能的8位单片机；单片机主要用于控制目的，要求构成的监测控制系统有实时、快速的外部响应，能迅速采集到大量数据，做出逻辑判断与推理后实现对被控制对象的参数调整与控制。

进一步地，所述TLC1543A/D转换器是美国TI公司生产的众多串行A/D转换器。

进一步地，所述键盘控制芯片为16位LED数码管显示器键盘接口专用控制芯片BC7281。

进一步地，所述自动复位电路为美国DALLAS公司生产的“看门狗”(WATCHDOG)集成电路DS1232。

进一步地，所述温度信号采集处理模块包括温度控制器，所述温度控制器包括铂电极、信号连接的传感器、变送器。

进一步地，所述综合投切模块首先根据变压器负荷电流大小和顶层油温确定应该运行的冷却器组数，然后由循环投切模块根据冷却器组累积运行时间决定具体启动哪几组冷却器。

进一步地，所述循环投切模块根据对各个冷却器组累积运行时间的统计和排序，结合运行状态标志位和故障标志位，使冷却器组轮流工作，均衡使用。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本系统能够对变压器油温进行监测与控制，实现了变压器冷却器依据不同油温的分组投切，延长了冷却器的使用寿命，有较好的经济意义；实现了冷却系统的各种状况，如油温、风扇投切和故障等信息的上传，便于值班员、调度员随时掌握情况。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电力变压器冷却器自动控制系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的控制器的结构框图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本发明实施例提供了一种电力变压器冷却器自动控制系统，参见图1，所述电力变压器冷却器自动控制系统由与控制模块信号连接的温度信号采集处理模块、综合投切模块、循环投切模块、故障检测处理模块、输入输出控制模块组成。

具体地，参见图2，控制模块包括控制器，该控制器由信号连接的AT89C51单片机、TLC1543A/D转换器、键盘控制芯片、输出模块、通讯模块以及自动复位电路组成，其中单片机是控制器的核心，A/D转换器是把输入信号转换为数字信号。

进一步地，AT89C51单片机是Atmel公司生产的一种低功耗，高性能的8位单片机，具有8k的flash可编程只读存储器，它采用Atmel公司的高密度不易丢失的存储器技术，并且和工业标准的80c51和80c52的指令集合插脚引线兼容，其集成的flash允许可编程存储器可以在系统或者通用的非易失性的存储器编程中进行重新编程。AT89C51集成了一个8位的CPU，8K的flash。256字节的RAM，32位的I/O总线。三个16字节的定时器/计数器，两级六中段结构，一个全双工的串行口，振荡器及时钟电路。AT89C5l是完成系统的数据处理和系统控制的核心，所有其它器件都受其控制或为其服务。AT89C51单片机主要用于控制目的，要求构成的监测控制系统有实时、快速的外部响应，能迅速采集到大量数据，做出逻辑判断与推理后实现对被控制对象的参数调整与控制。单片机现阶段的发展方向是以8位为主32位为辅，目标是高性能、高可靠性、低电压、低功耗、低噪声和低成本。

进一步地，TLC1543A/D转换器是美国TI公司生产的众多串行A/D转换器中的一种，它具有输入通道多、转换精度高、传输速度快、使用灵活和价格低廉等优点，是一种高性价的模数转换器。TLC1543是CMOS、10位开关电容逐次逼近模数转换器。它有三个输入端和个3态输出端：片选(CS)，输入/输出时钟(I/OCLOCK)，地址输入(ADRESS)和数据输出(DATAOUT)。

进一步地，键盘控制芯片为BC7281，BC7281是16位LED数码管显示器键盘接口专用控制芯片，通过外接移位寄存器(典型芯片如74HC164，74LS595等)，最多可蚍控制16位数码管显示或128支独立的LED。BC7281的驱动输出极性及输出时序均为软件可控，从而可阻和各种外部电路配台，适用于任何尺寸的数码管。

进一步地，自动复位电路为美国DALLAS公司生产的“看门狗”(WATCHDOG)集成电路DS1232，其具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点，应用在单片机产品中能够很好的提高硬件的抗干扰能力。

具体地，温度信号采集处理模块包括温度控制器，该温度控制器包括铂电极、信号连接的传感器、变送器。经过温度控制器输出的信号进入变送器，变送器送出一个4-20毫安的电流信号，然后将此电流信号通过控制芯片上的电阻元件实现电流电压信号的转换，转换后的电压是在0.4-2(伏特)之间，然后将此电压信号输入到TLC1543数模转换器，进行信号处理。

具体地，综合投切模块首先根据变压器负荷电流大小和顶层油温确定应该运行的冷却器组数，然后由循环投切模块根据冷却器组累积运行时间决定具体启动哪几组冷却器。

具体地，循环投切模块根据对各个冷却器组累积运行时间的统计和排序，结合运行状态标志位和故障标志位，使冷却器组轮流工作，均衡使用。

首先，本系统从变压器测温系统引出电流(4-20mA)，然后通过电流电压转换变为电压(04V-2V)，然后输入到TLC1543进行模数转换，把模拟信号转变为数字信号，输入到单片机AT89C51。同时我们可以对温度进行设置，通过参数设定按键可以调整各种温度参数。我们将设最好的温度通过单片机存入EEPROM(24C02)，这样，当系统掉电时，或者出现故障系统重新启动时，可以保持以前设置的参数不变，从而保证了系统的稳定可靠的运行。同时在系统的运行过程中，也可以对各种温度参数进行设置，设置的参数送EEPROM保存，同时系统按新的温度参数进行工作。

单片机通过检测电压输入信号，转换成相应的数字显示的温度，送到LED进行温度显示，在变压器温度达到启动温度(如45度)时，单片机发出控制信号，使控制第一组风扇的固体开关导通，变压器第一组风扇开始运行，其相应的工作指示灯变亮。当温度继续升高到全启动值(如55度)时，第二组风扇投入运行，同时其相应的指示灯变亮。

当变压器温度降低至第二组风扇停止值(如50度)时，单片机发出控制信号，使控制第二组风扇的晶闸管关断，第二组风扇停止运行，同时其相应的工作指示灯变暗。当温度继续降低至肛旧全停定值(如40度)时，相应的第一组风扇停止运行，其相应的信号灯变暗。

当温度超过预警温度(如75度)时，单片机发出控制信号，一方面使得预警灯开始变亮，同时蜂鸣器开始发出时断时续的报警声。温度继续升高，超过警报温度时，单片机发出控制信号，报警灯开始闪烁，同时蜂鸣器发出连续的报警声。

在此控制系统中，当变压器油温度介于一组风扇停运区间中的时候，只有第一组风扇在运行，考虑到这种情况下每组风扇工作时间的不等，可能会使第一组风扇的老化速度快于第二组风扇，所以我们希望在此期间可以实现两组风扇的轮换工作，为此，软件系统定时对风扇进行转换，时间定为2-4小时，具体时间由用户选择。这样可以延长变压器的使用寿命。

在运行的过程中，如果因为干扰或其他的原因，出现程序运行飞掉或者死机的情况，则看门狗电路会自动的进行复位，而且通过重新读EEPROM中的设置，使系统叉按照原来的状态继续运行。

本系统首先通过变压器的温度采集装置，对变压器的温度进行采集，然后送入温度处理模块进行处理，接着进入模数转换装置将处理后的模拟信息进行转换，成为可供微处理器进行运算与处理的数字信号量。微处理器通过读取当前的控制状态信息(人工控制或自动控制)以及相应的温度控制参数设置和存储的基本数据等信息，与经过模数转换装置处理后的变压器温度信息进行相应的控制运算，输出控制结果，并通过输出控制回路给相应的输出设备，即温度显示设备、状态显示设备、声音报警设备等等。而驱动电路在接到微控制器的控制指令以后，进行相应的驱动工作，以使得冷却设备按照程序进行降温工作或停止工作。微处理器将系统的工作参数设置保存在存储器中，在工作时可以随时调用，而且可以长时间存储。工作人员也可以通过人工干预的方式，直接命令系统强行对变压器进行降温操作或强行停止对变压器的降温操作。这可以通过自动工作方式和人工工作方式的切换来实现。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本系统实现的功能主要有：

(1)能够实现变压器温度的监测和数字显示。

(2)以变压器负荷电流、顶层油温为依据，实现变压器冷却器组分组投切，确保变压器运行中的油温控制，并能精确监视变压器油温、冷却器运行工况等信息。

(3)冷却器组的循环运行。根据每组冷却器的累积运行时间，均衡分配运行时间，使冷却器组循环运行，避免按辅助、工作、备用分组，各组运行时间严重不均衡的现象。

(4)温度等运行参数可通过按键在线调整。

(5)固态继电器作为执行元件，控制无触点化。

(6)通过检测冷却器组电流电压，实现缺相、短路、过载、电源缺相等保护，并能对冷却器故障显示、报警。

(7)变压器超温、冷却器全停与变压器保护相配合，发出报警信号。

(8)与变电站微机监控系统通信，上传变压器油温、冷却器故障等信息。

本系统能够对变压器油温进行监测与控制，实现了变压器冷却器依据不同油温的分组投切，延长了冷却器的使用寿命，有较好的经济意义；实现了冷却系统的各种状况，如油温、风扇投切和故障等信息的上传，便于值班员、调度员随时掌握情况。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述电力变压器冷却器自动控制系统由与控制模块信号连接的温度信号采集处理模块、综合投切模块、循环投切模块、故障检测处理模块、输入输出控制模块组成。

2.根据权利要求1所述的电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述控制模块包括控制器，所述控制器由信号连接的AT89C51单片机、TLC1543A/D转换器、键盘控制芯片、输出模块、通讯模块以及自动复位电路组成。

3.根据权利要求2所述的电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述AT89C51单片机是Atmel公司生产的一种低功耗，高性能的8位单片机；单片机主要用于控制目的，要求构成的监测控制系统有实时、快速的外部响应，能迅速采集到大量数据，做出逻辑判断与推理后实现对被控制对象的参数调整与控制。

4.根据权利要求2所述的电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述TLC1543A/D转换器是美国TI公司生产的众多串行A/D转换器。

5.根据权利要求2所述的电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述键盘控制芯片为16位LED数码管显示器键盘接口专用控制芯片BC7281。

6.根据权利要求2所述的电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述自动复位电路为美国DALLAS公司生产的“看门狗”(WATCHDOG)集成电路DS1232。

7.根据权利要求1所述的电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述温度信号采集处理模块包括温度控制器，所述温度控制器包括铂电极、信号连接的传感器、变送器。

8.根据权利要求1所述的电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述综合投切模块首先根据变压器负荷电流大小和顶层油温确定应该运行的冷却器组数，然后由循环投切模块根据冷却器组累积运行时间决定具体启动哪几组冷却器。

9.根据权利要求1所述的电力变压器冷却器自动控制系统，其特征在于，所述循环投切模块根据对各个冷却器组累积运行时间的统计和排序，结合运行状态标志位和故障标志位，使冷却器组轮流工作，均衡使用。