CN109765946B - 一种变压器温度控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器温度控制器及控制方法，变压器温度控制器包括数据融合单元、自主控制单元、自适应保护单元、人机交互单元和通信单元，数据融合单元、自适应保护单元、人机交互单元和通信单元均与自主控制单元相接，人机交互单元和通信单元均与数据融合单元相接。本发明变压器温度控制器能够实现对影响变压器温度变化的参数数据可靠准确地实时监测，以及对冷却装置的故障诊断及保护，结合控制方法，控制变压器温度稳定在变压器绝缘性要求的温度范围，达到高效节能和普遍适用，增强变压器运行性能，延长使用寿命，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种变压器温度控制器及控制方法

技术领域

本发明属于变压器温度控制技术领域，具体涉及一种变压器温度控制器及控制方法。

背景技术

我国对智能电网的定义是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，实现坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。电力变压器是智能电网的重要设备，变压器运行温度是制约变压器负载，影响变压器寿命的关键因素。依据国家电网公司对每年变压器运行事故统计数据分析，由于温升超标而引起变压器退运占很大比例。

《变压器》杂志(2018年7月刊)中，黄华、安宗贵等人关于《准确度符合IEC要求的变压器温度计配置研究》一文，对目前油面温控器的作用概括为以下4项任务：“1、提供就地保护接点信号。2、提供后台远方显示信号。3、提供冷却器装置投切信号。4、现场巡视读数。”并且阐述了更新使用油面温控器的双模配置，整体测量误差提升到±3.2℃以上，但要求有一定技术能力和较复杂的及时校准。另有通过增加温控器数量，用接点并联的方法，改善投切信号的可靠性。还有应用PLC控制模式，在原油面温控器测量和输出开关接点的基础上，增加了控制冷却装置分运行、备用两组轮换运行等功能，改善了冷却装置工作状况。原油面温控器接点切换、抖动误差，现场、远方显示等误差依然存在，控制继电器触点误动作，冷却装置的故障处理费时费力。每组多台冷却装置同时开停，起动电流大，冷却装置有时启停频繁，有时高温持续降不下来，调整不便。长期以来，变压器温控设备功能简单，效果不佳，威胁变压器运行安全。

如申请号为201120104121.2的《数字化变压器温度智能监控系统》实用新型专利，通过创新研制的产品使油温测量误差≤±0.5℃，不需校验，消除了接点开关动作误差和现场、远方数值显示误差，但是，依然存在以下缺陷和不足：

变压器温度控制继续采用冷却装置分组的控制模式，随着变压器容量的增加，发热和冷却问题愈加突出。因此，如何在数字化的基础上，改进变压器温控效果，是急待解决的具有挑战性难题。

冷却装置保护是根据标准功率计算值判断故障及保护。由于冷却装置的规格、结构及工艺不同，实际应用均有误差，使用时需要产品生产的技术人员到现场逐个调试，耽误时间浪费人力资源，严重地影响了产品的生产、推广和应用。

发明内容

为了解决上述问题，提供一种变压器温度控制器及控制方法，其变压器温度控制器能够实现对影响变压器温度变化的参数数据可靠准确地实时监测，以及对冷却装置的故障诊断及保护，结合控制方法，控制变压器温度稳定在变压器绝缘性要求的温度范围，达到高效节能和普遍适用，增强变压器运行性能，延长使用寿命，使用效果好，便于推广使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种变压器温度控制器，包括用于获取影响变压器温度变化的参数数据并对数据进行融合的数据融合单元、根据数据融合单元输出的数据控制变压器冷却装置的自主控制单元和用于驱动保护变压器冷却装置的自适应保护单元，以及人机交互单元和通信单元；所述数据融合单元、自适应保护单元、人机交互单元和通信单元均与自主控制单元相接，所述人机交互单元和通信单元均与数据融合单元相接。

上述的一种变压器温度控制器，所述数据融合单元包括数据融合单片机、负载电流采集处理模块、环境温度传感器和变压器温度传感器，以及与数据融合单片机相接的负载电流数据转换模块、环境温度数据转换模块、变压器温度数据转换模块和数据融合存储模块；所述负载电流采集处理模块与负载电流数据转换模块连接，所述环境温度传感器与环境温度数据转换模块相接，所述变压器温度传感器与变压器温度数据转换模块相接。

上述的一种变压器温度控制器，所述负载电流采集处理模块的数量为多个，相应所述负载电流数据转换模块的数量为多个，所述环境温度传感器和变压器温度传感器的数量均为一个或多个，相应所述环境温度数据转换模块和变压器温度数据转换模块的数量均为一个或多个；当所述环境温度数据转换模块和变压器温度数据转换模块的数量均为多个时，所述数据融合单元还包括数据预处理单片机，所述数据预处理单片机的数量为多个，所述负载电流数据转换模块、环境温度数据转换模块和变压器温度数据转换模块均与数据预处理单片机相接，所述数据预处理单片机与数据融合单片机相接。

上述的一种变压器温度控制器，所述数据融合单片机的数量为一个或两个，相应所述数据融合存储模块的数量为一个或两个。

上述的一种变压器温度控制器，所述变压器温度控制器还包括用于安装变压器温度传感器的传感器安装接头和套装在传感器安装接头外且用于保护传感器安装接头的防护套管，所述传感器安装接头包括安装头主体和不锈钢软管，所述安装头主体的中轴设置有通孔，所述安装头主体的下端设置有安装头外螺纹和位于安装头外螺纹上方的用于安装密封圈的凹槽，所述安装头主体的上端通孔内设置有安装头内螺纹，所述不锈钢软管靠近安装头主体的一端连接有用于与安装头主体连接的防水头，所述防水头的下端设置有与安装头内螺纹相配合的防水头外螺纹；所述防护套管包括半圆形的弯头，所述弯头的一端连接有长直管，所述弯头的另一端连接有短直管，所述长直管中间位置处的管壁上设置有呈90度交叉的两个通孔，所述长直管的外壁上固定连接有位于通孔位置处的螺帽，所述长直管的下端连接有挡水斜坡。

上述的一种变压器温度控制器，所述自主控制单元包括用于与数据融合单元进行数据传输的自主控制单片机和与自主控制单片机相接的控制数据存储模块，以及均与自主控制单片机相接的数据传输单片机和时钟与定时模块，所述自主控制单片机的输入端接有故障检测恢复模块。

上述的一种变压器温度控制器，所述自主控制单片机的数量为一个或两个，相应所述数据传输单片机的数量和时钟与定时模块的数量均为一个或两个；当所述自主控制单片机、数据传输单片机和时钟与定时模块的数量均为两个时，所述自主控制单元还包括线路切换模块，所述控制数据存储模块通过线路切换模块与两个自主控制单片机均相接。

上述的一种变压器温度控制器，所述变压器冷却装置包括冷却装置电机，所述自适应保护单元包括自适应保护单片机，以及均与自适应保护单片机相接的自适应数据存储模块和用于与自主控制单元进行数据传输的控制反馈单片机；所述自适应保护单片机的输入端接有用于对冷却装置电机的电压进行检测的电压检测模块和用于对冷却装置电机的电流进行检测的电流检测模块，所述自适应保护单片机的输出端接有正常/缺相切换模块；所述控制反馈单片机的输入端接有隔离驱动保护模块，所述控制反馈单片机的输出端接有用于驱动冷却装置电机的隔离驱动模块，所述隔离驱动模块与自适应保护单片机的输出端连接，所述正常/缺相切换模块、隔离驱动保护模块和冷却装置电机均与隔离驱动模块连接。

上述的一种变压器温度控制器，所述隔离驱动模块的数量为一个或两个，相应所述隔离驱动保护模块的数量为一个或两个，当所述隔离驱动模块的数量和隔离驱动保护模块的数量均为两个时，所述自适应保护单元还包括第一接触器和第二接触器，两个所述隔离驱动模块中的一个与冷却装置电机连接，两个所述隔离驱动模块中的另一个通过串接的第一接触器和第二接触器与冷却装置电机连接，所述正常/缺相切换模块与第二接触器连接。

本发明还公开了一种变压器温度控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、数据融合单元获取影响变压器温度变化的三相负载电流数据并对数据进行融合处理，得到数据融合后的负载电流数据I_f；

步骤二、数据融合单元根据公式K_i＝I_f/I_e计算负载系数K_i,其中，I_e为额定电流数据；

步骤三、数据融合单元获取影响变压器温度变化的环境温度数据和变压器温度数据并对数据进行融合处理，得到数据融合后的环境温度数据θ_b和变压器温度数据θ_a；

步骤四、数据融合单元根据公式Δθ_h＝H*G_r*K_i计算热点温升Δθ_h，其中，H为热点系数，G_r为铜油温差；

步骤五、数据融合单元根据公式θ_y＝θ_a+6K_i+θ_b/10计算变压器预控温度θ_y；

步骤六、数据融合单元统计θ_b在ΔT温度变化范围内的持续时间T_b；

步骤七、数据融合单元对变压器预控温度θ_y与目标温度θ_m进行比较，当θ_y≥θ_m时，数据融合单元将Δθ_h、θ_a、θ_b和T_b，传输至自主控制单元；当θ_y＜θ_m时，数据融合单元与自主控制单元不通信；

步骤八、自主控制单元根据实时接收到的Δθ_h、θ_a、θ_b和T_b，从预设分组及分类内提取控制参数，所述预设分组及分类为根据环境温度变化范围和持续时间，分为多组，每组内根据热点温升变化率，分为两类，每组每类内对应一组控制参数u、v、w；

步骤九、自主控制单元根据公式L₁＝Y*60/n计算油温变化率L₁，其中，Y为油温的给定变化量，n是自主控制单元从接收到的当次变压器温度数据θ_a开始，到θ_a增加或减小Y时止，接收数据的个数；自主控制单元根据公式L₂＝R*60/m计算热点温升变化率L₂，其中，R为热点温升的给定变化量，m是自主控制单元从接收到的当次热点温升Δθ_h开始,到Δθ_h增加或减小R时止，接收数据的个数；自主控制单元根据公式D_j＝u*(80-θ_b)/F_z计算单台冷却装置降温量D_j，其中，F_z为冷却装置总数；

步骤十、自主控制单元根据公式T_s＝v*D_j/2*(L₁+L₂)计算冷却装置的启动延时T_s；自主控制单元根据公式T_d＝w*T_w*2计算冷却装置启动的间隔延时T_d，其中，T_w为冷却装置起动时间；

步骤十一、自主控制单元计算变压器温度θ_a与单台冷却装置降温量D_j的和值，将该和值与目标温度θ_m进行比较，当θ_a+D_j≥θ_m时，自主控制单元经过T_s，启动一台冷却装置，执行步骤十二；当θ_a+D_j＜θ_m时，返回步骤八；

步骤十二、自主控制单元再经过T_d，对变压器温度θ_a与目标温度θ_m进行比较，当θ_a-θ_m≤b时，执行步骤十三；当θ_a-θ_m＞b时，对预设分组及分类内的控制参数u、v、w进行调整，返回步骤八，其中，b为允许控制温度变化范围数据；

步骤十三、自主控制单元继续对变压器温度θ_a与目标温度θ_m进行比较，当θ_a-θ_m≤0时，关停一台冷却装置后，返回步骤八；当θ_a-θ_m＞0时，返回步骤八。

上述技术方案实施具有以下有益效果：

1、本发明的数据融合单元采取就近数据转换，提高速率，有效的提高了抗电磁干扰能力，用多点和单点双传感器测温，扩充了变压器温度变化的信息量，用双数据融合模块同时运行的模式，增强了可靠性和使用寿命，消除了温控的不确定性，根据与温度有关数据的变化规律，判断和预测变压器工作状态，使数据合理分类，有效避免控制的盲目性，节省自主控制单元的存储空间，精简数据处理量。

2、本发明的数据融合单元与自主控制单元构成闭环，无需人的参与或调整，自主控制单元能以适当的冷却设备台数抵制变压器的温升幅度，控制变压器升温与冷却装置降温相对平衡，达到变压器绝缘性要求的最佳温度范围，有效保护变压器绝缘性能，实现变压器高效运行并延长寿命；自主控制单元是根据变压器升温幅度逐台启动冷却装置，以合适的数量运行，有节能效果，同时避免了频繁启动的现象，同理可以避免变压器高温持续运行的现象，彻底解决了分组控制难以克服的缺陷；采用工作/备用的双保险模式，解决了变压器温控设备功能简单，需要维修和可靠性差的问题。

3、本发明的变压器温度控制器的自适应保护单元针对具体的冷却装置实测并存储多种数据，不受冷却装置的规格、结构及工艺的限制，功能准确可靠，实现了对任何变压器的冷却装置都可以诊断故障和快速保护，无需现场调试；自适应保护对长期使用及以后的维修或更换无后顾之忧，减轻维护工作量，节省检修费用，采用双向可控硅无触点驱动电路，重量轻、体积小、无噪音，没有触点反跳和烧损，使用寿命长。

4、本发明以高速数字化和智能化思路与高电压相结合的方法,采用数据融合、自主控制、自适应保护技术，优点互补，可靠性和功能增强，为智能化变电站建设提供了新思路和新技术途径，成为智能电网信息平台的可靠支撑，同时能够方便利用网络平台，将数据传递给需要的地方和人员，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明的变压器温度控制器能够实现对影响变压器温度变化的参数数据可靠准确地实时监测，以及对冷却装置的故障诊断及保护，结合控制方法，控制变压器温度稳定在变压器绝缘性要求的温度范围，达到高效节能和普遍适用，增强变压器运行性能，延长使用寿命，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1～5中变压器温度控制器的原理框图；

图2为本发明实施例1中变压器温度传感器为一个时数据融合单元的原理框图；

图3为本发明实施例1中变压器温度传感器为两个时数据融合单元的原理框图；

图4为本发明实施例1～5中传感器安装接头的结构示意图；

图5为本发明实施例1～5中防护套管的结构示意图；

图6为本发明实施例1中自主控制单片机为一个时自主控制单元的原理框图；

图7为本发明实施例1中自主控制单片机为两个时自主控制单元的原理框图；

图8为本发明实施例1中自适应保护单元的原理框图；

图9为本发明实施例2中数据融合单元的原理框图；

图10为本发明实施例3中数据融合单元的原理框图；

图11为本发明实施例4和实施例5中自适应保护单元的原理框图。

附图标记说明:

1—数据融合单元； 1-11—第一数据融合单片机；

1-12—第二数据融合单片机； 1-21—第一负载电流数据转换模块；

1-22—第二负载电流数据转换模块； 1-23—第三负载电流数据转换模块；

1-31—第一环境温度数据转换模块； 1-32—第二环境温度数据转换模块；

1-41—第一变压器温度数据转换模块； 1-42—第二变压器温度数据转换模块；

1-43—第三变压器温度数据转换模块； 1-44—第四变压器温度数据转换模块；

1-45—第五变压器温度数据转换模块； 1-46—第六变压器温度数据转换模块；

1-47—第七变压器温度数据转换模块； 1-51—第一数据融合存储模块；

1-52—第二数据融合存储模块； 1-61—第一数据预处理单片机；

1-62—第二数据预处理单片机； 1-63—第三数据预处理单片机；

1-71—第一负载电流采集处理模块； 1-72—第二负载电流采集处理模块；

1-73—第三负载电流采集处理模块； 1-81—第一环境温度传感器；

1-82—第二环境温度传感器； 1-91—第一变压器温度传感器；

1-92—第二变压器温度传感器； 1-93—第三变压器温度传感器；

1-94—第四变压器温度传感器； 1-95—第五变压器温度传感器；

1-96—第六变压器温度传感器； 1-97—第七变压器温度传感器；

2—自主控制单元； 2-11—第一自主控制单片机；

2-12—第二自主控制单片机； 2-2—控制数据存储模块；

2-31—第一数据传输单片机； 2-32—第二数据传输单片机；

2-41—第一时钟与定时模块； 2-42—第二时钟与定时模块；

2-5—故障检测恢复模块； 2-6—线路切换模块；

3—自适应保护单元； 3-1—自适应保护单片机；

3-2—自适应数据存储模块； 3-3—控制反馈单片机；

3-4—电压检测模块； 3-5—电流检测模块；

3-6—正常/缺相切换模块； 3-81—第一隔离驱动保护模块；

3-82—第二隔离驱动保护模块； 3-91—第一隔离驱动模块；

3-92—第二隔离驱动模块； 3-10—冷却装置电机；

3-11—第一接触器； 3-12—第二接触器； 4—人机交互单元；

5—通信单元； 6—安装头主体； 7—不锈钢软管；

8—安装头外螺纹； 9—凹槽； 10—安装头内螺纹；

11—防水头； 12—防水头外螺纹； 13—弯头；

14—长直管； 15—短直管； 16—螺帽；

17—挡水斜坡。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例中的变压器温度控制器，包括用于获取影响变压器温度变化的参数数据并对数据进行融合的数据融合单元1、根据数据融合单元1输出的数据控制变压器冷却装置的自主控制单元2和用于驱动保护变压器冷却装置的自适应保护单元3，以及人机交互单元4和通信单元5；所述数据融合单元1、自适应保护单元3、人机交互单元4和通信单元5均与自主控制单元2相接，所述人机交互单元4和通信单元5均与数据融合单元1相接。

具体实施时，所述人机交互单元4用于对变压器温度控制器进行操作和显示影响变压器温度变化的参数数据；所述通信单元5用于实现该变压器温度控制器与其他设备的通信；所述数据融合单元1、自主控制单元2、自适应保护单元3均采用国产的STC15系列单片机，STC15系列单片机串行通信端口多，方便各单元之间数据传输，现有技术中，能够完成数据传输的电路及方式均可以使用；同时，采用分单元结构设计能够有效隔离故障，稳定性高，各单元均安装在防护等级为IP55的铝质箱内，各单元中发热器件紧贴箱体。

本实施例中，所述数据融合单元1包括数据融合单片机、负载电流采集处理模块、环境温度传感器和变压器温度传感器，以及均与数据融合单片机相接的负载电流数据转换模块、环境温度数据转换模块、变压器温度数据转换模块和数据融合存储模块；所述负载电流采集处理模块与负载电流数据转换模块连接，所述环境温度传感器与环境温度数据转换模块相接，所述变压器温度传感器与变压器温度数据转换模块相接。

本实施例中，所述负载电流采集处理模块的数量为三个，相应所述负载电流数据转换模块的数量为三个；所述环境温度传感器的数量为一个，相应所述环境温度数据转换模块的数量为一个；所述变压器温度传感器的数量为一个或两个，相应所述变压器温度数据转换模块的数量为一个或两个；所述数据融合单片机的数量和数据融合存储模块的数量均为一个。

具体实施时，110KV电压等级的变压器有干式和油浸式两种类型，对于110KV及以下电压等级的干式变压器，采用红外非接触式温度传感器直接检测绕组温度，对于110KV及以上电压等级的油浸式变压器，有一个或者两个顶层测油管端口，相应所述变压器温度传感器的数量和变压器温度数据转换模块的数量均为一个或两个；三个所述负载电流采集处理模块用于获取变压器的三相负载电流值；所述环境温度传感器和变压器温度传感器均为数字温度传感器。

如图2所示，当所述变压器温度传感器的数量和变压器温度数据转换模块的数量均为一个时，所述变压器温度传感器为第一变压器温度传感器1-91，所述变压器温度数据转换模块为第一变压器温度数据转换模块1-41，所述第一变压器温度传感器1-91与第一变压器温度数据转换模块1-41相接，所述环境温度传感器为第一环境温度传感器1-81，所述环境温度数据转换模块为第一环境温度数据转换模块1-31，所述第一环境温度传感器1-81与第一环境温度数据转换模块1-31相接，所述负载电流采集处理模块包括第一负载电流采集处理模块1-71、第二负载电流采集处理模块1-72和第三负载电流采集处理模块1-73，所述负载电流数据转换模块包括第一负载电流数据转换模块1-21、第二负载电流数据转换模块1-22和第三负载电流数据转换模块1-23，所述第一负载电流采集处理模块1-71、第二负载电流采集处理模块1-72和第三负载电流采集处理模块1-73依次对应与第一负载电流数据转换模块1-21、第二负载电流数据转换模块1-22和第三负载电流数据转换模块1-23连接；所述数据融合单片机为第一数据融合单片机1-11，所述数据融合存储模块为第一数据融合存储模块1-51，所述第一负载电流数据转换模块1-21、第二负载电流数据转换模块1-22、第三负载电流数据转换模块1-23、第一环境温度数据转换模块1-31、第一变压器温度数据转换模块1-41和第一数据融合存储模块1-51均与第一数据融合单片机1-11相接。

如图3所示，当变压器温度传感器的数量和变压器温度数据转换模块的数量均为两个时，所述变压器温度传感器包括第一变压器温度传感器1-91和第二变压器温度传感器1-92，所述变压器温度数据转换模块包括第一变压器温度数据转换模块1-41和第二变压器温度数据转换模块1-42，所述第一变压器温度传感器1-91和第二变压器温度传感器1-92依次对应与第一变压器温度数据转换模块1-41和第二变压器温度数据转换模块1-42相接，所述环境温度传感器为第一环境温度传感器1-81，所述环境温度数据转换模块为第一环境温度数据转换模块1-31，所述第一环境温度传感器1-81与第一环境温度数据转换模块1-31相接，所述负载电流采集处理模块包括第一负载电流采集处理模块1-71、第二负载电流采集处理模块1-72和第三负载电流采集处理模块1-73，所述负载电流数据转换模块包括第一负载电流数据转换模块1-21、第二负载电流数据转换模块1-22和第三负载电流数据转换模块1-23，所述第一负载电流采集处理模块1-71、第二负载电流采集处理模块1-72和第三负载电流采集处理模块1-73依次对应与第一负载电流数据转换模块1-21、第二负载电流数据转换模块1-22和第三负载电流数据转换模块1-23连接；所述数据融合单片机为第一数据融合单片机1-11，所述数据融合存储模块为第一数据融合存储模块1-51，所述第一负载电流数据转换模块1-21、第二负载电流数据转换模块1-22、第三负载电流数据转换模块1-23、第一环境温度数据转换模块1-31、第一变压器温度数据转换模块1-41、第二变压器温度数据转换模块1-42和第一数据融合存储模块1-51均与第一数据融合单片机1-11相接。

本实施例中，所述变压器温度控制器还包括用于安装变压器温度传感器的传感器安装接头和套装在传感器安装接头外且用于保护传感器安装接头的防护套管，如图4所示，所述传感器安装接头包括安装头主体6和不锈钢软管7，所述安装头主体6的中轴设置有通孔，所述安装头主体6的下端设置有安装头外螺纹8和位于安装头外螺纹8上方的用于安装密封圈的凹槽9，所述安装头主体6的上端通孔内设置有安装头内螺纹10，所述不锈钢软管7靠近安装头主体6的一端连接有用于与安装头主体6连接的防水头11，所述防水头11的下端设置有与安装头内螺纹10相配合的防水头外螺纹12；如图5所示，所述防护套管包括半圆形的弯头13，所述弯头13的一端连接有长直管14，所述弯头13的另一端连接有短直管15，所述长直管14中间位置处的管壁上设置有呈90度交叉的两个通孔，所述长直管14的外壁上固定连接有位于通孔位置处的螺帽16，所述长直管14的下端连接有挡水斜坡17。

具体实施时，所述传感器安装接头形状为六方形或圆形金属柱体，所述变压器温度传感器独立封装在紫铜管内，所述紫铜管的一端进行封口，所述紫铜管的另一端为变压器温度传感器的引出线端，变压器温度传感器的引出线接入设置在不锈钢软管7中的变压器温度数据转换模块中，所述变压器温度数据转换模块用薄金属管密封；安装时，将安装头主体6上端的安装头内螺纹10与不锈钢软管7一端的防水头外螺纹12连接，再将连接好的安装头主体6和不锈钢软管7从防护套管的短直管15一端穿进使安装头主体6在防护套管的长直管14一端伸出，然后，在安装头主体6下端的凹槽9上放置密封圈，通过安装头外螺纹8将带有变压器温度传感器的传感器安装接头与变压器测油管端口内螺纹密封固定，最后，通过拧紧长直管14上的两个螺帽16内的螺栓，使传感器安装接头与防护套管固定在一起。

本实施例中，所述自主控制单元2包括用于与数据融合单元1进行数据传输的自主控制单片机和与自主控制单片机相接的控制数据存储模块2-2，以及均与自主控制单片机相接的数据传输单片机和时钟与定时模块，所述自主控制单片机的输入端接有故障检测恢复模块2-5。

具体实施时，所述时钟与定时模块用于为分组环境温度融合数据θ_b和持续时间T_b附加时钟标志，以及为自主控制单片机提供定时信号；所述故障检测恢复模块2-5用于对自主控制单片机进行状态检测和故障恢复，所述数据传输单片机用于与自适应保护单元3、人机交互单元4和通信单元5进行数据传输；所述自主控制单片机通过串口与数据传输单片机进行数据传输，所述控制数据存储模块2-2以I²C总线方式与自主控制单片机连接并读写数据。

本实施例中，所述自主控制单片机的数量为一个或两个，相应所述数据传输单片机的数量和时钟与定时模块的数量均为一个或两个；当所述自主控制单片机、数据传输单片机和时钟与定时模块的数量均为两个时，所述自主控制单元2还包括线路切换模块2-6，所述控制数据存储模块2-2通过线路切换模块2-6与两个自主控制单片机均相接。

具体实施时，如图6所示，当所述自主控制单片机、数据传输单片机和时钟与定时模块的数量均为一个时，所述自主控制单片机为第一自主控制单片机2-11，所述数据传输单片机为第一数据传输单片机2-31，所述时钟与定时模块为第一时钟与定时模块2-41，所述第一数据传输单片机2-31、控制数据存储模块2-2和第一时钟与定时模块2-41均与第一自主控制单片机2-11相接，所述第一自主控制单片机2-11的输入端接有故障检测恢复模块2-5；如图7所示，当所述自主控制单片机、数据传输单片机和时钟与定时模块的数量均为两个时，所述自主控制单片机包括第一自主控制单片机2-11和第二自主控制单片机2-12，所述数据传输单片机包括第一数据传输单片机2-31和第二数据传输单片机2-32，所述时钟与定时模块包括第一时钟与定时模块2-41和第二时钟与定时模块2-42，所述第一时钟与定时模块2-41和第一数据传输单片机2-31均与第一自主控制单片机2-11相接，所述第二时钟与定时模块2-42和第二数据传输单片机2-32均与第二自主控制单片机2-12相接，所述控制数据存储模块2-2通过线路切换模块2-6与第一自主控制单片机2-11和第二自主控制单片机2-12均相接。

具体实施时，变压器温度控制器整体工作在高电压、强电磁干扰环境中，当第一自主控制单片机2-11发生死机时，如果软件和硬件看门狗不能使其恢复正常运行时，故障检测恢复模块2-5使其断电一段时间后，再重新供电，使强电磁干扰环境下死机的第一自主控制单片机2-11恢复运行；当第一自主控制单片机2-11发生故障且断电重启无法恢复运行时，故障检测恢复模块2-5将其立即断电，同时接通第二自主控制单片机2-12的电源，通过线路切换模块2-6连通控制数据存储模块2-2和第二自主控制单片机2-12，继续正常使用控制数据和优化参数，与此相配合的第二自主控制单片机2-12以串口通信方式与第二数据传输单片机2-32连接。所述自主控制单元2采用工作/备用的双保险模式，解决了变压器温控设备功能简单，需要维修和可靠性差的问题。

本实施例中，如图8所示，所述变压器冷却装置包括冷却装置电机3-10，所述自适应保护单元3包括自适应保护单片机3-1，以及均与自适应保护单片机3-1相接的自适应数据存储模块3-2和用于与自主控制单元2进行数据传输的控制反馈单片机3-3；所述自适应保护单片机3-1的输入端接有用于对冷却装置电机3-10的电压进行检测的电压检测模块3-4和用于对冷却装置电机3-10的电流进行检测的电流检测模块3-5，所述自适应保护单片机3-1的输出端接有正常/缺相切换模块3-6；所述控制反馈单片机3-3的输入端接有隔离驱动保护模块，所述控制反馈单片机3-3的输出端接有用于驱动冷却装置电机3-10的隔离驱动模块，所述隔离驱动模块与自适应保护单片机3-1的输出端连接，所述正常/缺相切换模块3-6、隔离驱动保护模块和冷却装置电机3-10均与隔离驱动模块连接。

本实施例中，所述隔离驱动模块的数量和隔离驱动保护模块的数量均为一个。

具体实施时，所述隔离驱动模块为第一隔离驱动模块3-91，所述隔离驱动保护模块为第一隔离驱动保护模块3-81，所述自适应保护单片机3-1与自适应数据存储模块3-2以I²C总线方式连接并读写数据，当自适应保护单片机3-1检测到自适应数据存储模块3-2内数据为零时进入自动检测状态，冷却装置启动，时间设为T₀，通过电流检测模块3-5检测启动电流Ld，当检测到的电流值突降至平稳时的电流为运行电流Lx，突降至运行电流Lx时间设为T₁，起动时间T_w为T₁与T₀的差值，自适应保护单片机3-1通过正常/缺相切换模块3-6控制第一隔离驱动模块3-91使冷却装置电机3-10缺相，通过电压检测模块3-4检测缺相电压，通过电流检测模块3-5检测缺相电流，将以上检测数据写入自适应数据存储模块3-2中，通过以上数据获取冷却装置电机3-10的状态数据，冷却装置的状态数据包括起动过流、运行超载、缺相、短路、开路和正常运行；当冷却装置开始运行时，自适应保护单片机3-1读取自适应数据存储模块3-2内数据后，冷却装置正常启动，当在启动和运行过程中，自适应保护单片机3-1通过电压检测模块3-4和电流检测模块3-5诊断冷却装置电机3-10状态为故障时，自适应保护单片机3-1控制第一隔离驱动模块3-91对冷却装置电机3-10实行保护；所述自适应保护单片机3-1与控制反馈单片机3-3通过信号线传输冷却装置电机3-10状态数据，冷却装置电机3-10的状态数据与控制反馈单片机3-3的数据汇合，控制反馈单片机3-3作为从机，通过主从方式与自主控制单元2中的数据传输单片机进行数据通信。所述自适应保护单元3能够实现对冷却装置的状态判断和自适应保护，对任何变压器使用的冷却装置都可以诊断状态和快速保护，所述自适应保护单元3的数量为多个，其数量与冷却装置的数量及编号对应，当冷却装置进行检修或更换后，通过现场操作，自适应保护单片机3-1删除自适应数据存储模块3-2原来的保存数据，自动进行重新测试。

具体的，所述冷却装置电机3-10为风机电机，对于冷却装置为油浸自然循环风冷方式的变压器，一般冷却装置的风机电机功率＜2KW，采用全双向可控硅无触点驱动模式，双向可控硅与电机串接一个2～5W、0.1～0.2Ω的电阻，所述第一隔离驱动保护模块3-81通过电阻获取电压信号检测第一隔离驱动模块3-91的故障信息并实施保护；冷却装置电机3-10的任一相线穿过电流互感器，通过电流检测模块3-5得到冷却装置电机3-10的实时电流数据；冷却装置电机3-10正常运行时，中性点电压＜7V，当断相时，中性点电压高达50V；冷却装置电机3-10三相接点分别连接三个0.1～0.47μ电容获取中性点电压，所述电压检测模块3-4通过中性点电压得到电机缺相数据；所述第一隔离驱动保护模块3-81从第一隔离驱动模块3-91获取三相线过流信号；所述自适应保护单片机3-1通过正常/缺相切换模块3-6控制第一隔离驱动模块3-91，得到冷却装置电机3-10的正常运行数据和故障数据，将以上各种数据写入自适应数据存储模块3-2中。当启动和运行过程中，冷却装置电机3-10发生故障时，通过自适应保护单片机3-1控制第一隔离驱动模块3-91实行保护，当线路发生短路故障时，通过第一隔离驱动保护模块3-81实现快速保护。每次自适应保护单片机3-1接收到启动信号时，先从自适应数据存储模块3-2读取数据，有数据时正常启动运行，无数据时进入自动检测状态，所述控制反馈单片机3-3用于反馈冷却装置电机3-10状态数据和接收自主控制单元2的控制数据。采用全双向可控硅无触点驱动电路，重量轻、体积小、无噪音，没有触点反跳和烧损，使用寿命长。

当遇到持续高温天气，大负荷的时侯，冷却装置已经全部运行，仍不能满足变压器温度要求，所述自主控制单元2有预警提示，超温度要求会影响变压器性能，适当增加少量风机或增加喷雾装置并配机座，风机连接备用的自适应保护单元3，同样有控制和保护功能。

具体的，所述自适应保护单元3选用单片机均为国产15W404AS，自适应保护单元3数量增多后，所述自适应保护单片机3-1的检测和保护动作不变，所述控制反馈单片机3-3作为从机的数量增多，与自主控制单元2主从式通信时间延长，为提高速度，把自适应保护单元3高压功率部分与检测控制部分分开做电路板，3～5个检测控制部分合做一个电路板，每个部分在电路板上确定一个排序编号，此电路板插接在大底板上，再通过底板上有固定编号位置的单片机转接，使3～5个自适应保护单元3数据集合为一组数据，插板上的编号在大底板编号上顺序叠加，最终使自主控制单元2与自适应保护单元3的主从式通信成为单机通信，检测控制插板可以灵活互换，通信简单可靠。

本实施例的变压器温度控制方法，包括以下步骤：

步骤一、数据融合单元1获取影响变压器温度变化的三相负载电流数据并对数据进行融合处理，得到数据融合后的负载电流数据I_f；

具体实施时，对三相负载电流数据进行过滤，采用加权平均法，得到数据融合后的负载电流数据I_f；

步骤二、数据融合单元1根据公式K_i＝I_f/I_e计算负载系数K_i,其中，I_e为额定电流数据；

步骤三、数据融合单元1获取影响变压器温度变化的环境温度数据和变压器温度数据并对数据进行融合处理，得到数据融合后的环境温度数据θ_b和变压器温度数据θ_a；

具体实施时，所述环境温度传感器的数量为一个，数据融合后的环境温度数据θ_b即为第一环境温度传感器采集到的温度数据，当变压器温度传感器的数量为两个时，所述第一变压器温度传感器1-91安装在变压器的左侧并采集变压器左侧温度θ₁，所述第二变压器温度传感器1-92安装在变压器的右侧并采集变压器右侧温度θ₂，数据融合后的变压器温度数据θ_a＝(0.95θ₁+2.4K_i+0.06θ_b+0.95θ₂+2.4K_i+0.06θ_b)/2；

步骤四、数据融合单元1根据公式Δθ_h＝H*G_r*K_i计算热点温升Δθ_h，其中，H为热点系数，G_r为铜油温差；

具体实施时，H的取值为1.2，G_r的取值为13；

步骤五、数据融合单元1根据公式θ_y＝θ_a+6K_i+θ_b/10计算变压器预控温度θ_y；

步骤六、数据融合单元1统计θ_b在ΔT温度变化范围内的持续时间T_b；

具体实施时，ΔT的取值为-1℃～+1℃；

步骤七、数据融合单元1对变压器预控温度θ_y与目标温度θ_m进行比较，当θ_y≥θ_m时，数据融合单元1将Δθ_h、θ_a、θ_b和T_b，传输至自主控制单元2；当θ_y＜θ_m时，数据融合单元1与自主控制单元2不通信；

具体实施时，所述目标温度θ_m为变压器运行要求的最佳温度；

步骤八、自主控制单元2根据实时接收到的Δθ_h、θ_a、θ_b和T_b，从预设分组及分类内提取控制参数，所述预设分组及分类为根据环境温度变化范围和持续时间，分为多组，每组内根据热点温升变化率，分为两类，每组每类内对应一组控制参数u、v、w；

具体实施时，根据环境温度θ_b变化范围和持续时间T_b预先进行分组，并为每个组附加时钟标志，当θ_b＞39℃，T_b≥2小时设为1组，当37℃＜θ_b≤39℃，T_b≥2小时设为2组，当35℃＜θ_b≤37℃，T_b≥2小时设为3组，当33℃＜θ_b≤35℃，T_b≥2小时设为4组，当31℃＜θ_b≤33℃，T_b≥2小时设为5组，当29℃＜θ_b≤31℃，T_b≥2小时设为6组，当27℃＜θ_b≤29℃，T_b≥2小时设为7组，当25℃＜θ_b≤27℃，T_b≥2小时设为8组，当23℃＜θ_b≤25℃，T_b≥2小时设为9组，当21℃＜θ_b≤23℃，T_b≥2小时设为10组，当19℃＜θ_b≤21℃，T_b≥2小时设为11组，当17℃＜θ_b≤19℃，T_b≥2小时设为12组，当15℃＜θ_b≤17℃，T_b≥2小时设为13组，当13℃＜θ_b≤15℃，T_b≥2小时设为14组，当θ_b≤13℃，T_b≥2小时设为15组；每组内，根据热点温升变化率进行分类，将阶跃变化分为1类；将稳态变化分为2类；对应每组的每类内，设置有不同的控制参数u、v、w，所述u、v、w的初值均为1；

步骤九、自主控制单元2根据公式L₁＝Y*60/n计算油温变化率L₁，其中，Y为油温的给定变化量，n是自主控制单元2从接收到的当次变压器温度数据θ_a开始，到θ_a增加或减小Y时止，接收数据的个数；自主控制单元2根据公式L₂＝R*60/m计算热点温升变化率L₂，其中，R为热点温升的给定变化量，m是自主控制单元2从接收到的当次热点温升Δθ_h开始,到Δθ_h增加或减小R时止，接收数据的个数；自主控制单元2根据公式D_j＝u*(80-θ_b)/F_z计算单台冷却装置降温量D_j，其中，F_z为冷却装置总数；

具体实施时，Y的取值为0.5℃，R的取值为1℃；

步骤十、自主控制单元2根据公式T_s＝v*D_j/2*(L₁+L₂)计算冷却装置的启动延时T_s；自主控制单元2根据公式T_d＝w*T_w*2计算冷却装置启动的间隔延时T_d，其中，T_w为冷却装置起动时间；

具体实施时，自适应保护单元3将T_w传输至自主控制单元2；

步骤十一、自主控制单元2计算变压器温度θ_a与单台冷却装置降温量D_j的和值，将该和值与目标温度θ_m进行比较，当θ_a+D_j≥θ_m时，自主控制单元2经过T_s，启动一台冷却装置，执行步骤十二；当θ_a+D_j＜θ_m时，返回步骤八；

步骤十二、自主控制单元2再经过T_d，对变压器温度θ_a与目标温度θ_m进行比较，当θ_a-θ_m≤b时，执行步骤十三；当θ_a-θ_m＞b时，对预设分组及分类内的控制参数u、v、w进行调整，返回步骤八，其中，b为允许控制温度变化范围数据；

具体实施时，所述对预设分组及分类内的控制参数u、v、w进行调整时，是将u、v、w的取值增大或减小；

步骤十三、自主控制单元2继续对变压器温度θ_a与目标温度θ_m进行比较，当θ_a-θ_m≤0时，关停一台冷却装置后，返回步骤八；当θ_a-θ_m＞0时，返回步骤八。

环境温度融合数据和负载电流融合数据是本实施例中不控制的变量，为了减小不控制因素影响的范围，实行环境温度分组和热点温升变化率分类，在环境温度变化很小可以忽略的时段，负载电流产生的热量与冷却装置运行可以降低的热量，以及互相对应的变化时间，控制方法进行逐次比对，优化参数，满足这一时段温度平衡，多个分组时段的组合，达到长期温度平衡，数据融合与自主控制构成闭环，无需人的参与或调整，自主控制能以适当的冷却设备台数抵制变压器的温升幅度，控制变压器升温与冷却装置降温相对平衡，达到变压器绝缘性要求的最佳温度范围，有效保护变压器绝缘性能，实现变压器高效运行并延长寿命。

自主控制是根据变压器升温幅度逐台启动冷却装置，以合适的数量运行，不仅有节能效果，与分组控制相比，成倍的减少起动电流，以0.75kw风机为例计算，10台为一组，起动电流98.7A,自主控制减少起动电流88.65A，减小对电源的冲击，如果运行6台风机时，恰好抵消升温，节省电流7.88A，功率3kw，同时避免了频繁启动的现象，同理可以避免变压器高温持续运行的现象，彻底解决了分组控制的缺陷和问题。

实施例2

本实施例的变压器温度控制器，与实施例1不同的是：所述环境温度传感器的数量为两个，相应所述环境温度数据转换模块的数量为两个；所述变压器温度传感器的数量为七个，相应所述变压器温度数据转换模块的数量为七个，所述数据融合单元1还包括数据预处理单片机，所述数据预处理单片机的数量为三个。

具体实施时，如图9所示，当环境温度传感器的数量和环境温度数据转换模块的数量均为两个时，所述环境温度传感器包括第一环境温度传感器1-81和第二环境温度传感器1-82，所述环境温度数据转换模块包括第一环境温度数据转换模块1-31和第二环境温度数据转换模块1-32，所述第一环境温度传感器1-81和第二环境温度传感器1-82依次对应与第一环境温度数据转换模块1-31和第二环境温度数据转换模块1-32相接；当变压器温度传感器的数量和变压器温度数据转换模块的数量均为七个时，所述变压器温度传感器包括第一变压器温度传感器1-91、第二变压器温度传感器1-92、第三变压器温度传感器1-93、第四变压器温度传感器1-94、第五变压器温度传感器1-95、第六变压器温度传感器1-96和第七变压器温度传感器1-97，所述变压器温度数据转换模块包括第一变压器温度数据转换模块1-41、第二变压器温度数据转换模块1-42、第三变压器温度数据转换模块1-43、第四变压器温度数据转换模块1-44、第五变压器温度数据转换模块1-45、第六变压器温度数据转换模块1-46和第七变压器温度数据转换模块1-47，所述第一变压器温度传感器1-91、第二变压器温度传感器1-92、第三变压器温度传感器1-93、第四变压器温度传感器1-94、第五变压器温度传感器1-95、第六变压器温度传感器1-96和第七变压器温度传感器1-97依次对应与第一变压器温度数据转换模块1-41、第二变压器温度数据转换模块1-42、第三变压器温度数据转换模块1-43、第四变压器温度数据转换模块1-44、第五变压器温度数据转换模块1-45、第六变压器温度数据转换模块1-46和第七变压器温度数据转换模块1-47相接，所述数据预处理单片机包括第一数据预处理单片机1-61、第二数据预处理单片机1-62和第三数据预处理单片机1-63，所述第一负载电流数据转换模块1-21、第二负载电流数据转换模块1-22和第三负载电流数据转换模块1-23均与第一数据预处理单片机1-61相接，所述第一环境温度数据转换模块1-31、第二环境温度数据转换模块1-32、第一变压器温度数据转换模块1-41和第二变压器温度数据转换模块1-42均与第二数据预处理单片机1-62相接，所述第三变压器温度数据转换模块1-43、第四变压器温度数据转换模块1-44、第五变压器温度数据转换模块1-45、第六变压器温度数据转换模块1-46和第七变压器温度数据转换模块1-47均与第三数据预处理单片机1-63相接，所述第一数据预处理单片机1-61、第二数据预处理单片机1-62和第三数据预处理单片机1-63均与第一数据融合单片机1-11相接。

具体的，对于功率8000KVA及以上的变压器，完整配备有2个顶层测油管端口，2个中层测油管端口，2个底层测油管端口，1个零线温度检测，共7个变压器温度测温点，所述第一变压器温度传感器1-91安装在变压器的左侧顶层测油管端口并采集变压器左侧顶层温度θ₁，所述第二变压器温度传感器1-92安装在变压器的右侧顶层测油管端口并采集变压器右侧顶层温度θ₂，所述第三变压器温度传感器1-93安装在变压器的左侧中层测油管端口并采集变压器左侧中层温度θ₃，所述第四变压器温度传感器1-94安装在变压器的右侧中层测油管端口并采集变压器右侧中层温度θ₄，所述第五变压器温度传感器1-95安装在变压器的左侧底层测油管端口并采集变压器左侧中层温度θ₅，所述第六变压器温度传感器1-96安装在变压器的右侧底层测油管端口并采集变压器右侧中层温度θ₆，所述第七变压器温度传感器1-97安装在变压器的零线上并采集变压器零线温度θ₇；环境温度采集变压器外部等高处的阳面温度和阴面温度，所述第一环境温度传感器1-81采集变压器外部阳面温度θ_b1，所述第二环境温度传感器1-82采集变压器外部阴面温度θ_b2。

所述第一数据融合单片机1-11采用型号为STC15W4K61S4的单片机,该单片机有六个串行通信口，其中三个串行通信口分别用于与第一数据预处理单片机1-61、第二数据预处理单片机1-62和第三数据预处理单片机1-63连接并进行数据通信，另外三个串行通信口分别用于与自主控制单元2、人机交互单元4和通信单元5连接并进行数据通信。

本实施例的变压器温度控制方法，与实施例1不同的是：步骤三中所述数据融合单元对数据进行融合处理的方法为：所述数据融合后的变压器温度数据θ_a＝(0.8θ₁+0.1θ₃+0.1θ₅+2.4K_i+0.06θ_b+0.8θ₂+0.1θ₄+0.1θ₆+2.4K_i+0.06θ_b)/2；所述数据融合后的环境温度数据θ_b＝0.4θ_b1+0.6θ_b2；

其余步骤均与实施例1相同。

实施例3

本实施例的变压器温度控制器，与实施例2不同的是：所述数据融合单片机的数量为两个，相应所述数据融合存储模块的数量为两个。

具体实施时，如图10所示，当所述数据融合单片机的数量和数据融合存储模块的数量均为两个时，所述数据融合单片机包括第一数据融合单片机1-11和第二数据融合单片机1-12，所述数据融合存储模块包括第一数据融合存储模块1-51和第二数据融合存储模块1-52，所述第一数据融合存储模块1-51和第二数据融合存储模块1-52依次对应与第一数据融合单片机1-11和第二数据融合单片机1-12相接，所述第一数据预处理单片机1-61、第二数据预处理单片机1-62和第三数据预处理单片机1-63均与第二数据融合单片机1-12相接。

具体的，数据融合单片机作为变压器温度自主控制的前提和基础，采用两个数据融合单片机同时运行的模式，进一步增强变压器温度控制器的可靠性，延长其使用寿命。

本实施例的变压器温度控制方法，与实施例2相同。

实施例4

本实施例的变压器温度控制器，与实施例2不同的是：所述隔离驱动模块的数量为两个，相应所述隔离驱动保护模块的数量为两个，所述自适应保护单元3还包括第一接触器3-11和第二接触器3-12，两个所述隔离驱动模块中的一个与冷却装置电机3-10连接，两个所述隔离驱动模块中的另一个通过串接的第一接触器3-11和第二接触器3-12与冷却装置电机3-10连接，所述正常/缺相切换模块3-6与第二接触器3-12连接。

具体实施时，如图11所示，当所述隔离驱动模块的数量和隔离驱动保护模块的数量均为两个时，所述隔离驱动模块包括第一隔离驱动模块3-91和第二隔离驱动模块3-92，所述隔离驱动保护模块包括第一隔离驱动保护模块3-81和第二隔离驱动保护模块3-82，所述第一隔离驱动保护模块3-81和第二隔离驱动保护模块3-82依次对应与第一隔离驱动模块3-91和第二隔离驱动模块3-92连接，所述第一隔离驱动模块3-91与冷却装置电机3-10连接，所述第二隔离驱动模块3-92与第一接触器3-11连接，所述第一接触器3-11、正常/缺相切换模块3-6和冷却装置电机3-10均与第二接触器3-12连接。

具体的，对于冷却装置为强迫油循环风冷方式的变压器，冷却装置同时使用油泵和风机，所述冷却装置电机3-10包括油泵和风机，油泵数量少但功率大，所述第一隔离驱动模块3-91驱动冷却装置电机3-10中的风机，所述第二隔离驱动模块3-92通过第一接触器3-11和第二接触器3-12驱动冷却装置电机3-10中的油泵，第一接触器3-11其中一个相线通过第二接触器3-12并联的三个常闭触点连接至冷却装置电机3-10中的油泵，当第二接触器3-12吸合时，第一接触器3-11为缺相状态，由此得到冷却装置电机3-10中油泵的正常运行数据和故障数据，写入自适应数据存储模块3-2中，其他冷却装置电机3-10中油泵状态数据的获取和自动保护过程与实施例2相同。

本实施例的变压器温度控制方法，与实施例2相同。

实施例5

本实施例的变压器温度控制器，与实施例3不同的是：所述隔离驱动模块的数量为两个，相应所述隔离驱动保护模块的数量为两个，所述自适应保护单元3还包括第一接触器3-11和第二接触器3-12，两个所述隔离驱动模块中的一个与冷却装置电机3-10连接，两个所述隔离驱动模块中的另一个通过串接的第一接触器3-11和第二接触器3-12与冷却装置电机3-10连接，所述正常/缺相切换模块3-6与第二接触器3-12连接。

具体实施时，如图11所示，当所述隔离驱动模块的数量和隔离驱动保护模块的数量均为两个时，所述隔离驱动模块包括第一隔离驱动模块3-91和第二隔离驱动模块3-92，所述隔离驱动保护模块包括第一隔离驱动保护模块3-81和第二隔离驱动保护模块3-82，所述第一隔离驱动保护模块3-81和第二隔离驱动保护模块3-82依次对应与第一隔离驱动模块3-91和第二隔离驱动模块3-92连接，所述第一隔离驱动模块3-91与冷却装置电机3-10连接，所述第二隔离驱动模块3-92与第一接触器3-11连接，所述第一接触器3-11、正常/缺相切换模块3-6和冷却装置电机3-10均与第二接触器3-12连接。

具体的，对于冷却装置为强迫油循环风冷方式的变压器，冷却装置同时使用油泵和风机，所述冷却装置电机3-10包括油泵和风机，油泵数量少但功率大，所述第一隔离驱动模块3-91驱动冷却装置电机3-10中的风机，所述第二隔离驱动模块3-92通过第一接触器3-11和第二接触器3-12驱动冷却装置电机3-10中的油泵，第一接触器3-11其中一个相线通过第二接触器3-12并联的三个常闭触点连接至冷却装置电机3-10中的油泵，当第二接触器3-12吸合时，第一接触器3-11为缺相状态，由此得到冷却装置电机3-10中油泵的正常运行数据和故障数据，写入自适应数据存储模块3-2中，其他冷却装置电机3-10中油泵状态数据的获取和自动保护过程与实施例3相同。

本实施例的变压器温度控制方法，与实施例3相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种变压器温度控制方法，通过温度控制器实现，所述温度控制器包括用于获取影响变压器温度变化的参数数据并对数据进行融合的数据融合单元(1)、根据数据融合单元(1)输出的数据控制变压器冷却装置的自主控制单元(2)和用于驱动保护变压器冷却装置的自适应保护单元(3)，以及人机交互单元(4)和通信单元(5)；所述数据融合单元(1)、自适应保护单元(3)、人机交互单元(4)和通信单元(5)均与自主控制单元(2)相接，所述人机交互单元(4)和通信单元(5)均与数据融合单元(1)相接，其特征在于，控制方法包括以下步骤：

步骤一、所述数据融合单元(1)获取影响变压器温度变化的三相负载电流数据并对数据进行融合处理，得到数据融合后的负载电流数据I_f；

步骤二、所述数据融合单元(1)根据公式K_i＝I_f/I_e计算负载系数K_i,其中，I_e为额定电流数据；

步骤三、所述数据融合单元(1)获取影响变压器温度变化的环境温度数据和变压器温度数据并对数据进行融合处理，得到数据融合后的环境温度数据θ_b和变压器温度数据θ_a；

步骤四、所述数据融合单元(1)根据公式Δθ_h＝H*G_r*K_i计算热点温升Δθ_h，其中，H为热点系数，G_r为铜油温差；

步骤五、所述数据融合单元(1)根据公式θ_y＝θ_a+6K_i+θ_b/10计算变压器预控温度θ_y；

步骤六、所述数据融合单元(1)统计θ_b在ΔT温度变化范围内的持续时间T_b；

步骤七、所述数据融合单元(1)对变压器预控温度θ_y与目标温度θ_m进行比较，当θ_y≥θ_m时，数据融合单元(1)将Δθ_h、θ_a、θ_b和T_b，传输至自主控制单元(2)；当θ_y＜θ_m时，数据融合单元(1)与自主控制单元(2)不通信；

步骤八、所述自主控制单元(2)根据实时接收到的Δθ_h、θ_a、θ_b和T_b，从预设分组及分类内提取控制参数，所述预设分组及分类为根据环境温度变化范围和持续时间，分为多组，每组内根据热点温升变化率，分为两类，每组每类内对应一组控制参数u、v、w；

根据环境温度θ_b变化范围和持续时间T_b预先进行分组，并为每个组附加时钟标志，当θ_b＞39℃，T_b≥2小时设为1组，当37℃＜θ_b≤39℃，T_b≥2小时设为2组，当35℃＜θ_b≤37℃，T_b≥2小时设为3组，当33℃＜θ_b≤35℃，T_b≥2小时设为4组，当31℃＜θ_b≤33℃，T_b≥2小时设为5组，当29℃＜θ_b≤31℃，T_b≥2小时设为6组，当27℃＜θ_b≤29℃，T_b≥2小时设为7组，当25℃＜θ_b≤27℃，T_b≥2小时设为8组，当23℃＜θ_b≤25℃，T_b≥2小时设为9组，当21℃＜θ_b≤23℃，T_b≥2小时设为10组，当19℃＜θ_b≤21℃，T_b≥2小时设为11组，当17℃＜θ_b≤19℃，T_b≥2小时设为12组，当15℃＜θ_b≤17℃，T_b≥2小时设为13组，当13℃＜θ_b≤15℃，T_b≥2小时设为14组，当θ_b≤13℃，T_b≥2小时设为15组；每组内，根据热点温升变化率进行分类，将阶跃变化分为1类；将稳态变化分为2类；对应每组的每类内，设置有不同的控制参数u、v、w，所述u、v、w的初值均为1；

步骤九、所述自主控制单元(2)根据公式L₁＝Y*60/n计算油温变化率L₁，其中，Y为油温的给定变化量，n是自主控制单元(2)从接收到的当次变压器温度数据θ_a开始，到θ_a增加或减小Y时止，接收数据的个数；自主控制单元(2)根据公式L₂＝R*60/m计算热点温升变化率L₂，其中，R为热点温升的给定变化量，m是自主控制单元(2)从接收到的当次热点温升Δθ_h开始,到Δθ_h增加或减小R时止，接收数据的个数；自主控制单元(2)根据公式D_j＝u*(80-θ_b)/F_z计算单台冷却装置降温量D_j，其中，F_z为冷却装置总数；

步骤十、所述自主控制单元(2)根据公式T_s＝v*D_j/2*(L₁+L₂)计算冷却装置的启动延时T_s；自主控制单元(2)根据公式T_d＝w*T_w*2计算冷却装置启动的间隔延时T_d，其中，T_w为冷却装置起动时间；

步骤十一、所述自主控制单元(2)计算变压器温度θ_a与单台冷却装置降温量D_j的和值，将该和值与目标温度θ_m进行比较，当θ_a+D_j≥θ_m时，自主控制单元(2)经过T_s，启动一台冷却装置，执行步骤十二；当θ_a+D_j＜θ_m时，返回步骤八；

步骤十二、所述自主控制单元(2)再经过T_d，对变压器温度θ_a与目标温度θ_m进行比较，当θ_a-θ_m≤b时，执行步骤十三；当θ_a-θ_m＞b时，对预设分组及分类内的控制参数u、v、w进行调整，返回步骤八，其中，b为允许控制温度变化范围数据；

步骤十三、所述自主控制单元(2)继续对变压器温度θ_a与目标温度θ_m进行比较，当θ_a-θ_m≤0时，关停一台冷却装置后，返回步骤八；当θ_a-θ_m＞0时，返回步骤八。

2.按照权利要求1所述的一种变压器温度控制方法，其特征在于：所述数据融合单元(1)包括数据融合单片机、负载电流采集处理模块、环境温度传感器和变压器温度传感器，以及均与数据融合单片机相接的负载电流数据转换模块、环境温度数据转换模块、变压器温度数据转换模块和数据融合存储模块；所述负载电流采集处理模块与负载电流数据转换模块连接，所述环境温度传感器与环境温度数据转换模块相接，所述变压器温度传感器与变压器温度数据转换模块相接。

3.按照权利要求2所述的一种变压器温度控制方法，其特征在于：所述负载电流采集处理模块的数量为多个，相应所述负载电流数据转换模块的数量为多个，所述环境温度传感器和变压器温度传感器的数量均为一个或多个，相应所述环境温度数据转换模块和变压器温度数据转换模块的数量均为一个或多个；当所述环境温度数据转换模块和变压器温度数据转换模块的数量均为多个时，所述数据融合单元还包括数据预处理单片机，所述数据预处理单片机的数量为多个，所述负载电流数据转换模块、环境温度数据转换模块和变压器温度数据转换模块均与数据预处理单片机相接，所述数据预处理单片机与数据融合单片机相接。

4.按照权利要求3所述的一种变压器温度控制方法，其特征在于：所述数据融合单片机的数量为一个或两个，相应所述数据融合存储模块的数量为一个或两个。

5.按照权利要求3所述的一种变压器温度控制方法，其特征在于：所述变压器温度控制器还包括用于安装变压器温度传感器的传感器安装接头和套装在传感器安装接头外且用于保护传感器安装接头的防护套管，所述传感器安装接头包括安装头主体(6)和不锈钢软管(7)，所述安装头主体(6)的中轴设置有通孔，所述安装头主体(6)的下端设置有安装头外螺纹(8)和位于安装头外螺纹(8)上方的用于安装密封圈的凹槽(9)，所述安装头主体(6)的上端通孔内设置有安装头内螺纹(10)，所述不锈钢软管(7)靠近安装头主体(6)的一端连接有用于与安装头主体(6)连接的防水头(11)，所述防水头(11)的下端设置有与安装头内螺纹(10)相配合的防水头外螺纹(12)；所述防护套管包括半圆形的弯头(13)，所述弯头(13)的一端连接有长直管(14)，所述弯头(13)的另一端连接有短直管(15)，所述长直管(14)中间位置处的管壁上设置有呈90度交叉的两个通孔，所述长直管(14)的外壁上固定连接有位于通孔位置处的螺帽(16)，所述长直管(14)的下端连接有挡水斜坡(17)。

6.按照权利要求1所述的一种变压器温度控制方法，其特征在于：所述自主控制单元(2)包括用于与数据融合单元(1)进行数据传输的自主控制单片机和与自主控制单片机相接的控制数据存储模块(2-2)，以及均与自主控制单片机相接的数据传输单片机和时钟与定时模块，所述自主控制单片机的输入端接有故障检测恢复模块(2-5)。

7.按照权利要求6所述的一种变压器温度控制方法，其特征在于：所述自主控制单片机的数量为一个或两个，相应所述数据传输单片机的数量和时钟与定时模块的数量均为一个或两个；当所述自主控制单片机、数据传输单片机和时钟与定时模块的数量均为两个时，所述自主控制单元(2)还包括线路切换模块(2-6)，所述控制数据存储模块(2-2)通过线路切换模块(2-6)与两个自主控制单片机均相接。

8.按照权利要求1所述的一种变压器温度控制方法，其特征在于：所述变压器冷却装置包括冷却装置电机(3-10)，所述自适应保护单元(3)包括自适应保护单片机(3-1)，以及均与自适应保护单片机(3-1)相接的自适应数据存储模块(3-2)和用于与自主控制单元(2)进行数据传输的控制反馈单片机(3-3)；所述自适应保护单片机(3-1)的输入端接有用于对冷却装置电机(3-10)的电压进行检测的电压检测模块(3-4)和用于对冷却装置电机(3-10)的电流进行检测的电流检测模块(3-5)，所述自适应保护单片机(3-1)的输出端接有正常/缺相切换模块(3-6)；所述控制反馈单片机(3-3)的输入端接有隔离驱动保护模块，所述控制反馈单片机(3-3)的输出端接有用于驱动冷却装置电机(3-10)的隔离驱动模块，所述隔离驱动模块与自适应保护单片机(3-1)的输出端连接，所述正常/缺相切换模块(3-6)、隔离驱动保护模块和冷却装置电机(3-10)均与隔离驱动模块连接。

9.按照权利要求8所述的一种变压器温度控制方法，其特征在于：所述隔离驱动模块的数量为一个或两个，相应所述隔离驱动保护模块的数量为一个或两个，当所述隔离驱动模块的数量和隔离驱动保护模块的数量均为两个时，所述自适应保护单元(3)还包括第一接触器(3-11)和第二接触器(3-12)，两个所述隔离驱动模块中的一个与冷却装置电机(3-10)连接，两个所述隔离驱动模块中的另一个通过串接的第一接触器(3-11)和第二接触器(3-12)与冷却装置电机(3-10)连接，所述正常/缺相切换模块(3-6)与第二接触器(3-12)连接。

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