CN110069020A - 一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统 - Google Patents

Abstract

一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，它包括冷却器控制器，冷却器控制器包括控制器开关量输入模块、控制器CPU模块，控制器开关量输入模块分别与变压器负荷仿真模块、变压器温度仿真模块、以及冷却水仿真模块、冷却器故障仿真模块连接，控制器开关量输入模块用于接收仿真控制所需的状态信号，本发明所提供的一种仿真控制系统，其目的主要是为了解决在确定控制程序对冷却器的控制是否正确有效时，必须在变压器检修期间，将新优化的控制程序下载到现场运行的冷却器控制器中进行试验，这样会占用较多检修时间，影响电力生产的技术问题。

Description

一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统

技术领域

本发明变压器检测技术领域，具体涉及一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统及方法。

背景技术

大型变压器的冷却系统常采用强迫油循环水冷冷却器。这是一种以水作为冷却介质的强迫油循环冷却方式。采用这种冷却方式的变压器，油箱上不装散热器，而是在变压器外加装了一套与油箱相连的水冷却器，包括油泵、水阀、冷却器管等。在水冷却器内部通有水阀控制的冷却水，外部在油泵的助力下流过热油，冷却水将油的热量带走，然后从排水管排出，热油得到冷却后回流到变压器油箱，降低变压器内部油温，达到散热、冷却的目的。冷却器通常为多组，如5组、6 组等。冷却器控制系统根据变压器的运行工况变化，分组投入或退出不同数量的冷却器组，以满足变压器各种运行工况下不同的散热需求。因此，冷却器控制系统需要采集变压器油温、冷却器油流、冷却器水压、油泵启停、水阀开关等状态，根据控制器既定的控制程序操控每组冷却器相关的油泵的启停和水阀的开关，实现每组冷却器的自动投退。

在运行过程中，控制器的控制程序可能暴露出一些问题，影响冷却器控制、运行指示和数据采集，需要对控制器的控制程序进行优化。在实际运行维护管理中，通常是搭建一套控制器，将优化的控制程序下载到控制器中，通过联机调试的方式，检测控制程序能否按流程执行。但是，该方法不能确定控制程序对冷却器的控制是否正确有效，必须在变压器检修期间，将新优化的控制程序下载到现场运行的控制器中进行相关试验，试验合格后才能正式投入运行。如此，要占用较多的检修时间，影响电力生产。如果试验效果不理想，可能需要重新修改控制程序，反复试验，对电力生产的影响更大。

发明内容

本发明所提供的一种仿真控制系统，其目的主要是为了解决在确定控制程序对冷却器的控制是否正确有效时，必须在变压器检修期间，将新优化的控制程序下载到现场运行的控制器中进行试验，这样会占用较多检修时间，影响电力生产的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，它包括冷却器控制器，冷却器控制器包括控制器开关量输入模块、控制器CPU模块，控制器开关量输入模块分别与变压器负荷仿真模块、变压器温度仿真模块、以及冷却水仿真模块、冷却器故障仿真模块连接，控制器开关量输入模块用于接收仿真控制所需的状态信号，控制器CPU模块在下载控制程序后，根据控制器开关量输入模块接收的状态信号，实现对变压器冷却器的分组启、停控制的逻辑判断，并将控制指令或告警信息下达给控制器开关量输出模块；控制器开关量输出模块与冷却器运行仿真模块的输入端连接，将控制器CPU模块下达的控制指令输出给冷却器仿真运行模块。

上述冷却器控制器还包括控制器通讯模块，控制器通讯模块与人机交互模块连接。

上述控制器通讯模块与电站远方监控系统连接，控制器通讯模块用于接收人机交互模块的现地控制输入和电站远方监控系统的远方控制输入，也用于向人机交互模块和电站远方监控系统输出冷却器控制系统的状态信息。

上述冷却器运行仿真模块包括若干继电器、以及每个继电器所控制的指示灯，指示灯用于表征冷却器运行、冷却器停止、油泵运行、油泵停止、水阀开、水阀关、冷却器故障、油流异常、水压异常、渗漏等冷却器运行状态，冷却器运行仿真模块在接收到冷却器控制器的控制指令和告警信息后，动作于继电器从而点亮相应的指示灯，通过不同颜色的指示灯区分控制指令和告警信息。

上述人机交互模块包括触摸屏及通信装置，人机交互模块用于向冷却器控制器输入控制指令，显示冷却器控制系统的状态信息。

还包括仿真系统电源模块，仿真系统电源模块包括电压变换器，仿真系统电源模块用于给各个模块供电。

一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统的操作方法，其特征在于，在进行仿真操作时，采用以下步骤：

1)控制前的准备：仿真系统电源模块，冷却器控制器得电运行，向冷却器控制器内的控制器CPU模块下载待测试的控制程序；

2)模拟初始启动冷却器：投入变压器负荷仿真模块内的“启动主变冷却器”开关端子模拟“启动主变冷却器”指令，冷却器控制器接受并执行控制程序，由冷却器控制器内的控制器开关量输出模块向冷却器运行仿真模块中的继电器输出开出信号，使继电器励磁，继电器接点导通并点亮该继电器相应的指示灯，启动后的冷却器指定颜色的指示灯亮，处于辅助运行和备用状态的主变冷却器对应的指定颜色的指示灯亮。

3)模拟“变压器负荷高”启、停辅助冷却器：投入冷却器负荷仿真模块内的“变压器负荷高”开关端子模拟“变压器负荷高”信号，冷却器控制器接受该信号并执行控制程序，由冷却器控制器内的控制器开关量输出模块向冷却器运行仿真模块中的继电器输出指令，该继电器动作，对应颜色指示灯点亮，当退出冷却器负荷仿真模块3内的“变压器负荷高”开关端子时，冷却器控制器接收该信号并执行控制程序，使相应继电器返回，对应颜色的指示灯熄灭。

4)通过投入冷却器运行仿真模块中对应的开关端子模拟信号来进行模拟“变压器油温温度高”、“冷却水温度高”、“主变冷却器故障”等其他启、停辅助冷却器或备用冷却器的仿真控制操作。

5)上述模拟操作均可以通过冷却器控制器、人机交互模块实现与使用者的交互，并向使用者实时显示冷却器的各种运行状态信息。

采用上述技术方案，使得本发明具有以下技术效果；

1)本专利提出一种强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，可以模拟变压器冷却器的各种运行状态，仿真实现控制器对变压器冷却器的控制，为控制器的程序验证提供调试、检验平台，减少变压器冷却器控制器程序优化工作占用的主变停电检修时间，减少主变停电造成的经济损失和社会影响；

2)本专利用各种仿真模块模拟变压器冷却器实际的运行状态，实现了仿真系统与实际控制系统的状态一致性，结合人机交互界面，可以用于运行、维护人员教育培训；

3)本专利运用继电器、开关端子或小空开、指示灯等常用电气设备制成各种仿真模块，结构简单，制作成本低，仿真操作简便。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2和图3为本发明中各个组件安装的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，它包括冷却器控制器8，冷却器控制器8包括控制器开关量输入模块 9、控制器CPU模块11，控制器开关量输入模块9分别与变压器负荷仿真模块3、变压器温度仿真模块4、以及冷却水仿真模块5、冷却器故障仿真模块6连接，控制器开关量输入模块9用于接收仿真控制所需的状态信号，控制器CPU模块11在下载控制程序后，根据控制器开关量输入模块9接收的状态信号，实现对变压器冷却器的分组启、停控制的逻辑判断，并将控制指令或告警信息下达给控制器开关量输出模块10；控制器开关量输出模块10与冷却器运行仿真模块7的输入端连接，将控制器CPU模块11下达的控制指令输出给冷却器仿真运行模块。

进一步的，冷却器控制器8还包括控制器通讯模块12，控制器通讯模块12与人机交互模块2连接。

进一步的，控制器通讯模块12与电站远方监控系统连接，控制器通讯模块12用于接收人机交互模块2的现地控制输入和电站远方监控系统的远方控制输入，也用于向人机交互模块和电站远方监控系统输出冷却器控制系统的状态信息。

关于冷却器运行仿真模块7，具体的，它包括若干继电器、以及每个继电器所控制的指示灯，指示灯用于表征冷却器运行、冷却器停止、油泵运行、油泵停止、水阀开、水阀关、冷却器故障、油流异常、水压异常、渗漏等冷却器运行状态，冷却器运行仿真模块7在接收到冷却器控制器8的控制指令和告警信息后，动作于继电器从而点亮相应的指示灯，通过不同颜色的指示灯区分控制指令和告警信息。

进一步的，人机交互模块2包括触摸屏及通信装置，人机交互模块2用于向冷却器控制器输入控制指令，显示冷却器控制系统的状态信息。

还包括仿真系统电源模块1，仿真系统电源模块1包括电压变换器，仿真系统电源模块1用于给各个模块供电。

一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统的操作方法，其特征在于，在进行仿真操作时，采用以下步骤：

1)控制前的准备：仿真系统电源模块1，冷却器控制器8得电运行，向冷却器控制器8内的控制器CPU模块11下载待测试的控制程序；

2)模拟初始启动冷却器：投入变压器负荷仿真模块3内的“启动主变冷却器”开关端子模拟“启动主变冷却器”指令，冷却器控制器8接受并执行控制程序，由冷却器控制器8内的开关量输出模块向冷却器运行仿真模块7中的继电器输出开出信号，使继电器励磁，继电器接点导通并点亮该继电器相应的指示灯，启动后的冷却器指定颜色的指示灯亮，处于辅助运行和备用状态的主变冷却器对应的指定颜色的指示灯亮。

3)模拟“变压器负荷高”启、停辅助冷却器：投入冷却器负荷仿真模块3内的“变压器负荷高”开关端子模拟“变压器负荷高”信号，冷却器控制器8接受该信号并执行控制程序，由冷却器控制器8 内的开关量输出模块向冷却器运行仿真模块7中的继电器输出指令，该继电器动作，对应颜色指示灯点亮，当退出冷却器负荷仿真模块3 内的“变压器负荷高”开关端子时，冷却器控制器8接收该信号并执行控制程序，使相应继电器返回，对应颜色的指示灯熄灭。

4)通过投入冷却器运行仿真模块7中对应的开关端子模拟信号来进行模拟“变压器油温温度高”、“冷却水温度高”、“主变冷却器故障”等其他启、停辅助冷却器或备用冷却器的仿真控制操作。

5)上述模拟操作均可以通过冷却器控制器8、人机交互模块2 实现与使用者的交互，并向使用者实时显示冷却器的各种运行状态信息。

实施例：

作为本专利一种优选的技术方案，所述电源模块1优先使用德国菲尼克斯QUINT-PS电源及，可将AC220V或DC220V转换为DC24V等级的电源，模块输出的24V直流电源通过硬接线与仿真控制系统其他各模块相连，供系统运行。

作为本专利一种优选的技术方案，所述冷却器控制器8优先采用施耐德Premium系列产品，其中控制器电源模块采用施耐德 TSXPSY3610M，控制器CPU模块采用施耐德TSXP57204，控制器通讯模块采用与CPU配套的施耐德TSXMBP100，控制器开关量输入模块采用施耐德TSXDEY16D2，控制器开关量输出模块采用施耐德 TSXDSY16R5及施耐德TSXRKY12EX机架等共同构成冷却器控制系统，控制器的各模块之间通过TSXRKY12EX机架相连，机架的扩展通过施耐德TSXCBY030K扩展电缆相连，控制器模块与其他各模块通过硬件线相连。

作为本专利一种优选的技术方案，所述冷却负荷仿真模块3、变压器温度仿真模块4、冷却水仿真模块5及冷却器故障仿真模块6优先ABB系列M4/6.SNB型开关端子，通过硬接线与冷却器控制器8上的开关量输入模块及电源模块1相连。当开关端子投入，相应的正电位送至控制器开关量输入量模块，用来模拟相应的负荷、温度及冷却器故障等信号；当开关端子退出，无相应的正电位送至控制器开关量输入量模块，相应的负荷、温度及冷却器故障等信号复归。

作为本专利一种优选的技术方案，所述冷却器运行仿真模块7采用日本欧姆龙MY4N-D2-J系统中间继电器，通过硬接线与控制器8上的开出量输入模块及电源模块1相连，控制器开出量输出运行驱动继电器动作，模拟冷却器的运行，同时继电器的接点通过硬接线与本模块内的指示灯相连，接点导通对应的指示灯点亮。指示灯的优选方案选用江阴长江电器AD11系列的红色、黄色及绿色的DC24V指示灯，通过继电器的输出接点指示冷却器的各种运行状态，红色指示灯分别代表对冷却器运行、油泵运行、水阀开等控制指令的响应；绿色指示灯分别代表对冷却器停止、油泵停止、水阀关控制指令的响应；黄色指示灯分别代表对冷却器故障、油流异常、水压异常、渗漏等告警信息的响应。

作为本专利一种优选的技术方案，所述人机交互模块2优先采用施耐德XBT GT5230系列触摸屏，通过施耐德XBTZ9018通讯连接线与冷却器控制器8上的通讯模块相连，实时与控制器进行通讯，进行人机交互及状态显示。

作为本专利一种优选的技术方案，所述仿真控制操作说明如下：

(1)控制前的准备：投入系统电源模块1，冷却器控制器8得电运行，向冷却器控制器8内的CPU模块下载待测试的控制程序。

(2)模拟初始启动冷却器：投入冷却负荷仿真模块3内的“启动主变冷却器”开关端子模拟“启动主变冷却器”指令，冷却器控制器 8接受并执行控制程序(例如，该控制程序控制六组冷却器，初始启动三组冷却器，另外两组为辅助运行状态，一组为备用状态)，由冷却器控制器8内的开关量输出模块向冷却器运行仿真模块7中三组继电器输出开出信号，使继电器励磁，继电器接点导通并点亮该继电器相应的指示灯，启动后的冷却器红色指示灯亮，处于辅助运行和备用状态的主变冷却器指示灯亮绿色。

(3)模拟“变压器负荷高”启、停辅助冷却器：投入冷却器负荷仿真模块3内的“变压器负荷高”开关端子模拟“变压器负荷高”信号，冷却器控制器8接受该信号并执行控制程序(例如，该控制程序控制六组冷却器，当“变压器负荷高”时，初始启动三组冷却器，增加启动第四组冷却器，另外一组冷却器为辅助运行状态，一组冷却器为备用状态)，由冷却器控制器8内的开关量输出模块向冷却器运行仿真模块7中第四组继电器输出指令，该继电器动作，对应的红色指示灯点亮。当退出冷却器负荷仿真模块3内的“变压器负荷高”开关端子时，冷却器控制器8接受该信号并执行控制程序(退出第四组冷却器)，使第四组继电器返回，对应的红色指示灯熄灭，绿色指示灯点亮。

(4)模拟“变压器油温温度高”、“冷却水温度高”、“主变冷却器故障”等其他启、停辅助冷却器或备用冷却器的仿真控制操作与模拟“变压器负荷高”启动辅助冷却器的操作相似，都是投入仿真模块中对应的开关端子模拟信号，冷却器控制器8接受该信号并执行控制程序(启动或退出被控制的冷却器)，由冷却器控制器8内的开关量输出模块向冷却器运行仿真模块7输出指令，启动或返回被控制的继电器，并点亮对应的指示灯。

上述模拟操作均可以通过冷却器控制器8反馈至人机界面模块2，实时显示冷却器的各种运行状态信息。

Claims (7)

1.一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，其特征在于：它包括冷却器控制器（8），冷却器控制器（8）包括控制器开关量输入模块（9）、控制器CPU模块（11），控制器开关量输入模块（9）分别与变压器负荷仿真模块（3）、变压器温度仿真模块（4）、以及冷却水仿真模块（5）、冷却器故障仿真模块（6）连接，控制器开关量输入模块（9）用于接收仿真控制所需的状态信号，控制器CPU模块（11）在下载控制程序后，根据控制器开关量输入模块（9）接收的状态信号，实现对变压器冷却器的分组启、停控制的逻辑判断，并将控制指令或告警信息下达给控制器开关量输出模块（10）；控制器开关量输出模块（10）与冷却器运行仿真模块（7）的输入端连接，将控制器CPU模块（11）下达的控制指令输出给冷却器仿真运行模块。

2.根据权利要求1所述的一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，其特征在于：所述冷却器控制器（8）还包括控制器通讯模块（12），控制器通讯模块（12）与人机交互模块（2）连接。

3.根据权利要求2所述的一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，其特征在于：所述控制器通讯模块（12）与电站远方监控系统连接，控制器通讯模块（12）用于接收人机交互模块（2）的现地控制输入和电站远方监控系统的远方控制输入，也用于向人机交互模块和电站远方监控系统输出冷却器控制系统的状态信息。

4.根据权利要求1至3其中之一所述的一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，其特征在于：所述冷却器运行仿真模块（7）包括若干继电器、以及每个继电器所控制的指示灯，指示灯用于表征冷却器运行、冷却器停止、油泵运行、油泵停止、水阀开、水阀关、冷却器故障、油流异常、水压异常、渗漏等冷却器运行状态，冷却器运行仿真模块（7）在接收到冷却器控制器（8）的控制指令和告警信息后，动作于继电器从而点亮相应的指示灯，通过不同颜色的指示灯区分控制指令和告警信息。

5.根据权利要求2或3所述的一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，其特征在于：所述人机交互模块（2）包括触摸屏及通信装置，人机交互模块（2）用于向冷却器控制器输入控制指令，显示冷却器控制系统的状态信息。

6.根据权利要求4所述的一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统，其特征在于：还包括仿真系统电源模块（1），仿真系统电源模块（1）包括电压变换器，仿真系统电源模块（1）用于给各个模块供电。

7.一种变压器强迫油循环水冷冷却器仿真控制系统的操作方法，其特征在于，在进行仿真操作时，采用以下步骤：

1）控制前的准备：仿真系统电源模块（1），冷却器控制器（8）得电运行，向冷却器控制器（8）内的控制器CPU模块（11）下载待测试的控制程序；

2）模拟初始启动冷却器：投入变压器负荷仿真模块（3）内的“启动主变冷却器”开关端子模拟“启动主变冷却器”指令，冷却器控制器（8）接受并执行控制程序，由冷却器控制器（8）内的开关量输出模块向冷却器运行仿真模块（7）中的继电器输出开出信号，使继电器励磁，继电器接点导通并点亮该继电器相应的指示灯，启动后的冷却器指定颜色的指示灯亮，处于辅助运行和备用状态的主变冷却器对应的指定颜色的指示灯亮；

3）模拟“变压器负荷高”启、停辅助冷却器：投入冷却器负荷仿真模块（3）内的“变压器负荷高”开关端子模拟“变压器负荷高”信号，冷却器控制器（8）接受该信号并执行控制程序，由冷却器控制器（8）内的开关量输出模块向冷却器运行仿真模块（7）中的继电器输出指令，该继电器动作，对应颜色指示灯点亮，当退出冷却器负荷仿真模块3内的“变压器负荷高”开关端子时，冷却器控制器（8）接收该信号并执行控制程序，使相应继电器返回，对应颜色的指示灯熄灭；

4）通过投入冷却器运行仿真模块（7）中对应的开关端子模拟信号来进行模拟“变压器油温温度高”、“冷却水温度高”、“主变冷却器故障”等其他启、停辅助冷却器或备用冷却器的仿真控制操作；

5）上述模拟操作均可以通过冷却器控制器（8）、人机交互模块（2）实现与使用者的交互，并向使用者实时显示冷却器的各种运行状态信息。