CN110597173B - 一种主变压器冷却控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主变压器冷却控制方法，该控制方法包括设备部件：机组现地控制单元LCU、机组技术供水泵PO、主变高压器低压侧开关Q0、主变高压器侧刀闸、主变高压器冷却系统PLC、主变高压器冷却器一组RF、空载冷却水泵PO1和备用空载冷却水泵PO2等。基于以上设备部件进行机组启动时、机组停机时和主变高压器停止运行时，主变高压器采用相应的运行方法。本发明是基于发电机监控流程设计，同时需要与机组技术供水系统和发变组电气开关等配合工作，改造升级成本低。能够通过监控流程引导，并与主变冷却系统PLC交换信息，完成与主变空载‑负载转换相适应的条件判断，实现冷却系统工作方式切换。

Description

一种主变压器冷却控制方法
技术领域
本发明属于抽水蓄能机组主变压器冷却技术领域，具体涉及一种主变压器冷却控制方法。
背景技术
主变压器（简称主变）是发电厂的主要设备，其安全、稳定、健康地运行是电厂专业运维人员追求的目标，而对于变压器来说，最重要的就是散热、冷却。抽水蓄能机组启动次数、启动方式多变，主变压器会频繁在空载-负载之间转换，其冷却系统也需要相适应的改变运行方式，确保变压器温度稳定。
发明内容
本发明提供一种主变冷却系统控制方法，基于发电机监控流程设计，同时需要与机组技术供水系统和发变组电气开关等配合工作。该方法能够实现系统通过监控流程引导，并与主变冷却系统PLC交换信息，完成与主变空载-负载转换相适应的条件判断，实现冷却系统工作方式切换。
实现上述目的所采用的技术方案：一种主变压器冷却控制方法，该控制方法包括设备部件：机组现地控制单元LCU、机组技术供水泵PO、主变压器低压侧开关Q0（即发电机出口开关GCB）、主变压器高压侧刀闸Q91、主变压器冷却系统PLC、主变压器冷却器一组RF（由四台冷却器并联而成,定义启动优先级为RF1>RF2>RF3>RF4）、空载冷却水泵PO1和备用空载冷却水泵PO2、及其管路和手动阀门。
以上设备部件组成本项目系统的结构：主变压器采用强迫油循环水冷方式，整个冷却系统由机组现地单元LCU控制层、冷却系统PLC控制层和执行层设备上下协同完成。其中机组现地单元LCU是本单元机组包括主变冷却控制管理在内所有现地PLC或执行设备的控制中心，是主变压器冷却系统运行控制的需求发起者并负责与其他系统协调控制，由机组现地控制单元工控机与主变压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信连接。其中冷却系统PLC上承机组现地控制单元LCU，下达各个执行层设备，负责控制冷却设备并检验执行效果，并将执行结果反馈给上级LCU，与执行层设备通过I/O硬布线连接，由一台完整PLC设备完成。执行层设备：冷却系统PLC判断主变空载时，控制冷却水由全厂公用供水经主变空载冷却水泵PO1加压供给，并启动1台冷却器运行（启动优先级RF1冷却器），进入空载冷却方式运行，备用空载冷却水泵PO2在空载冷却水泵PO1故障时启动；冷却系统PLC判断主变负载时，控制冷却水由本单元发电机组技术供水泵供给，启动2台冷却器运行（启动优先级RF1、RF2冷却器），进入负载冷却方式运行；冷却系统PLC判断主变检修状态时，停止冷却器RF、空载冷却水泵PO1和备用空载冷却水泵PO2；上述执行层设备将自身状态和执行结果反馈给冷却系统PLC，完成闭环控制。
基于以上设备部件进行机组启动时主变压器由空载转负载运行方法包括以执行下步序。
执行步序1：机组现地控制单元LCU控制器内执行开机顺控流程，发出启机令后，执行步序2。
执行步序2：现地控制单元LCU控制器启动机组技术供水泵PO；步序2执行完后，现地控制单元LCU控制器内监控程序判断主变压器负载条件是否满足，当主变压器负载条件满足时，随之现地控制单元LCU向主变压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变压器负载”信号；主变压器冷却系统PLC收到“主变压器负载”信号后，执行步序3。
执行步序3：主变压器冷却系统PLC停止主变压器空载泵PO1，同时启动第2台主变冷却器RF2；随着负载运行时间，主变压器温度会平稳上升，直到绕组温度达到75℃时，主变压器冷却系统PLC执行步序4。
执行步序4 ：主变压器冷却系统PLC启动第3台主变冷却器RF3；当3台冷却器工作时，主变压器温度会逐渐回落，直到绕组温度将至65℃时，主变压器冷却系统PLC执行步序5。
执行步序5 ：主变压器冷却系统PLC控制停止第3台冷却器RF3工作；在主变压器负载运行期间，主变压器冷却系统PLC会根据温度循环运行于步序4和步序5，由主变压器冷却系统PLC控制实现，其余步序由现地控制单元LCU控制实现。
基于以上设备部件进行机组停机时主变压器由负载转空载运行方法包括以执行下步序。
执行步序1：机组现地控制单元LCU控制器内执行停机顺控流程，发出停机令后，顺控流程执行到停辅机时，执行步序2。
执行步序2：机组现地控制单元LCU控制器停止机组技术供水泵PO；步序2执行完后，现地控制单元LCU控制器内监控程序判断主变压器负载开闭条件，当该开闭条件均满足时，随之现地控制单元LCU向主变压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变压器空载”信号；主变压器冷却系统PLC收到“主变压器空载”信号后，执行步序3。
执行步序3：主变压器冷却系统PLC启动主变压器空载泵PO1，同时停止1台冷却器，之后主变压器进入空载运行状态；主变压器空载运行阶段，如果发生主变压器空载泵PO1故障，主变压器冷却系统PLC将执行步序4。
执行步序4 ：主变压器冷却系统PLC启动主变压器空载备用泵PO2；当主变压器空载泵PO1故障排除，设备状态恢复可用时，主变压器冷却系统PLC执行步序5。
执行步序5 ：主变压器冷却系统PLC 启动主变压器空载泵PO1，同时停止主变压器空载备用泵PO2；在主变压器空载运行期间，空载泵和备用泵循环运行于步序4和步序5，由主变压器冷却系统PLC控制实现，其余步序由现地控制单元LCU控制实现。
主变压器停运过程运行方法：当主变压器冷却系统PLC检测到主变压器负载断开条件时，即判断为主变压器停运，然后主变压器冷却系统PLC控制停止主变压器空载泵PO1、控制停止主变压器空载备用泵PO2和控制停止4台冷却器RF工作，即冷却系统退出运行。
进一步地，执行步序2，在机组技术供水泵PO启动时，还包括启动各辅机系统。
其中，（1）中执行步序2完成后对主变压器负载闭合条件的判断，是指对主变压器高压侧刀闸闭合且技术供水泵PO处于运行状态，这2个条件的判断，当这2个条件均满足时，随之现地控制单元LCU向主变压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变压器负载”信号。
其中，（2）中执行步序2完成后对主变压器负载开闭条件的判断，是指对主变压器高压侧刀闸闭合且技术供水泵PO处于停止状态，这2个条件的判断，当这2个条件均满足时，随之现地控制单元LCU向主变压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变压器空载”信号。
其中，（3）主变压器负载断开条件的判断，是指对主变压器高压侧刀闸在分开状态且主变压器低压侧开关Q0在分开状态时，主变压器冷却系统PLC控制停止主变压器空载泵PO1、控制停止主变压器空载备用泵PO2和控制停止4台冷却器RF工作。
有益效果：本发明是基于发电机监控流程设计，同时需要与机组技术供水系统和发变组电气开关等配合工作。系统包括机组现地控制单元LCU、主变冷却控制系统、冷却器和冷却水泵等，均为电厂现有设备，基本无需增加新设备，改造升级成本低。通过本发明方法升级的主变冷却系统，能够通过监控流程引导，并与主变冷却系统PLC交换信息，完成与主变空载-负载转换相适应的条件判断，实现冷却系统工作方式切换。
附图说明
图1 是机组启动过程中主变冷却系统控制原理图。
图2是机组停机过程中主变冷却系统控制原理图。
图3是主变停运冷却系统控制原理图。
具体实施方式
主变压器冷却方式采用强迫油循环水冷。主变空载时，冷却水由全厂公用供水经主变空载泵加压供给，启动1台冷却器运行（每台主变配置一组冷却器，由4台冷却器并联而成）。主变负载时，冷却水由本单元发电机组技术供水泵供给，启动2台冷却器运行。
具体地，主变压器采用强迫油循环水冷方式，整个冷却系统由机组现地单元LCU控制层、冷却系统PLC控制层和执行层设备上下协同完成。其中机组现地单元LCU是本单元机组包括主变冷却控制管理在内所有现地PLC或执行设备的控制中心，是主变压器冷却系统运行控制的需求发起者并负责与其他系统协调控制，由机组现地控制单元工控机与主变压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信连接。其中冷却系统PLC上承机组现地控制单元LCU，下达各个执行层设备，负责控制冷却设备并检验执行效果，并将执行结果反馈给上级LCU，与执行层设备通过I/O硬布线连接，由一台完整PLC设备完成。执行层设备：冷却系统PLC判断主变空载时，控制冷却水由全厂公用供水经主变空载冷却水泵PO1加压供给，并启动1台冷却器运行（启动优先级RF1冷却器），进入空载冷却方式运行，备用空载冷却水泵PO2在空载冷却水泵PO1故障时启动；冷却系统PLC判断主变负载时，控制冷却水由本单元发电机组技术供水泵供给，启动2台冷却器运行（启动优先级RF1、RF2冷却器），进入负载冷却方式运行；冷却系统PLC判断主变检修状态时，停止冷却器RF、空载冷却水泵PO1和备用空载冷却水泵PO2；上述执行层设备将自身状态和执行结果反馈给冷却系统PLC，完成闭环控制。
由于抽水蓄能机组日常启动频繁，主变压器每天都会多次经历空载-负载、负载-空载的转换运行，再加上主变定期检修，共三种运行方式，本项目针对这三种运行方式下冷却系统工作模式管理分别提供解决方案。该控制系统涉及的设备包括：机组现地控制单元LCU、机组技术供水泵PO、主变低压侧开关Q0（即发电机出口开关GCB）、主变高压侧刀闸Q91、主变冷却系统PLC、主变冷却器一组（由四台冷却器并联而成）RF、一台空载冷却水泵PO1、一台备用空载冷却水泵PO2、及其必要的管路和手动阀门等组成。下面分别针对上述三种工作方式，说明冷却系统控制方法。
1）机组启动-主变由空载转负载运行过程。机组启动过程中主变冷却系统控制原理如图1所示，即为：机组现地控制单元LCU控制器内执行开机顺控流程，发出启机令后，执行步序2（启动各辅机系统），技术供水泵此时启动；步序2执行完后，现地控制单元LCU控制器内监控程序判断“主变高压侧刀闸Q91在合”、“技术供水泵PO在运行”2个条件均满足，随之现地控制单元LCU向主变冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变负载”信号；主变冷却系统PLC收到“主变负载”信号后，执行原理图1中步序3“停主变空载泵PO1”、“启动第2台冷却器”；随着负载运行时间，主变温度会平稳上升，直到绕组温度达到75℃时，主变冷却系统PLC执行原理图1中步序4“启动第3台冷却器”；当3台冷却器工作时，主变温度会逐渐回落，直到绕组温度将至65℃时，主变冷却系统PLC执行原理图1中步序5“停止第3台冷却器”；在主变负载运行期间，主变冷却系统PLC会根据温度循环运行于步序4、步序5，如原理图所示；图1中虚框部分由主变冷却系统PLC控制实现，以外由现地控制单元LCU控制实现。
2）机组停机-主变由负载转空载运行过程。机组停机过程中主变冷却系统控制原理如图2所示，即为：机组现地控制单元LCU控制器内执行停机顺控流程，发出停机令后，顺控流程执行到停辅机时，执行原理图2中步序2“停技术供水泵PO”；步序2执行完后，现地控制单元LCU控制器内监控程序判断“主变高压侧刀闸Q91在合”、“技术供水泵PO停止”2个条件均满足，随之现地控制单元LCU向主变冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变空载”信号；主变冷却系统PLC收到“主变空载”信号后，执行原理图2中步序3“启动主变空载泵PO1”、“停1台冷却器”，之后主变进入空载运行状态；主变空载运行阶段，如果发生主变空载泵PO1故障，主变冷却系统PLC将执行原理图2中步序4“启动主变空载备用泵PO2”；当主变空载泵PO1故障排除，设备状态恢复可用时，主变冷却系统PLC执行原理图2中步序5“启动主变空载泵PO1”、“停止主变空载备用泵PO2”；在主变空载运行期间，空载泵和备用泵循环运行于步序4、步序5，如原理图所示；图2中虚框部分由主变冷却系统PLC控制实现，以外由现地控制单元LCU控制实现。
3）主变停运过程。主变停运时冷却系统控制原理如图3所示，即为：当主变冷却系统PLC检测到“主变高压侧刀闸Q91在分”、“主变低压侧开关Q0分在”2个条件同时满足时，即判断为主变停运，然后PLC便控制开出“停止主变空载泵PO1”、“停止主变空载备用泵PO2”、“停止4台冷却器RF”，即冷却系统退出运行。

Claims (5)

1.一种主变压器冷却控制方法，包括设备部件：机组现地控制单元LCU、机组技术供水泵PO、主变高压器低压侧开关Q0、主变高压器侧刀闸、主变高压器冷却系统PLC、主变高压器冷却器一组RF、空载冷却水泵PO1和备用空载冷却水泵PO2、及其管路和手动阀门；其特征在于，
主变压器采用强迫油循环水冷方式，整个冷却系统由机组现地控制单元LCU控制层、冷却系统PLC控制层和执行层设备上下协同完成；其中机组现地控制单元LCU是本单元机组包括主变冷却控制管理在内所有现地PLC或执行设备的控制中心，是主变压器冷却系统运行控制的需求发起者并负责与其他系统协调控制，由机组现地控制单元LCU与主变压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信连接；其中冷却系统PLC上承机组现地控制单元LCU，下达各个执行层设备，负责控制冷却设备并检验执行效果，并将执行结果反馈给上级LCU，与执行层设备通过I/O硬布线连接，由一台完整PLC设备完成；执行层设备：冷却系统PLC判断主变空载时，控制冷却水由公用供水经主变空载冷却水泵PO1加压供给，并启动1台冷却器运行，进入空载冷却方式运行，备用空载冷却水泵PO2在空载冷却水泵PO1故障时启动；冷却系统PLC判断主变负载时，控制冷却水由本单元机组技术供水泵PO供给，启动2台冷却器运行，进入负载冷却方式运行；冷却系统PLC判断主变检修状态时，停止冷却器RF、空载冷却水泵PO1和备用空载冷却水泵PO2；上述执行层设备将自身状态和执行结果反馈给冷却系统PLC，完成闭环控制；
（1）基于以上设备部件进行机组启动时主变高压器由空载转负载运行方法包括以执行下步序：
执行步序1：机组现地控制单元LCU内执行开机顺控流程，发出启机令后，执行步序2；
执行步序2：机组现地控制单元LCU控制器启动机组技术供水泵PO；步序2执行完后，机组现地控制单元LCU内监控程序判断主变高压器负载条件是否满足，当主变高压器负载条件均满足时，随之机组现地控制单元LCU向主变高压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变高压器负载”信号；主变高压器冷却系统PLC收到“主变高压器负载”信号后，执行步序3；
执行步序3：主变高压器冷却系统PLC停止主变高压器空载泵PO1，同时启动第2台空载冷却水泵PO2；随着负载运行时间，主变高压器温度会平稳上升，直到绕组温度达到75℃时，主变高压器冷却系统PLC执行步序4；
执行步序4 ：主变高压器冷却系统PLC启动第3台空载冷却水泵；当3台冷却器工作时，主变高压器温度会逐渐回落，直到绕组温度降至65℃时，主变高压器冷却系统PLC执行步序5；
执行步序5 ：主变高压器冷却系统PLC控制停止第3台冷却器工作；在主变高压器负载运行期间，主变高压器冷却系统PLC会根据温度循环运行于步序4和步序5，由主变压器冷却系统PLC控制实现，其余步序由机组现地控制单元LCU控制实现；
（2）基于以上设备部件进行机组停机时主变高压器由负载转空载运行方法包括以执行下步序：
执行步序1：机组现地控制单元LCU内执行停机顺控流程，发出停机令后，顺控流程执行到停辅机时，执行步序2；
执行步序2：机组现地控制单元LCU停止机组技术供水泵PO；步序2执行完后，机组现地控制单元LCU控制器内监控程序判断主变高压器负载开闭条件，当该开闭条件均满足时，随之机组现地控制单元LCU向主变高压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变高压器空载”信号；主变高压器冷却系统PLC收到“主变高压器空载”信号后，执行步序3；
执行步序3：主变高压器冷却系统PLC启动主变高压器空载泵PO1，同时停止第1台冷却器，之后主变高压器进入空载运行状态；主变高压器空载运行阶段，如果发生主变高压器空载泵PO1故障，主变高压器冷却系统PLC将执行步序4；
执行步序4 ：主变高压器冷却系统PLC启动主变高压器空载备用泵PO2；当主变高压器空载泵PO1故障排除，设备状态恢复可用时，主变高压器冷却系统PLC执行步序5；
执行步序5 ：主变高压器冷却系统PLC 启动主变高压器空载泵PO1，同时停止主变高压器空载备用泵PO2；在主变高压器空载运行期间，空载泵和备用泵循环运行于步序4和步序5，由主变压器冷却系统PLC控制实现，其余步序由机组现地控制单元LCU控制实现；
（3）主变高压器停运过程运行方法：当主变高压器冷却系统PLC检测到主变高压器负载断开条件时，即判断为主变高压器停运，然后主变高压器冷却系统PLC控制停止主变高压器空载泵PO1、控制停止主变高压器空载备用泵PO2和控制停止4台冷却器RF工作，即冷却系统退出运行。
2.根据权利要求1所述的主变压器冷却控制方法，其特征在于，执行步序2，在机组技术供水泵PO启动时，还包括启动各辅机系统。
3.根据权利要求1所述的主变压器冷却控制方法，其特征在于，（1）中执行步序2完成后对主变高压器负载闭合条件是否满足的判断，是指对主变高压器高压侧刀闸闭合且机组技术供水泵PO处于运行状态，这2个条件的判断，当这2个条件均满足时，随之机组现地控制单元LCU向主变高压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变高压器负载”信号。
4.根据权利要求1所述的主变压器冷却控制方法，其特征在于，（2）中执行步序2完成后对主变高压器负载开闭条件的判断，是指对主变高压器高压侧刀闸闭合且机组技术供水泵PO处于停止状态，这2个条件的判断，当这2个条件均满足时，随之机组现地控制单元LCU向主变高压器冷却系统PLC通过硬布线或modbus通信方式发出“主变高压器空载”信号。
5.根据权利要求1所述的主变压器冷却控制方法，其特征在于，（3）主变高压器负载断开条件的判断，是指对主变高压器高压侧刀闸在分开状态且主变高压器低压侧开关Q0在分开状态时，主变高压器冷却系统PLC控制停止主变高压器空载泵PO1、控制停止主变高压器空载备用泵PO2和控制停止4台冷却器RF工作。
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