CN111708317B

CN111708317B - 一种变压器控制方法、装置、系统、存储介质及电子设备

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Publication number: CN111708317B
Application number: CN202010559350.7A
Authority: CN
Inventors: 同晓鹏; 朱建华; 马小平; 文美娟; 王琪
Original assignee: Xi'an Xibian Components Co ltd; China XD Electric Co Ltd; Xian XD Transformer Co Ltd
Current assignee: Xi'an Xibian Components Co ltd; China XD Electric Co Ltd; Xian XD Transformer Co Ltd
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2040-06-18
Also published as: CN111708317A

Abstract

本发明提供了一种变压器控制方法、装置、系统、存储介质及电子设备。该变压器控制系统，包括：远程模块、主控模块以及至少一个子控模块。其中，主控制模块用于采集待控制变压器的运行参数，将运行参数经过预处理传输至远程模块。远程模块与主控模块相连，用于基于运行参数，确定出待控制变压器的经济运行参数以及确定出与经济运行参数对应的目标控制指令。子控模块与主控模块相连，用于基于目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。可见，本方案提供的变压器控制系统根据采集到的运行参数，确定出适合的控制指令，进而对冷却器执行相应的控制动作，提高了控制系统与变压器的适配性，进而提高变压器的运行经济、可靠性。

Description

一种变压器控制方法、装置、系统、存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及机电控制技术领域，具体涉及一种变压器控制方法、装置、系统、存储介质及电子设备。

背景技术

变压器在运行时，其绕组和铁心中的电能损耗将转变为热量，使得变压器的温度升高，通常，这些热量可以通过传导和对流的方式向外扩散，以实现降低变压器温度的目的。

然而随着变压器的长期运行，其会产生绝缘老化现象，根据等值老化原则，变压器绕组温度维持在98℃左右，可获得正常预期寿命。而大容量的变压器由于损耗量大，单靠变压器自身箱壁和散热器已不能满足散热要求，因此需要增加冷却器对变压器进行散热，而冷却器的控制则需要相应的控制系统实现。

目前的冷却器控制系统的控制方式较为单一，与变压器的适配性较低，例如，当环境温度较低时，冷却器仍进行冷却，产生噪音和能耗，冷却效率较低。因此，如何提供一种变压器的控制方法，能够提高冷却器的冷却效率，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种变压器的控制方法，能够提高冷却器的冷却效率，同时对变压器的运行状况进行监测。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种变压器控制系统，包括：远程模块、主控模块以及至少一个子控模块；

所述主控制模块与待控制变压器的监控、保护附件及所述子控模块相连，用于采集所述待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数经过预处理传输至所述远程模块，所述运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个；

所述远程模块与所述主控模块相连，用于基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令；

所述子控模块与所述主控模块相连，用于基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。

可选的，所述远程模块在基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令时，具体用于：

基于所述运行参数进行建模，确定出所述待控制变压器的实际运行变化曲线以及负荷变化率；

基于所述实际运行变化曲线以及所述负荷变化率，确定出所述目标控制指令及所述待控制变压器的经济运行参数。

可选的，所述主控模块包括至少两个主控子模块，所述主控模块采用冗余配置。

多个所述主控子模块之间形成冗余结构，当一个主控子模块发生故障时，由其他的所述主控子模块采集所述待控制变压器的运行参数。

可选的，所述主控模块与所述远程模块以及所述子控模块之间采用无线或有线通信方式进行数据传输，并基于IEC61850或MODBUS传输协议。

一种变压器控制方法，应用于任意一项上述的变压器控制系统，包括：

获取待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数进行预处理，所述运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个；

基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令；

基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。

可选的，所述基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令，包括：

一种变压器控制装置，包括：

获取模块，用于获取待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数进行预处理，所述运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个；

确定模块，用于基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令；

控制模块，用于基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。

可选的，所述确定模块包括：

第一确定单元，用于基于所述运行参数进行建模，确定出所述待控制变压器的实际运行变化曲线以及负荷变化率；

第二确定单元，用于基于所述实际运行变化曲线以及所述负荷变化率，确定出所述目标控制指令及所述待控制变压器的经济运行参数。

一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行任意一项上述的变压器控制方法。

一种电子设备，设备包括至少一个处理器、以及与处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行任意一项上述的变压器控制方法。

基于上述技术方案，本发明实施例提供了一种变压器控制方法、装置、系统、存储介质及电子设备。该变压器控制系统，包括：远程模块、主控模块以及至少一个子控模块。其中，主控制模块与待控制变压器的监控、保护附件及子控模块相连，用于采集待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数经过预处理传输至所述远程模块，运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个。远程模块与主控模块相连，用于基于运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令。子控模块与主控模块相连，用于基于目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。可见，本方案提供的变压器控制系统根据采集到的运行参数，确定出适合的控制指令，进而对冷却器执行相应的控制动作，提高了控制系统与变压器的适配性，进而提高变压器的运行经济、可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种变压器控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种负载与冷却容量变化曲线示意图；

图3为本发明实施例提供的一种变压器控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种变压器控制方法的又一流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种变压器控制装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种变压器控制装置的又一结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种设备的硬件架构图。

具体实施方式

正如背景技术所述，目前冷却器控制系统的控制方式较为单一，与变压器的适配性较低，具体的，目前的冷却器控制系统主要采用继电器线路以及PLC控制器两种方式，发明人发现，这两种控制方式至少存在如下缺点：

a、控制策略简单：目前温度控制器最多有6对开关量，除了控制冷却器外还需要用于报警和跳闸，所以最多只能用于两级控制，使得冷却控制策略相对简单，不能更好的服务于变压器。

b、系统反馈信息单调：目前冷却器的控制系统的信息采集量较少，例如信息采集量只包括冷却器的运行信号以及故障信号。而相对复杂的信息无法反馈，例如：电流、电压、负荷、转速和温度等有用信息则无法体现。

c、系统无法自适应：这种情况主要反映在变压器运行环境和变压器参数不一致，例如我国北方地区环境温度已经处于零下冷却器却一直运行，不但对变压器的运行温度有影响，还增加了噪音、能耗等。

d、二次信息分散：变压器的二次信号分散在油色谱在线监测、铁芯和夹件接地监测、端子箱、控制箱等设备里边，并分别进行上送，信号分散且内容单一不能进行信息综合分析。

基于此，本发明实施例提供了一种变压器控制方法、装置、系统、存储介质及电子设备。该变压器控制系统，包括：远程模块、主控模块以及至少一个子控模块。其中，主控制模块与待控制变压器的监控、保护附件及子控模块相连，用于采集待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数经过预处理传输至所述远程模块，运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个。远程模块与主控模块相连，用于基于运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令。子控模块与主控模块相连，用于基于目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。可见，本方案提供的变压器控制系统根据采集到的运行参数，确定出适合的控制指令，进而对冷却器执行相应的控制动作，提高了控制系统与变压器的适配性，进而提高变压器的运行经济、可靠性。

具体的，如图1所示，本发明实施例提供了一种变压器控制系统，包括：远程模块1、主控模块2以及至少一个子控模块3。

其中，所述主控制模块与待控制变压器的监控、保护附件及所述子控模块相连，用于采集所述待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数经过预处理传输至所述远程模块。

在本实施例中，所述运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个。

示意性的，主控模块主要功能是对采集到的变压器本体的数据分析、传送和控制命令等，可以采用双套独立的PLC冗余设计，安装于就地控制柜内，由DI/DO/RTU等PLC模块构成，对采集到的数据进行分析，并通过IEC61850/PROFIBUS/MODBUS等主流通讯规约，传送至后台远程模块，下发控制指令至子控模块，信息同时通过就地可视化人机界面显示。

所述远程模块与所述主控模块相连，用于基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令。

具体的，所述远程模块在基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令时，具体用于：

基于所述实际运行变化曲线以及所述负荷变化率，确定出目标控制指令及所述待控制变压器的经济运行参数。

示意性的，远程模块主要功能是数据记录+远程监控，可以采用1u机箱结构+嵌入式系统CPU进行设计，安装于控制室内屏柜，集成冷却系统、变压器二次保护等监控功能，将变压器的信息集成一体，并进行数据分级、计算，通过信息可视化系统、计算机等，给运行人员提供变压器的运行信息资料。

在上述实施例的基础上，本实施例中，所述子控模块与所述主控模块相连，用于基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。

子控模块主要功能是传送主要冷却器运行信息和接收控制指令完成冷却器的控制；子控模块安装于冷却器控制盒，采用单板+嵌入式系统CPU进行设计，每组冷却器采用一个子模块，子模块与主模块之间通过MODBUS进行通讯。

值得一提的是，在本实施例中，基于所述主控模块采用冗余配置，相互监控，提高了控制可靠性。具体的，本发明实施例提供的变压器控制系统中，所述主控模块包括至少两个主控子模块。多个所述主控子模块之间形成冗余结构，当一个主控子模块发生故障时，由其他的所述主控子模块采集所述待控制变压器的运行参数。除此，所述主控模块与所述远程模块以及所述子控模块之间采用无线或有线通信方式进行数据传输，并基于IEC61850或MODBUS传输协议。

综上，本发明实施例提供的变压器控制系统可以根据变压器的运行时间和运行数据不断的修正，控制策略的精准度随着时间的累积不断提升，最终实现每台变压器适合自身个性化的定制方案，达到变压器经济、可靠和健康的运行目标。

示意性的，本实施例提供的控制系统通过采集变压器的温度、负荷电流、电压和当地环境温度、海拔等多个信息量进行数据建模分析，通过不断的数据累积和计算，得出变压器的实际运行变化曲线图，如图2所示，图2为负载与冷却容量变化曲线示意图。然后通过变压器的负荷变化率，得出适应于当地环境的变压器冷却器控制策略，让变压器在一个经济、可靠的空间运行。

下面举例说明冷却容量的控制方式，在本实施例中，冷却容量与变压器的负载容量关系如下所示：

式中：

代号	含义
		N	冷却器投入数量
K	损耗系数
		P<sub>0</sub>	空载损耗
β	负载系数
		P<sub>KN</sub>	负载损耗
H	海拔高度
		P<sub>QH</sub>	海拔修正
Δθ<sub>U</sub>	稳态温升
		P<sub>QT</sub>	温升修正
P<sub>Q</sub>	冷却容量

通过上述公式计算，我们可根据变压器出厂数据，在主控模块中计算出产品出厂时所用到的冷却容量，并进行存储，当变压器在现场运行时，产品会通过各类传感器将变压器的温度、负荷电流、电压和当地环境温度、海拔等多个信息通过子控模块传入主控模块中。

主控模块根据新的数据进行计算当前变压器运行时所需要的冷却容量，下发控制指令至子控模块投入相应的冷却器组数，同时将运行记录进行保存。后期主控模块将通过计算和查表对比两种方式完成冷却容量的投入控制。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

a、系统具备智能学习机制，为适应当地的环境和负荷变化情况，控制策略在不断变化，并根据运行情况做出相关应急处理方案，保证变压器的运行。

b、产品分块布局功能清晰，各块功能相互独立，用户可根据需要进行选配，方便新项目的建立和旧项目的改造。

c、采用双套控制机制、可靠性高，并可完成部分应急操作和警示报告、适用于远程无人值守需求。

d、采用IEC61850等标准的电力通讯规约和4G、无线传输机制，兼容性高，方便信息的传递和控制。

e、模块化设计、产品小型化、易扩展、维护远程化和元件带电更换。

在上述实施例的基础上，如图3所示，本实施例还提供了一种变压器控制方法，应用于上述的变压器控制系统，包括：

S31、获取待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数进行预处理，所述运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个；

S32、基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令；

S33、基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。

除此，本发明实施例还提供了一种基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令的具体实现方式，如图4所示，包括：

S41、基于所述运行参数进行建模，确定出所述待控制变压器的实际运行变化曲线以及负荷变化率；

S42、基于所述实际运行变化曲线以及所述负荷变化率，确定出目标控制指令及所述待控制变压器的经济运行参数。

该控制方法的工作原理请参见上述系统实施例，在此不重复叙述。

在上述实施例的基础上，如图5所示，本实施例还提供了一种变压器控制装置，包括：

获取模块51，用于获取待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数进行预处理，所述运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个；

确定模块52，用于基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令；

控制模块53，用于基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。

其中，如图6所示，所述确定模块可以包括：

第一确定单元61，用于基于所述运行参数进行建模，确定出所述待控制变压器的实际运行变化曲线以及负荷变化率；

第二确定单元62，用于基于所述实际运行变化曲线以及所述负荷变化率，确定出目标控制指令及所述待控制变压器的经济运行参数。

该控制装置的工作原理请参见上述系统实施例，在此不重复叙述。

所述变压器控制装置包括处理器和存储器，上述获取模块、确定模块以及确定模块等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来提高冷却器的冷却效率、同时对变压器的运行状况进行监测。

本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述变压器控制方法。

本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述变压器控制方法。

本发明实施例提供了一种设备，如图7所示，设备包括至少一个处理器71、以及与处理器连接的至少一个存储器72、总线73；其中，处理器、存储器通过总线完成相互间的通信；处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行上述的变压器控制方法。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：

基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在一个典型的配置中，设备包括一个或多个处理器(CPU)、存储器和总线。设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种变压器控制系统，其特征在于，包括：远程模块、主控模块以及至少一个子控模块；

所述主控模块与待控制变压器的监控、保护附件及所述子控模块相连，用于采集所述待控制变压器的运行参数，并将所述运行参数经过预处理传输至所述远程模块，所述运行参数至少包括油中气体含量、温度、海拔、振动幅值、噪音数值、油位、有载开关信息、负荷电流值以及负荷电压值中的一个或多个；

所述子控模块与所述主控模块相连，用于基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作；

所述远程模块在基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令时，具体用于：

基于所述运行参数进行建模，确定出所述待控制变压器的实际运行变化曲线以及负荷变化率；所述待控制变压器的实际运行变化曲线为所述待控制变压器的负载与冷却容量变化曲线；

基于所述实际运行变化曲线以及所述负荷变化率，确定出所述目标控制指令及所述待控制变压器的经济运行参数；

冷却容量与变压器的负载容量关系为：

其中，N为冷却器投入数量，K为损耗系数，P₀为空载损耗，β为负载系数，P_KN为负载损耗，H为海拔高度，P_QH为海拔修正，Δθ_U为稳态温升，P_QT为温升修正，P_Q为冷却容量。

2.根据权利要求1所述的变压器控制系统，其特征在于，所述主控模块包括至少两个主控子模块；

3.根据权利要求1所述的变压器控制系统，其特征在于，所述主控模块与所述远程模块以及所述子控模块之间采用无线或有线通信方式进行数据传输，并基于IEC61850或MODBUS传输协议。

4.一种变压器控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-3中任意一项所述的变压器控制系统，包括：

基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作；

所述基于所述运行参数，确定出所述待控制变压器的经济运行参数以及确定出与所述经济运行参数对应的目标控制指令，包括：

冷却容量与变压器的负载容量关系为：

5.一种变压器控制装置，其特征在于，包括：

控制模块，用于基于所述目标控制指令，控制冷却器执行相应动作；

所述确定模块包括：

第一确定单元，用于基于所述运行参数进行建模，确定出所述待控制变压器的实际运行变化曲线以及负荷变化率；所述待控制变压器的实际运行变化曲线为所述待控制变压器的负载与冷却容量变化曲线；

第二确定单元，用于基于所述实际运行变化曲线以及所述负荷变化率，确定出所述目标控制指令及所述待控制变压器的经济运行参数；

冷却容量与变压器的负载容量关系为：

6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求4所述的变压器控制方法。

7.一种电子设备，设备包括至少一个处理器、以及与处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行如权利要求4所述的变压器控制方法。