CN113495524A - 一种变压器冷却器一体化控制系统 - Google Patents

一种变压器冷却器一体化控制系统 Download PDF

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Abstract

一种变压器冷却器一体化控制系统，它包括自动控制系统和手动控制系统；自动控制系统包括控制器，与控制器连接的电压继电器、主用电操开关、备用电操开关；控制器还与若干冷却器、变压器、远方监控系统连接；主用电操开关和备用电操开关还与冷却器连接；电压继电器包括设置在主用动力电源与控制器之间的第一电压继电器、以及设置在备用动力电源与控制器之间的第二电压继电器。本发明的目的是为了解决变压器冷却器的启停控制和动力电源切换控制由不同的控制设备实现，成本较高，控制设备故障导致冷却器全停风险较大的技术问题。

Description

一种变压器冷却器一体化控制系统
技术领域
本发明属于变电设备及其附属设备技术领域，具体涉及一种变压器冷却器一体化控制系统。
背景技术
电力变压器常用的冷却方式有油浸自冷、油浸风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷等方式。除了油浸自冷方式外，其它三种冷却器包括动力和控制两部分组成。动力部分通常由2路交流380V动力电源经电源切换装置为冷却器的油泵、风机或水阀供电，控制部分通常用继电器组合或可编程控制器（PLC）对冷却器的油泵或风机的启停、冷却器的水阀的开关进行控制。工程应用中，动力部分的电源切换装置故障率较高，而且不具备装置自检功能，发生故障后，也不能发出告警信号，只有在电源切换失败后，运维人员才可能发现，可能造成冷却器全停，导致变压器停运；控制部分，通常由继电器组合方式或PLC控制方式实现。因为PLC自动化程度高、故障率低，继电器组合方式已经逐步被PLC控制方式取代，而且，当PLC控制回路与手动控制回路相对独立时，即使PLC发生故障，运维人员也可以切至手动控制状态，让PLC退出运行，通过手动操作让冷却器继续保持运行状态，变压器也能继续正常运行。
鉴于现在的PLC已经具有较强的运算性能，如果将动力部分的电源切换控制也用PLC实现，那就可以淘汰故障率较高的电源切换装置，让动力回路切换控制更加可靠。而且PLC发生故障后，会触发出告警信号，运维人员可以及时发现、及时处理，避免冷却器全停，避免变压器停运。
发明内容
本发明的目的是为了解决变压器冷却器的启停控制和动力电源切换控制由不同的控制设备实现，成本较高，控制设备故障导致冷却器全停风险较大的技术问题，提供了一套变压器冷却器一体化控制系统，实现对变压器冷却器的主、备用动力电源切换控制和冷却器启、停控制的统一，以及自动控制方式与手动控制方式相互独立。
一种变压器冷却器一体化控制系统，它包括自动控制系统和手动控制系统；
自动控制系统包括控制器，与控制器连接的第一电压继电器、第二电压继电器、主用电操开关、备用电操开关；控制器还与若干冷却器、变压器、远方监控系统连接；第一电压继电器设置在主用动力电源与控制器之间，第二电压继电器设置在备用动力电源与控制器之间；主用电操开关、备用电操开关还与冷却器连接，给冷却器供电或断电。控制器实现对第一电压继电器、第二电压继电器、主用电操开关、备用电操开关、冷却器、变压器的状态监测，对主用电操开关、备用电操开关的自动分合闸控制，对冷却器的自动启停控制；
手动控制系统包括电操开关分合闸按钮组、冷却器启停按钮组，电操开关分合闸按钮组与主用电操开关、备用电操开关连接，实现对主用电操开关、备用电操开关的手动分合闸控制；冷却器启停按钮组与冷却器连接，实现对冷却器的手动启停控制。
控制器实现对第一电压继电器、第二电压继电器的状态检测和对主用电操开关、备用电操开关的自动切换控制。正常情况下，主用电操开关合闸，备用电操开关分闸，由主用动力电源给冷却器供电。当主用动力电源发生异常时，第一电压继电器动作，将动作信息送给控制器，控制器自动将主用电操开关分闸，并使备用电操开关合闸，改由备用动力电源给冷却器供电。
当控制器故障或需要手动操作时，通过对手动控制系统中的电操开关分合闸按钮组对主用电操开关、备用电操开关进行手动分合闸操作，每个电操开关连接一个启动按钮和停止按钮。按下分闸按钮可断开主用电操开关或备用电操开关，使相应的动力电源回路开路；按下合闸按钮可合上主用电操开关或备用电操开关，使相应的动力电源回路给冷却器供电。
控制器可监控变压器的运行工况、冷却器的运行状态或故障状态，并按一定的控制逻辑对冷却器进行自动启、停控制。
控制器可监测冷却器的运行状态或故障状态，包括如下信号：
如油浸风冷冷却器的风机运行、风机停止、风机故障、环境温度信号；
或强迫油循环风冷冷却器的油泵运行、油泵停止、油流正常、油流异常、风机运行、风机停止、风机故障、环境温度信号；
或强迫油循环水冷冷却器的油泵运行、油泵停止、油流正常、油流异常、进口水温、出口水温、水阀开、水阀关、水流正常、水流异常、水压正常、水压异常、冷却器渗漏信号，控制器根据这些信号判断冷却器的运行状态和故障状态，按照一定的控制逻辑启停冷却器。
控制器可监测变压器的运行工况，包括高低压侧开关位置状态、变压器油面温度或变压器绕组温度、变压器负荷电流等开入信号或模拟量信号。控制器由此判断变压器的运行工况，然后按照一定的控制逻辑给冷却器发出启停控制指令，增减冷却器的投运数量。
当控制器故障或需要手动操作时，通过冷却器启停按钮组对冷却器进行手动启停操作。每组冷却器连接冷却器启停按钮组的一个启动按钮和停止按钮，按下启动按钮可启动相应的冷却器设备，按下分闸按钮可停止相应的冷却器设备。
控制器还与远方监控系统连接，控制器可将监测到的第一电压继电器、第二电压继电器、主用电操开关、备用电操开关、冷却器、变压器的状态传输给远方监控系统，远方监控系统可通过控制器对冷却器的启停和主用电操开关、备用电操开关的分合闸进行远方操作。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
1）本发明在变压器冷却器的动力电源回路利用电操开关替代传统的开关，用控制器替代传统的电源切换装置，实现了冷却器的主用电源、备用电源的自动投退；
2）本发明用一个控制器实现了对变压器冷却器的动力回路切换和若干冷却器启停的一体化控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明中系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种变压器冷却器一体化控制系统，它包括自动控制系统1、手动控制系统2；
自动控制系统1包括控制器3，与控制器3连接的电压继电器、主用电操开关5、备用电操开关12。
电压继电器包括设置在主用动力电源与控制器3之间的第一电压继电器4、以及设置在备用动力电源与控制器3之间的第二电压继电器6。
主用电操开关5设置于主用动力电源与冷却器9之间，备用电操开关12设置于备用动力电源与冷却器9之间。
主用电操开关5、备用电操开关12均可通过分闸或合闸对全部冷却器9断电或供电。
控制器3可根据第一电压继电器4和第二电压继电器6反映的动力电源的电压状态按照一定的控制逻辑实现对主用电操开关5和备用电操开关12的自动分合闸控制。
控制器3还与冷却器9、变压器10连接，可监测冷却器9、变压器10的状态，按照一定的控制逻辑分别对若干冷却器9的启停进行自动控制。
控制器3还与远方监控系统11连接，将检测到的信号发送给远方监控系统11，并执行监控系统11远方操作。
手动控制系统2包括电操开关分合闸按钮组7、冷却器启停按钮组8。每个电操开关连接电操开关分合闸按钮组7的一个分闸按钮和一个合闸按钮。通过操作电操开关分合闸按钮组7的分闸按钮或合闸按钮对主用电操开关5、备用电操开关12的进行手动分合闸控制；每一组冷却器连接冷却器启停按钮组8中的一个启动按钮和一个停止按钮。冷却器启停按钮组8用于对冷却器9的手动启停控制。
正常情况下，主用电操开关5合闸，备用电操开关12分闸，由主用动力电源给冷却器9供电。对于上述自动控制系统1，当主用动力电源发生异常时，第一电压继电器4动作，将动作信息送给控制器3，控制器3使主用电操开关5分开，并使备用电操开关12合上，切换由备用动力电源给冷却器9供电。
对于上述自动控制系统1，控制器3可对冷却器9的运行状态或故障状态进行监控。不同类型的冷却器的状态信号不尽相同，例如：
油浸风冷冷却器的风机运行、风机停止、风机故障、环境温度等信号；
强迫油循环风冷冷却器的油泵运行、油泵停止、油流正常、油流异常、风机运行、风机停止、风机故障、环境温度等信号；
强迫油循环水冷冷却器的油泵运行、油泵停止、油流正常、油流异常、进口水温、出口水温、水阀开、水阀关、水流正常、水流异常、水压正常、水压异常、冷却器渗漏等信号。
对于上述自动控制系统1，控制器3可对变压器10的运行工况进行监控，接收变压器10的高低压侧开关位置状态、变压器油面温度或变压器绕组温度、变压器负荷电流等开入信号或模拟量信号，然后按照一定的控制逻辑，对变压器10的运行工况进行判断，自动给各组冷却器9发出启停控制指令，增减冷却器的投运数量。该控制逻辑通常要实现多组冷却器的轮换运行、随主变负荷电流的增减而增减冷却器的投运数量、随变压器油面温度和绕组温度的增减而增减冷却器的投运数量等功能。当控制器3故障时，应保持各组冷却器9的当前运行状态，避免对变压器造成影响。
控制器3根据接入的冷却器9的各种信号，用作对冷却器9的启停辅助判据。如果一组冷却器有风机故障、油流异常、水流异常、水压异常等故障信号发出给控制器3，控制器3应启动另一组备用冷却器，避免影响冷却效果。如果一组冷却器有冷却器渗漏等故障信号发出给控制器3，控制器3应停止该故障冷却器，并启动另一组备用冷却器，避免事故扩大，避免影响冷却效果。
对于上述手动控制系统2，当控制器3故障或需要手动试验时，通过对手动控制系统2中的电操开关分合闸按钮组7对主用电操开关5、备用电操开关12进行手动分合闸操作，具体如下：
按下分闸按钮可断开主用电操开关5或备用电操开关12，使相应的动力电源回路开路；
按下合闸按钮可合上主用电操开关5或备用电操开关12，相应的动力电源回路给冷却器9供电。
对于上述手动控制系统2，当控制器3故障或需要手动试验时，通过对手动控制系统2中的冷却器启停按钮组8对各组冷却器9分别进行手动启停控制。按下某组的启动按钮可启动该组冷却器，按下某组的停止按钮可停止该组冷却器。
控制器3还与远方监控系统11连接，控制器3可将监测到的第一电压继电器4、第二电压继电器6、主用电操开关5、备用电操开关12、冷却器9、变压器10的状态信号传输给远方监控系统11，远方监控系统10可向控制器3发送远方操作指令，通过控制器3对冷却器9的启停和主用电操开关5、备用电操开关12的分合闸进行远方操作。
在更具体的结构中：
作为本专利一种优选的技术方案，所述自动控制系统1和手动控制系统2的全部设备安装在1个电气盘柜中。
作为本专利一种优选的技术方案，所述控制器3优先采用可编程控制器PLC，具体可采用南瑞继保PCS-9150G过程控制系统，该系统由南瑞继保PR200G控制器模块及其I/O模块实现数据采集和控制，由南瑞继保PCS-SmartIC组态软件实现工程创建、算法组态等功能，由南瑞继保PCS-ICCS监控软件及后台实现人机交互。PCS-9150G与其它设备通过硬接线相连。I/O模块包括AI208模拟量输入模块、AI508温度传感器输入模块、DI232开关量输入模块、DO216开关量输出模块、TB32P通用端子板、PDI32TBP开关量输入端子板、PDOAC16TBP开关量输出交流继电器端子板等，PR200G控制器模块及其I/O模块通过IO底座BS302和控制器底座BS301连接。
作为本专利一种优选的技术方案，所述的第一电压继电器4或第二电压继电器6优先采用施耐德RM22TR33继电器，具有相序、欠压、过压监测功能，通过硬接线连接到动力电源回路，当主用动力电源或备用动力电源出现地电压异常时，第一电压继电器4或第二电压继电器6节点动作，该节点通过硬接线连接到控制器3的开关量输入端子板，将动作信号送给控制器3。
作为本专利一种优选的技术方案，所述的主用电操开关5、备用电操开关12优先采用施耐德NSX60F塑壳断路器，通过动力电缆与冷却器9连接。正常情况下，主用电操开关5合位，备用电操开关12分位，由主用动力电源给冷却器9供电。主用电操开关5的位置节点经硬接线接入控制器3的开关量输入端子板。控制器3的开关量输出交流继电器端子板经硬接线与主用电操开关5、备用电操开关12的电动操作结构连接。如果主用动力电源发生电压异常，第一电压继电器4的发出动作信号给控制器3，控制器3发出分闸操作指令给主用电操开关5的电动操作机构，断开主用电操开关5。主用电操开关5分闸成功后，将分闸位置信号送给控制器3，控制器3收到主用电操开关5分闸位置信号后再发出合闸操作指令至备用电操开关12的电动操作机构，合上备用电操开关12，切换至备用动力电源给冷却器9供电。
作为本专利一种优选的技术方案，所述的一体化控制器3通过硬接线与变压器10的高压侧开关位置继电器、低压侧开关位置继电器、变压器油面温度传感器、变压器绕组温度传感器、变压器负荷电流变送器连接。其中，高压侧开关位置继电器、低压侧开关位置继电器接入控制器3的开关量输入端子板。变压器油面温度传感器、变压器绕组温度传感器、变压器负荷电流变送器接入控制器3的通用端子板。
作为本专利一种优选的技术方案，一体化控制器3通过硬接线实现与冷却器9的各种冷却设备的电气连接。控制器3既要监测冷却器9的运行状态和故障状态，又要向冷却器9发出启停控制指令，增减冷却器的投运数量。
作为本专利一种优选的技术方案，冷却器9的各种开关量信号、模拟量信号分别接入控制器3的开关量输入端子板、通用端子板，如：油浸风冷冷却器的风机运行、风机停止、风机故障等开关量接入控制器3的开关量输入端子板，环境温度等模拟量接入控制器3的通用端子板；强迫油循环风冷冷却器的油泵运行、油泵停止、油流正常、油流异常、风机运行、风机停止、风机故障等开关量接入控制器3的开关量输入端子板；环境温度等模拟量接入控制器3的通用端子板；强迫油循环水冷冷却器的油泵运行、油泵停止、油流正常、油流异常、水阀开、水阀关、水流正常、水流异常、水压正常、水压异常、冷却器渗漏等开关量接入控制器3的开关量输入端子板；进口水温、出口水温等模拟量接入控制器3的通用端子板。上述开关量信号、模拟量信号被控制器3接收后，可被控制器3用作对冷却器9的启停辅助判据，也可由控制器3通过通信方式上送到远方监控系统11。
作为本专利一种优选的技术方案，控制器3根据接入的冷却器9的各种信号，对冷却器9进行自动启停控制。如果一组冷却器有风机故障、油流异常、水流异常、水压异常等故障信号发出给控制器3，控制器3应启动另一组备用冷却器，避免影响冷却效果。如果一组冷却器有冷却器渗漏等故障信号发出给控制器3，控制器3应停止该故障冷却器，并启动另一组备用冷却器，避免事故扩大，避免影响冷却效果。
作为本专利一种优选的技术方案，控制器3根据接入的变压器10的各种信号，明确变压器10当前的运行工况，经过控制器的控制逻辑程序分析后，向冷却器9发出启停控制指令，增减冷却器的投运数量。控制器3的控制逻辑程序通常要实现多组冷却器的轮换运行、随主变负荷电流的增减而增减冷却器的投运数量、随变压器油面温度和绕组温度的增减而增减冷却器的投运数量等功能。当控制器3故障时，应保持各组冷却器9的当前运行状态，避免对变压器造成影响。
作为本专利一种优选的技术方案，控制器3可以通过光纤或网线与远方监控系统11连接，以通信的方式将其监测到的主用电操开关5、备用电操开关12状态、冷却器9状态、变压器10工况上送远方监控系统11，同时接收远方监控系统11对主用电操开关5、备用电操开关12和冷却器9的远方控制操作，如分合电操开关、启停冷却器等。
作为本专利一种优选的技术方案，所述手动控制系统2由电操开关分合闸按钮组7、冷却器启停按钮组8组成。电操开关分合闸按钮组7可以由伊莱克斯10/R、10/G实现，通过硬接线连接到主用电操开关5、备用电操开关12的分合闸控制回路。每个电操开关对应一个合闸按钮和一个分闸按钮，其中10/R为红色的合闸按钮，10/G为绿色的分闸按钮，当按下合闸按钮时，合上相应的电操开关，当按下分闸按钮时，断开相应的电操开关5。冷却器启停按钮7由伊莱克斯11/R、11/G实现，通过硬接线连接到冷却器5的启停控制回路。每一组冷却器9对应一个启动按钮和一个停止按钮，其中11/R为红色的启动按钮，10/G为绿色的停止按钮，当按下启动按钮时，启动相应的冷却器9，当按下停止按钮时，停止相应冷却器9。

Claims (8)

1.一种变压器冷却器一体化控制系统，其特征在于，它包括自动控制系统（1）和手动控制系统（2）；自动控制系统（1）包括控制器（3）、与控制器（3）连接的第一电压继电器（4）、第二电压继电器(6)、主用电操开关（5）、备用电操开关（12）；控制器（3）还与若干冷却器（9）、变压器（10）、远方监控系统（11）连接；第一电压继电器（4）设置在主用动力电源与控制器（3）之间，第二电压继电器(6)设置在备用动力电源与控制器（3）之间；主用电操开关（5）、备用电操开关（12）还与冷却器（9）连接，给冷却器（9）供电或断电；控制器（3）实现对第一电压继电器（4）、第二电压继电器(6)、主用电操开关（5）、备用电操开关（12）、冷却器（9）、变压器（10）的状态监测，对主用电操开关（5）、备用电操开关（12）的自动分合闸控制，对冷却器（9）的自动启停控制；
手动控制系统（2）包括电操开关分合闸按钮组（7）、冷却器启停按钮组（8），电操开关分合闸按钮组（7）与主用电操开关（5）、备用电操开关（12）连接，实现对主用电操开关（5）、备用电操开关（12）的手动分合闸控制；冷却器启停按钮组（8）与冷却器（9）连接，实现对冷却器（9）的手动启停控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器（3）实现对第一电压继电器（4）、第二电压继电器(6)的状态检测和对主用电操开关（5）、备用电操开关（12）的自动切换控制；正常情况下，主用电操开关（5）合闸，备用电操开关（12）分闸，由主用动力电源给冷却器（9）供电；当主用动力电源发生异常时，第一电压继电器（4）动作，将动作信息送给控制器（3），控制器（3）自动将主用电操开关（5）分闸，并使备用电操开关（12）合闸，改由备用动力电源给冷却器（9）供电。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当控制器（3）故障或需要手动操作时，通过对手动控制系统（2）中的电操开关分合闸按钮组（7）对主用电操开关（5）、备用电操开关（12）进行手动分合闸操作，每个电操开关连接一个启动按钮和停止按钮；按下分闸按钮可断开主用电操开关（5）或备用电操开关（12），使相应的动力电源回路开路；按下合闸按钮可合上主用电操开关（5）或备用电操开关（12），使相应的动力电源回路给冷却器（9）供电。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器（3）可监控变压器（10）的运行工况、冷却器（9）的运行状态或故障状态，并按一定的控制逻辑对冷却器（9）进行自动启、停控制。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器（3）可监测冷却器（9）的运行状态或故障状态，包括如下信号：
如油浸风冷冷却器的风机运行、风机停止、风机故障、环境温度信号；
或强迫油循环风冷冷却器的油泵运行、油泵停止、油流正常、油流异常、风机运行、风机停止、风机故障、环境温度信号；
或强迫油循环水冷冷却器的油泵运行、油泵停止、油流正常、油流异常、进口水温、出口水温、水阀开、水阀关、水流正常、水流异常、水压正常、水压异常、冷却器渗漏信号，控制器（3）根据这些信号判断冷却器的运行状态和故障状态，按照一定的控制逻辑启停冷却器（9）。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器（3）可监测变压器（10）的运行工况，包括高低压侧开关位置状态、变压器油面温度或变压器绕组温度、变压器负荷电流等开入信号或模拟量信号；控制器（3）由此判断变压器（10）的运行工况，然后按照一定的控制逻辑给冷却器（9）发出启停控制指令，增减冷却器的投运数量。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当控制器（3）故障或需要手动操作时，通过冷却器启停按钮组（8）对冷却器（9）进行手动启停操作；每组冷却器连接冷却器启停按钮组（8）的一个启动按钮和停止按钮，按下启动按钮可启动相应的冷却器设备，按下分闸按钮可停止相应的冷却器设备。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器（3）还与远方监控系统（11）连接，控制器（3）可将监测到的第一电压继电器（4）、第二电压继电器（6）、主用电操开关（5）、备用电操开关（12）、冷却器（9）、变压器（10）的状态传输给远方监控系统（11），远方监控系统（10）可通过控制器（3）对冷却器（9）的启停和主用电操开关（5）、备用电操开关（12）的分合闸进行远方操作。
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