CN115793739A - 一种外冷水温度容错控制方法、系统及分散控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了外冷水温度控制技术领域的一种外冷水温度容错控制方法、系统及分散控制系统。外冷水系统用于对热源进行降温，外冷水系统包括配置有冷却风机的冷却塔；外冷水由冷却塔集水池进入热源，外冷水对热源进行降温后变为热水，热水经配置有冷却风机的冷却塔降温后再次进入冷却塔集水池；每个热源的外冷水进水管道设置至少两个外冷水温度测点；方法包括：对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值；当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，发出冷却风机启动指令。本发明能有效控制外冷水温度，使外冷水温度保持稳定，避免了外冷水温度失控导致的热源设备过热损坏。

Description

一种外冷水温度容错控制方法、系统及分散控制系统

技术领域

本发明属于外冷水温度控制技术领域，具体涉及一种外冷水温度容错控制方法、系统及分散控制系统。

背景技术

调相机可以在特高压输电系统故障期间快速提供无功支持，支撑大电网安全运行。调相机工程依托换流站或变电站加装，一般采用自来水冷却。调相机外冷水采用机械通风冷却塔散热，蒸发面积较小，自然蒸发冷却模式需要搭配强制相变吸热（冷却风机联动实现）满足全工况换热需求。强制相变吸热模式通过联锁启动冷却风机，增加液态水相变成气态水的量来促进吸热，从而快速降低外冷水温度（热力学湿球温度（绝热饱和温度）是指在绝热条件下，大量的水与有限的湿空气接触，水蒸发所需的潜热完全来自于湿空气温度降低所放出的显热，当系统中空气达饱和状态且系统达到热平衡时系统的温度。湿空气液化可促进外冷水放热），短时提高外冷水冷却能力来满足调相机热交换要求。

调相机外冷水温度控制一般选择调相机进水平均温度作为被调量，进水温度测点双重冗余配置。以四台调相机的母管制外冷水系统为例，单台调相机配置2个进水温度测点，二取平均后得到该调相机外冷水平均进水温度。任意一台调相机外冷水平均进水温度＞调相机外冷水温度高设定值时，启动冷却风机。上述外冷水温度控制方法有两点缺陷：（1）平均进水温度计算无容错，单个热电阻故障即造成平均进水温度计算偏高；（2）水温联启风机逻辑无容错，单台机平均进水温度偏高即联锁启动冷却风机。上述缺陷导致进入调相机（热源）的外冷水温度不稳定、易失控，调相机等作为热源的设备的温度变化过大，安全运行风险增加。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种外冷水温度容错控制方法、系统及分散控制系统，能有效控制外冷水温度，使外冷水温度保持稳定，避免了外冷水温度失控导致的热源设备过热损坏。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本实施例提供一种外冷水温度容错控制方法，外冷水系统用于对若干热源进行降温，所述外冷水系统包括配置有冷却风机的冷却塔；其中，外冷水由冷却塔集水池进入每个热源，外冷水对热源进行降温后变为热水，热水经配置有冷却风机的冷却塔降温后再次进入冷却塔集水池；每个所述热源的外冷水进水管道设置至少两个外冷水温度测点；所述方法，包括：对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值；当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，发出冷却风机启动指令。

进一步地，将每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值，与进水温度总平均值进行比较，当某个外冷水温度测点检测到的进水温度值与进水温度总平均值的差值大于预设值时，该外冷水温度测点检测到的进水温度值不参与该外冷水温度测点所属热源的进水温度平均值的计算；其中，进水温度总平均值是对各个热源的进水温度平均值取平均值后获得的温度值。

进一步地，所述对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值，包括：采集冷却塔集水池内的外冷水温度，记为第一温度值；将每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值，与第一温度值进行比较，当某个外冷水温度测点检测到的进水温度值与第一温度值的差值大于预设值时，该外冷水温度测点检测到的进水温度值不参与该外冷水温度测点所属热源的进水温度平均值的计算。

进一步地，所述预设值的取值范围为5~8℃。

进一步地，所述外冷水温度高设定值的取值范围为26~30℃。

进一步地，当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，延时设定时间后，发出冷却风机启动指令。

第二方面，提供一种外冷水温度容错控制系统，外冷水系统用于对若干热源进行降温，所述外冷水系统包括配置有冷却风机的冷却塔；其中，外冷水由冷却塔集水池进入每个热源，外冷水对热源进行降温后变为热水，热水经配置有冷却风机的冷却塔降温后再次进入冷却塔集水池；每个所述热源的外冷水进水管道设置至少两个外冷水温度测点；所述系统，包括：平均温度计算模块，用于对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值；启动风机判断模块，用于当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，发出冷却风机启动指令。

第三方面，提供一种分散控制系统，所述分散控制系统配置有第二方面所述的外冷水温度容错控制系统。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

（1）本发明通过对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值；当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，发出冷却风机启动指令；能有效控制外冷水温度，使外冷水温度保持稳定，避免了外冷水温度失控导致的热源设备过热损坏；

（2）本发明兼具双重容错功能，单个外冷水温度测点的故障不再影响水温控制，有效抑制了温度测点故障产生的偶发性干扰，提高外冷水温度的控制稳定性，有利于调相机的定子线圈、转子线圈、定子铁心以及润滑油温度的镇定，并为检修消缺提供宝贵的窗口期。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种外冷水温度容错控制方法中外冷水温度容错逻辑（平均温度计算）示意图；

图2是本发明实施例提供的一种外冷水温度容错控制方法中外冷水温度容错逻辑（启动风机判断）示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1、图2所示，一种外冷水温度容错控制方法，外冷水系统用于对若干热源进行降温，所述外冷水系统包括配置有冷却风机的冷却塔；其中，外冷水由冷却塔集水池进入每个热源，外冷水对热源进行降温后变为热水，热水经配置有冷却风机的冷却塔降温后再次进入冷却塔集水池；每个所述热源的外冷水进水管道设置至少两个外冷水温度测点；所述方法，包括：对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值；当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，发出冷却风机启动指令。

本实施例配置四台调相机的母管制外冷水系统为例进行说明，本实施例中调相机为热源，使用外冷水对调相机进行冷却降温。每台调相机包含2个进水温度测点，四台机共8个温度测点。

母管制的运行方式下，各台调相机进水均取自机械通风冷却塔集水池，实际运行过程中温度差异不会太大，可参考做为“平均温度计算”与“启动风机判断”的容错判据。

本实施例包括“平均温度计算”和“启动风机判断”两部分。

“平均温度计算”包括：将每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值，与进水温度总平均值进行比较，当某个外冷水温度测点检测到的进水温度值与进水温度总平均值的差值大于预设值时，该外冷水温度测点检测到的进水温度值不参与该外冷水温度测点所属热源的进水温度平均值的计算；其中，进水温度总平均值是对各个热源的进水温度平均值取平均值后获得的温度值。

具体步骤如下：

1）比较一号调相机进水温度一与进水温度总平均值；

2）如果一号调相机进水温度一与进水温度总平均值的差值＜5℃，一号调相机进水温度一纳入一号调相机进水温度平均值计算；

3）如果一号调相机进水温度一与进水温度总平均值差值＞5℃，一号调相机进水温度一不纳入一号调相机进水温度平均值的计算；

4）依据上述方法计算得出二、三、四号调相机进水温度平均值。

“启动风机判断”步骤包括：

1）依据一号调相机的两个进水温度测点计算该调相机进水温度平均值。

2）比较一号调相机进水温度平均值与调相机外冷水温度高设定值，如果平均值＞设定值（28℃），比较结果设置为“1”。

3）依次比较2号~4号调相机进水温度平均值与调相机外冷水温度高设定值，如果平均值＞设定值（28℃），比较结果设置为“1”。

4）当有两台或两台以上调相机进水温度平均值＞调相机外冷水温度高设定值，输出“进水温度高于设定值”。

5）延时5s发出冷却风机启动指令。

本实施例中，延时时间设置为5s，用于消抖防误动，延时时间可根据运行需要进行调整。

本实施例中，调相机进水温度（外冷水温度测点检测到的进水温度值）与第一温度值的差值的取值范围，根据机组运行情况进行调整，一般设为5~8℃，本实施例中设置为5℃。

本实施例中，外冷水温度高设定值的取值范围，根据机组运行情况进行调整，一般设为26~30℃，本实施例中设置为28℃。

某换流站配置四台调相机，外冷水系统母管制运行。在采用本发明所述方法之前曾出现以下问题。2021年3月4日，二号调相机外冷水进水温度测点1（20PCB01CT101）故障（偏高约6℃）。10时36分，二号调相机外冷水平均进水温度＞27℃（联启风机值），五号风机启动。其余调相机单台平均进水温度＜26℃，10时38分，五号风机停止（联停风机需任一调相机进水温度值＜26℃，且已启动的冷却风机以<32Hz的低频率运行满两分钟）。二号调相机外冷水进水温度测点此时仍大于31℃，控制风机启动指令的脉冲功能块的输入无法翻转二次触发，后续无法启动风机，外冷水温度不断爬升。11时53分，紧急启动五台风机。

采用本发明所述方法后，温度控制方法兼具双重容错功能，单个外冷水温度测点的故障不再影响水温控制，有效抑制了温度测点故障产生的偶发性干扰，提高外冷水温度的控制稳定性，有利于定子线圈、转子线圈、定子铁心以及润滑油温度的镇定，并为检修消缺提供宝贵的窗口期。

实施例二：

因为各台调相机进水均取自冷却塔集水池，实际运行过程中温度差异不会太大，可参考用于“平均温度计算”；本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，“平均温度计算”采用如下方法：

“平均温度计算”包括：采集冷却塔集水池内的外冷水温度，记为第一温度值；将每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值，与第一温度值进行比较，当某个外冷水温度测点检测到的进水温度值与第一温度值的差值大于预设值时，该外冷水温度测点检测到的进水温度值不参与该外冷水温度测点所属热源的进水温度平均值的计算；

具体步骤如下：

1）比较一号调相机进水温度一与第一温度值；

2）如果一号调相机进水温度一与第一温度值的差值＜5℃，一号调相机进水温度一纳入一号调相机进水温度平均值计算；

3）如果一号调相机进水温度一与第一温度值差值＞5℃，一号调相机进水温度一不纳入一号调相机进水温度平均值的计算；

4）依据上述方法计算得出二、三、四号调相机进水温度平均值。

实施例三：

基于实施例一、实施例二所述的一种外冷水温度容错控制方法，本实施例提供一种外冷水温度容错控制系统，外冷水系统用于对若干热源进行降温，所述外冷水系统包括配置有冷却风机的冷却塔；其中，外冷水由冷却塔集水池进入每个热源，外冷水对热源进行降温后变为热水，热水经配置有冷却风机的冷却塔降温后再次进入冷却塔集水池；每个所述热源的外冷水进水管道设置至少两个外冷水温度测点；所述系统，包括：

平均温度计算模块，用于对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值；

启动风机判断模块，用于当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，发出冷却风机启动指令。

实施例四：

基于实施例三所述的一种外冷水温度容错控制系统，本实施例提供一种分散控制系统，所述分散控制系统配置有实施例三所述的外冷水温度容错控制系统。

本发明所述的一种外冷水温度容错控制方法已在某换流站配套建设的4×300MVar调相机组工程成功应用，可在各类分散控制系统（DCS ）中直接通过组态方式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种外冷水温度容错控制方法，其特征在于，外冷水系统用于对若干热源进行降温，所述外冷水系统包括配置有冷却风机的冷却塔；其中，外冷水由冷却塔集水池进入每个热源，外冷水对热源进行降温后变为热水，热水经配置有冷却风机的冷却塔降温后再次进入冷却塔集水池；每个所述热源的外冷水进水管道设置至少两个外冷水温度测点；

所述方法，包括：

对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值；

当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，发出冷却风机启动指令。

2.根据权利要求1所述的外冷水温度容错控制方法，其特征在于，所述对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值，包括：

将每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值，与进水温度总平均值进行比较，当某个外冷水温度测点检测到的进水温度值与进水温度总平均值的差值大于预设值时，该外冷水温度测点检测到的进水温度值不参与该外冷水温度测点所属热源的进水温度平均值的计算；其中，进水温度总平均值是对各个热源的进水温度平均值取平均值后获得的温度值。

3.根据权利要求1所述的外冷水温度容错控制方法，其特征在于，所述对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值，包括：

采集冷却塔集水池内的外冷水温度，记为第一温度值；

将每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值，与第一温度值进行比较，当某个外冷水温度测点检测到的进水温度值与第一温度值的差值大于预设值时，该外冷水温度测点检测到的进水温度值不参与该外冷水温度测点所属热源的进水温度平均值的计算。

4.根据权利要求2或3所述的外冷水温度容错控制方法，其特征在于，所述预设值的取值范围为5~8℃。

5.根据权利要求2或3所述的外冷水温度容错控制方法，其特征在于，所述外冷水温度高设定值的取值范围为26~30℃。

6.根据权利要求2或3所述的外冷水温度容错控制方法，其特征在于，当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，延时设定时间后，发出冷却风机启动指令。

7.一种外冷水温度容错控制系统，其特征在于，外冷水系统用于对若干热源进行降温，所述外冷水系统包括配置有冷却风机的冷却塔；其中，外冷水由冷却塔集水池进入每个热源，外冷水对热源进行降温后变为热水，热水经配置有冷却风机的冷却塔降温后再次进入冷却塔集水池；每个所述热源的外冷水进水管道设置至少两个外冷水温度测点；

所述系统，包括：

平均温度计算模块，用于对每个热源的每个外冷水温度测点检测到的进水温度值进行筛选，并计算每个热源的进水温度平均值；

启动风机判断模块，用于当至少两个热源的进水温度平均值大于外冷水温度高设定值时，发出冷却风机启动指令。

8.一种分散控制系统，其特征在于，所述分散控制系统配置有权利要求7所述的外冷水温度容错控制系统。

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