CN202167322U - 节能增效变压器控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能增效变压器控制系统，包括位于变压器的内部的温度传感器、位于变压器的外部的风速测量传感器、位于变压器的外部的太阳能传感器、冷却器、冷却器控制器、主控制器、与变压器的各互感器电连接的电压电流采样电路、显示器和远程服务器，温度传感器、风速测量传感器、太阳能传感器、电压电流采样电路、显示器、远程服务器均与主控制器电连接，主控制器通过冷却器控制器与冷却器电连接。本实用新型通过各传感器对变压器内部和外部温度的实时测量，对变压器的温度变化进行预测，实现对变压器外部冷却器的投切控制，以最大限度的提高电力变压器的利用率，使电力变压器达到节能增效运行。

Description

节能增效变压器控制系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统控制技术领域，具体涉及一种节能增效变压器控制系统。

背景技术

随着电力系统快速发展，输变电线路增容技术在不断推广，输变电设备的增容问题被广泛关注。电力变压器是输变电的核心设备，出于安全考虑，现有技术的电力变压器的正常运行容量都远低于额定容量(小于50％额定容量)，设备不能够得到有效利用。再者，目前国内普遍根据负荷大小控制冷却风扇或冷却器的开断，并没有考虑环境的变化对冷却能力带来的影响(诸如环境温度的改变，自然界风对变压器冷却的加强，太阳光照对变压器的辐射加热等因素)，所以无法实现冷却设备的低功耗运行。此外，变电设备向智能化方向发展，实时掌握变压器的运行状态并随时对其进行风险评估，有利于实现向变电站智能控制和智能管理的拓展。

限制变压器利用率的提高的主要因素是变压器内部绕组热点的温升导致的绝缘材料的迅速老化，通过对变压器内部温度的实时监测，不但可以判断变压器过负荷运行能力，还可以以此为判据控制变压器冷却装置的运行，使变压器能够节能增效运行。然而目前的变压器冷却器采用变频器控制，其不够智能，对运行的采集量不全面，采用温度控制方式，投入成本高、复杂，维护成本增加。还有采用负荷加温度控制变压器冷却器，设置控制百分比，按照百分比控制冷却器的投切，然而其控制级数较少。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术存在的不足，提供一种变压器节能增效控制方法。

本实用新型可以通过采取以下技术方案予以实现：

一种节能增效变压器控制系统，包括位于变压器的内部的温度传感器、位于变压器的外部的风速测量传感器、位于变压器的外部的太阳能传感器、冷却器、冷却器控制器、主控制器、与变压器的各互感器电连接的电压电流采样电路、显示器和远程服务器，所述温度传感器、所述风速测量传感器、所述太阳能传感器、所述电压电流采样电路、所述显示器、所述远程服务器均与所述主控制器电连接，所述主控制器通过所述冷却器控制器与所述冷却器电连接。

所述风速测量传感器为双触感器。

还包括输出继电开关，所述输出继电开关的输入端与所述主控制器电连接，所述输出继电开关的输出端分别与所述冷却器控制器、所述冷却器电连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过各传感器对变压器顶层油温的实时测量，并结合外界环境因素和当前运行条件，对变压器的温度变化进行预测，实现对变压器外部冷却器的投切控制，并且能在变压器过负荷运行情况下对变压器可能出现的过热状况进行预警，并提供相应的过负荷运行时间，以最大限度的提高电力变压器的利用率，使电力变压器达到节能增效运行。

附图说明

图1是本实用新型的节能增效变压器控制系统的结构框架图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的最佳实施例作详细描述。

如图1所示，一种节能增效变压器控制系统，包括位于变压器的内部的温度传感器、位于变压器的外部的风速测量传感器、位于变压器的外部的太阳能传感器、冷却器、冷却器控制器、主控制器、与变压器的各互感器电连接的电压电流采样电路、显示器和远程服务器，温度传感器、风速测量传感器、太阳能传感器、电压电流采样电路、显示器、远程服务器均与主控制器电连接，主控制器通过冷却器控制器与冷却器电连接。

其中，风速测量传感器为双触感器。

本实用新型还包括输出继电开关，输出继电开关的输入端与主控制器电连接，输出继电开关的输出端分别与冷却器控制器、冷却器电连接。

本实用新型的节能增效变压器控制系统的具体控制过程如下：

在进行变压器数据采样前，先在主控制器中输入变压器参数信息，将参数进行初始化处理，将变压器内部参数进行计算得到：

变压器绕组到顶油散热过程的额定热容C_hs，rated，额定热阻R_hs，rated；

变压器顶油到平均油散热过程的额定热容C_{moilhoil，rated}，额定热阻R_{moilhoil，rated}；

变压器平均油到外界散热过程的额定热容C_moil，rated，额定热阻R_moil，rated；变压器各分接位置下额定损耗值qfe；

1)、电压电流采样电路对变压器各侧的互感器进行电压和电流采样，根据实测电压判断当前变压器分接开关位置，并根据实时采样得到流过高、中、低压绕组的电流：I_H、I_M和I_L，计算出变压器当前运行方式下总的负载损耗值 $q_{\mathrm{load}}=I_H^2\·R_{\mathrm{Heddy}}l+I_M^2\·R_{\mathrm{Meddy}}+I_L^2\·R_{\mathrm{Leddy}}+I_H^2\·R_{\mathrm{dcH}}+I_M^2\·R_{\mathrm{dcHM}}+I_L^2\·R_{\mathrm{dcHL}},$ 由总损耗计算出

当前负载损耗下损耗比

2)风速测量传感器和太阳能传感器对变压器的外部环境参数进行采样：通过实测的日照强度和风速的数据，计算出附加热源q_sun和自然风影响热阻R_wind

3)温度传感器对变压器内部进行温度检测，测得热点温度θ_hs、绕组温度θ_hoil、顶油温度θ_moil和底油温度θ_amb

4)上次传感器将采集到的数据传送到控制器计算得到变压器内部温度变化参数：其计算公式中

$\left\{\begin{array}{c}{K}^2\·u_{\mathrm{pu}}^{\frac{1}{n}-1}\·\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hs},\mathrm{rated}}=u_{\mathrm{pu}}^{\frac{1}{n}-1}\·C_{\mathrm{hs},\mathrm{rated}}\·R_{\mathrm{hs},\mathrm{rated}}\·\frac{d{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hs}}}{\mathrm{dt}}+\frac{{({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hs}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hoil}})}^{\frac{1}{n}}}{{{\mathrm{\Δ\θ}}_{\mathrm{hs},\mathrm{rated}}}^{\frac{1}{n}-1}}\\ \frac{1+R\·K^2}{1+R}\·u_{\mathrm{pu}}^{\frac{1}{n}-1}\·\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hoil},\mathrm{rated}}=u_{\mathrm{pu}}^{\frac{1}{n}-1}\·C_{\mathrm{moilhoil},\mathrm{rated}}\·R_{\mathrm{moilhoil},\mathrm{rated}}\·\frac{d{\mathrm{\θh}}_{\mathrm{oil}}}{\mathrm{dt}}+\frac{{({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hoil}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{moil}})}^{\frac{1}{n}}}{{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hoil},\mathrm{rated}}}^{\frac{1}{n}-1}}\\ \frac{1+R\·K^2+\frac{q_{\mathrm{sum}}}{q_{\mathrm{fe}}}}{1+R}\·u_{\mathrm{pu}}^{\frac{1}{n}-1}\·\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{moil},\mathrm{rated}}=u_{\mathrm{pu}}^{\frac{1}{n}-1}\·C_{\mathrm{moil},\mathrm{rated}}\·R_{\mathrm{moil},\mathrm{rated}}\·\frac{d{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{moil}}}{\mathrm{dt}}+\frac{{({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{moil}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{amb}})}^{\frac{1}{n}}}{{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{moil},\mathrm{rated}}}^{\frac{1}{n}-1}}\end{array}\right.$

考虑温度对变压器损耗、变压器油粘度和变压器油密度的影响，求解得到热点温度，绕组温度和顶油温度在一段时间内的变化情况，其中，平均油温到环境温升的热阻则可视为外壳散热热阻R_rad、片散散热热阻R_ps_AF或R_ps_AN和自然风对变压器散热影响热阻R_wind的并联，且以上参数均采用国际标准单位。

5)控制器根据变压器内部温度变化参数控制冷却器对变压器进行冷却处理：对冷却器如风扇实现“先开先断”的控制方法，防止一台冷却风扇频繁开断若计算温度小于限定值并能确保保持运行一段时间则减少投入的冷却装置；若计算温度大于限定值则增加投入的冷却装置；若变压器处于过负荷或者线路故障状态，则加快采样计算频率，并投入全部冷却装置并且计算变压器最大过负荷运行时间，给出安全运行时间曲线，向调度部门发出预警信号，保证电力系统可靠运行。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种节能增效变压器控制系统，其特征在于：所述节能增效变压器控制系统包括位于变压器的内部的温度传感器、位于变压器的外部的风速测量传感器、位于变压器的外部的太阳能传感器、冷却器、冷却器控制器、主控制器、与变压器的各互感器电连接的电压电流采样电路、显示器和远程服务器，所述温度传感器、所述风速测量传感器、所述太阳能传感器、所述电压电流采样电路、所述显示器、所述远程服务器均与所述主控制器电连接，所述主控制器通过所述冷却器控制器与所述冷却器电连接。

2.根据权利要求1所述的节能增效变压器控制系统，其特征在于：所述风速测量传感器为双触感器。

3.根据权利要求2所述的节能增效变压器控制系统，其特征在于：还包括输出继电开关，所述输出继电开关的输入端与所述主控制器电连接，所述输出继电开关的输出端分别与所述冷却器控制器、所述冷却器电连接。