CN208937967U - 一种基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，包括：监控中心、主变冷却智能控制装置、显示器、无线传输模块、油泵电机组、进油电动球阀组、示流信号计、电压变送器、电流变送器、油温变送器以及进油侧压力传感器；故障诊断模块包括振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组；解决了现有技术存在的易出故障、不易维护以及结构复杂导致的实用性低、无法监测故障的发生、需要大量人力进行排查维修以及不能实时显示系统的运行状况和查询历史运行数据的问题。

Description

一种基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统

技术领域

本实用新型属于水电站技术领域，具体涉及一种基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统。

背景技术

水电站主变冷却控制系统是水电站辅助设备的重要组成部分，目的是为了提供水电站运行设备的冷却油，其正常运行是保证水电站油冷却系统运行、乃至发电机正常运行发电的前提条件。

现有技术存在以下问题：

(1)目前，基于传统的常规继电器控制、三元件电机控制技术(断路器、接触器、热继电器)、单一逻辑处理的微型PLC的技术的控制系统，易出故障、不易维护以及结构复杂，导致实用性低；

(2)现有系统需要实时监控巡逻水电站的运行状况，人力资源投入大，不满足当前水电站的的少人值班、无人值守发展的需要，同时不能和全厂监控系统实现大容量数据交换、人机对话单一，不能实时显示系统的运行状况和查询历史运行数据；

(3)现有系统的信息传输困难、通信质量差，导致控制稳定性低，以及控制及时性差。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种节约成本投入、实用性高、实时性好以及及时性好的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，用于解决现有技术存在的易出故障、不易维护以及结构复杂导致的实用性低、无法监测故障的发生、需要大量人力进行排查维修以及不能实时显示系统的运行状况和查询历史运行数据的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，包括：

监控中心、主变冷却智能控制装置、显示器、无线传输模块、油泵电机组、进油电动球阀组、示流信号计、电压变送器、电流变送器、油温变送器以及进油侧压力传感器；

故障诊断模块包括振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组；振动传感器组和红外线传感器组对应设置在水泵电机组处，且其信号输出端与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接；电流传感器组对应与每个水泵电机组的出线端串联设置，电压传感器组对应与每个水泵电机组并联设置，电流传感器组和电压传感器组的信号输出端与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接；

显示器、示流信号计、电压变送器、电流变送器、油温变送器以及进油侧压力传感器均与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接，油泵电机组和进油电动球阀组均与主变冷却智能控制装置的信号输出端通信连接，监控中心与主变冷却智能控制装置通信连接。

进一步地，监控中心包括监控终端和服务器，监控终端分别与服务器和主变冷却智能控制装置通信连接。

进一步地，主变冷却智能控制装置内设置有可编程逻辑控制器，分别与可编程逻辑控制器连接的油泵电机组主回路、进油电动球阀组主回路、控制电源电路、PLC模拟量输入电路模块、PLC开关量输入电路模块、PLC开关量输出电路模块、显示电路模块以及硬接点开关量上送电路；显示电路模块和硬接点开关量上送电路均与监控终端连接；可编程逻辑控制器的信号输入端分别与振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组的信号输出端通信连接。

进一步地，油泵电机组主回路包括五个相同结构的油泵电机支路，即一号到五号油泵电机支路，每个油泵电机支路包括电压传感器组中的电压传感器、电流传感器组中的电流传感器、油泵电机开关、油泵电机、空气断路器、油泵控制继电器、软启动器以及软启动器控制电源电路；软启动器控制电源电路与软启动器的控制端连接。

进一步地，控制电源电路包括一号控制电源支路和二号控制电源支路；一号控制电源支路设置有一号控制电源监视继电器和二号控制电源监视继电器；二号控制电源支路设置有三号控制电源监视继电器和四号控制电源监视继电器；一号控制电源支路和二号控制电源支路均设置有自动控制回路。

进一步地，一号油泵电机支路和二号油泵电机支路与一号控制电源支路连接；三号油泵电机支路和四号油泵电机支路与二号控制电源支路连接；五号油泵电机支路为备用油泵电机支路，且五号油泵电机支路既与一号控制电源支路连接又与二号控制电源支路连接。

进一步地，PLC模拟量输入电路模块包括电流变送器接点、电压变送器接点、油温变送器接点、进油侧压力传感器接点、振动传感器接点、红外线传感器接点、电流传感器接点以及电压传感器接点；

PLC开关量输入电路模块包括五个油泵电机开关接点、五个进油电动球阀开关接点、五个软启动器接点、五个空气断路器接点、四个控制电源监视继电器接点以及一个示流信号计接点；

PLC开关量输出电路模块包括五个油泵控制继电器接点、五个进油电动球阀控制继电器接点、一个综合故障继电器接点、一个PLC故障继电器接点、一个冷却事故继电器接点、一个油泵全停继电器接点以及一个事故跳闸继电器接点。

进一步地，主变冷却智能控制装置的输出端设置有智能温度控制单元和智能湿度控制单元；智能温度控制单元包括与主变冷却智能控制装置通信连接的第一控制器，分别与第一控制器通信连接的温度传感器和降温装置，智能湿度控制单元包括与主变冷却智能控制装置通信连接的第二控制器，分别与第一控制器通信连接的湿度传感器和加热装置。

进一步地，降温装置为风扇，加热装置为加热器。

进一步地，第一控制器和第二控制器的型号均为型号AT89S51的单片机；

可编程逻辑控制器的型号为BMEP581020；

振动传感器的型号为SE930，红外线传感器的型号为OS137，电流传感器的型号为MIK-DJI-C，电压传感器的型号为CHVS-EV。

本方案的有益效果为：

(1)本实用新型提供了基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，采用高性能PLC控制，且简化了系统内部结构，元件模块化，增加了备用设备，不仅保证了事故处理及时，而且减少了故障的发生，方便了维护，提高了实用性；

(2)新型水电站主变冷却智能控制系统的水泵电机安装振动传感器监视设备的振动情况，安装温度传感器监视电机的温度变化，安装电流、电压传感器监视电机的运行状态变化，从而根据这是监视量的变化曲线和趋势预判设备的故障，提前进行检修维护，延长设备的寿命；根据传感器的编号可以快速定位故障发生点，提高了故障维修的及时性；

(3)同时可以根据采集的数据，对水泵电机的使用寿命进行分析，提高了系统的安全性；

(4)本实用新型提供的监控中心，实现了在线实时监控，减少了人力成本投入，该系统结构简单、功能完善、大画面多内容显示以及全方面人机对话的优点，监控中心实时显示系统的运行状况，服务器存储数据并提供历史运行数据的查询。

附图说明

图1为基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统结构框图；

图2为智能温/湿度控制单元结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示，一种基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，包括：

监控中心、主变冷却智能控制装置、显示器、故障诊断模块、油泵电机组、进油电动球阀组、示流信号计、电压变送器、电流变送器、油温变送器以及进油侧压力传感器；

故障诊断模块包括振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组；振动传感器组和红外线传感器组对应设置在水泵电机组处，且其信号输出端与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接；电流传感器组对应与每个水泵电机组的出线端串联设置，电压传感器组对应与每个水泵电机组并联设置，电流传感器组和电压传感器组的信号输出端与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接；

振动传感器组用于采集水泵电机的振动位移，红外线传感器组用于采集水泵电机的温度，电流传感器组和电压传感器组用于采集水泵电机主回路的电流值和电压值，显示在显示器上，进行故障的诊断；当水泵电机振动位移、温度、电流以及电压超过阈值，则水泵电机发生故障，监控中心发出警报，并且根据对应传感器的编号进行故障的维修；

显示器、示流信号计、电压变送器、电流变送器、油温变送器以及进油侧压力传感器均与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接，油泵电机组和进油电动球阀组均与主变冷却智能控制装置的信号输出端通信连接，监控中心通过LoRa网关和LoRa终端与主变冷却智能控制装置通信连接。

本实施例中，监控中心包括监控终端和服务器，监控终端分别与服务器和主变冷却智能控制装置通信连接。

本实施例中，主变冷却智能控制装置内设置有设置有可编程逻辑控制器，分别与可编程逻辑控制器连接的油泵电机组主回路、进油电动球阀组主回路、控制电源电路、PLC模拟量输入电路模块、PLC开关量输入电路模块、PLC开关量输出电路模块、显示电路模块以及硬接点开关量上送电路；显示电路模块和硬接点开关量上送电路均与监控终端连接；可编程逻辑控制器的信号输入端分别与振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组的信号输出端通信连接。

本实施例中，油泵电机组主回路包括五个相同结构的油泵电机支路，即一号到五号油泵电机支路，每个油泵电机支路包括电压传感器组中的电压传感器、电流传感器组中的电流传感器、油泵电机开关、油泵电机、空气断路器、油泵控制继电器、软启动器以及软启动器控制电源电路；软启动器控制电源电路与软启动器的控制端连接。

本实施例中，控制电源电路包括一号控制电源支路和二号控制电源支路；一号控制电源支路设置有一号控制电源监视继电器和二号控制电源监视继电器；二号控制电源支路设置有三号控制电源监视继电器和四号控制电源监视继电器；一号控制电源支路和二号控制电源支路均设置有自动控制回路。

本实施例中，一号油泵电机支路和二号油泵电机支路与一号控制电源支路连接；三号油泵电机支路和四号油泵电机支路与二号控制电源支路连接；五号油泵电机支路为备用油泵电机支路，且五号油泵电机支路既与一号控制电源支路连接又与二号控制电源支路连接。

本实施例中，PLC模拟量输入电路模块包括电流变送器接点、电压变送器接点、油温变送器接点、进油侧压力传感器接点、振动传感器输入接点、红外线传感器输入接点、电流传感器输入接点以及电压传感器输入接点；

PLC开关量输入电路模块包括五个油泵电机开关接点、五个进油电动球阀开关接点、五个软启动器接点、五个空气断路器接点、四个控制电源监视继电器接点以及一个示流信号计接点；

PLC开关量输出电路模块包括五个油泵控制继电器接点、五个进油电动球阀控制继电器接点、一个综合故障继电器接点、一个PLC故障继电器接点、一个冷却事故继电器接点、一个油泵全停继电器接点以及一个事故跳闸继电器接点。

本实施例中，如图2所示，主变冷却智能控制装置的输出端设置有智能温度控制单元和智能湿度控制单元；智能温度控制单元包括与主变冷却智能控制装置通信连接的第一控制器，分别与第一控制器通信连接的温度传感器和降温装置，智能湿度控制单元包括与主变冷却智能控制装置通信连接的第二控制器，分别与第一控制器通信连接的湿度传感器和加热装置。

本实施例中，降温装置为风扇，加热装置为加热器。

本实施例中，第一控制器和第二控制器的型号均为型号AT89S51的单片机；温度传感器的型号为CWDZ31；湿度传感器的型号为HTG3500；加热器的型号为HYR4；

可编程逻辑控制器的型号为BMEP581020；

振动传感器的型号为SE930，红外线传感器的型号为OS137，电流传感器的型号为MIK-DJI-C，电压传感器的型号为CHVS-EV。

水电站主变冷却智能控制系统的工作原理为：当油温高于工作油温上限时，PLC开关量输出电路模块接通，判断一号控制电源是否正常，若一号控制电源正常，接通一号控制电源支路，判断一号油泵电机是否正常，若一号油泵电机正常，开启信号经一号油泵控制继电器启动一号油泵电机，一号油泵电机工作，将热油强行抽离并输送至散热器进行冷却后再输送回变压器，当油温下降至工作油温下限时，PLC发出停泵指令，一号油泵电机停止工作；若一号油泵电机发生故障，开启信号经二号油泵控制继电器启动二号油泵电机，二号油泵电机工作，将热油强行抽离并输送至散热器进行冷却后再输送回变压器，当油温下降至工作油温下限时，PLC发出停泵指令，二号油泵电机停止工作；五号油泵电机支路与温度控制回路连接，若油温过高，一般高于55°时，五号油泵电机支路自动接通，开启信号经五号油泵控制继电器启动五号油泵电机，五号油泵电机工作，当油温下降至50°时，五号油泵电机支路自动断开，五号油泵电机停止工作；

若一号控制电源发生故障，接通二号控制电源支路，判断三号油泵电机是否正常，若三号油泵电机正常，开启信号经三号油泵控制继电器启动三号油泵电机，三号油泵电机工作，将热油强行抽离并输送至散热器进行冷却后再输送回变压器，当油温下降至工作油温下限时，PLC发出停泵指令，三号油泵电机停止工作；若三号油泵电机发生故障，开启信号经四号油泵控制继电器启动四号油泵电机，四号油泵电机工作，将热油强行抽离并输送至散热器进行冷却后再输送回变压器，当油温下降至工作油温下限时，PLC发出停泵指令，四号油泵电机停止工作；若油温过高，一般高于55°时，五号油泵电机支路自动接通，开启信号经五号油泵控制继电器启动五号油泵电机，五号油泵电机工作，当油温下降至50°时，五号油泵电机支路自动断开，五号油泵电机停止工作；

五号油泵电机也可以与电流控制回路或者电压控制回路连接，依据电流或者电压的变化来控制五号油泵电机的启停；

当一号控制电源与二号控制电源都发生故障时，油泵全停继电器启动并发出报警信号，同时事故跳闸继电器启动，水电站相关设备启动跳闸保护程序，维护了水电站相关设备的安全；

本实用新型提供的一种节约成本投入、实用性高、实时性好以及及时性好的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，解决了现有技术存在的易出故障、不易维护以及结构复杂导致的实用性低、无法监测故障的发生、需要大量人力进行排查维修以及不能实时显示系统的运行状况和查询历史运行数据的问题。

以上所述仅为本实用新型的实施例，实施例用于理解实用新型的结构、功能和效果，并不用于限制本实用新型的保护范围。本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，包括：

监控中心、主变冷却智能控制装置、显示器、故障诊断模块、油泵电机组、进油电动球阀组、示流信号计、电压变送器、电流变送器、油温变送器以及进油侧压力传感器；

所述故障诊断模块包括振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组；所述振动传感器组和红外线传感器组对应设置在水泵电机组处，且其信号输出端与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接；所述电流传感器组对应与每个水泵电机组的出线端串联设置，所述电压传感器组对应与每个水泵电机组并联设置，电流传感器组和电压传感器组的信号输出端与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接；

所述显示器、示流信号计、电压变送器、电流变送器、油温变送器以及进油侧压力传感器均与主变冷却智能控制装置的信号输入端通信连接，所述油泵电机组和进油电动球阀组均与主变冷却智能控制装置的信号输出端通信连接，所述监控中心与主变冷却智能控制装置通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述监控中心包括监控终端和服务器，所述监控终端分别与服务器和主变冷却智能控制装置通信连接。

3.根据权利要求2所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述主变冷却智能控制装置内设置有可编程逻辑控制器，分别与可编程逻辑控制器连接的油泵电机组主回路、进油电动球阀组主回路、控制电源电路、PLC模拟量输入电路模块、PLC开关量输入电路模块、PLC开关量输出电路模块、显示电路模块以及硬接点开关量上送电路；所述显示电路模块和硬接点开关量上送电路均与监控终端连接；所述可编程逻辑控制器的信号输入端分别与振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组的信号输出端通信连接。

4.根据权利要求3所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述油泵电机组主回路包括五个相同结构的油泵电机支路，即一号到五号油泵电机支路，每个所述油泵电机支路包括电压传感器组中的电压传感器、电流传感器组中的电流传感器、油泵电机开关、油泵电机、空气断路器、油泵控制继电器、软启动器以及软启动器控制电源电路；所述软启动器控制电源电路与软启动器的控制端连接。

5.根据权利要求4所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述控制电源电路包括一号控制电源支路和二号控制电源支路；所述一号控制电源支路设置有一号控制电源监视继电器和二号控制电源监视继电器；所述二号控制电源支路设置有三号控制电源监视继电器和四号控制电源监视继电器；所述一号控制电源支路和二号控制电源支路均设置有自动控制回路。

6.根据权利要求5所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述一号油泵电机支路和二号油泵电机支路与一号控制电源支路连接；所述三号油泵电机支路和四号油泵电机支路与二号控制电源支路连接；所述五号油泵电机支路为备用油泵电机支路，且五号油泵电机支路既与一号控制电源支路连接又与二号控制电源支路连接。

7.根据权利要求6所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述PLC模拟量输入电路模块包括电流变送器接点、电压变送器接点、油温变送器接点以及进油侧压力传感器接点；

所述PLC开关量输入电路模块包括五个油泵电机开关接点、五个进油电动球阀开关接点、五个软启动器接点、五个空气断路器接点、四个控制电源监视继电器接点以及一个示流信号计接点；

所述PLC开关量输出电路模块包括五个油泵控制继电器接点、五个进油电动球阀控制继电器接点、一个综合故障继电器接点、一个PLC故障继电器接点、一个冷却事故继电器接点、一个油泵全停继电器接点以及一个事故跳闸继电器接点。

8.根据权利要求7所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述主变冷却智能控制装置的输出端设置有智能温度控制单元和智能湿度控制单元；所述智能温度控制单元包括与主变冷却智能控制装置通信连接的第一控制器，分别与第一控制器通信连接的温度传感器和降温装置，所述智能湿度控制单元包括与主变冷却智能控制装置通信连接的第二控制器，分别与第一控制器通信连接的湿度传感器和加热装置。

9.根据权利要求8所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述降温装置为风扇，所述加热装置为加热器。

10.根据权利要求9所述的基于故障诊断的新型水电站主变冷却智能控制系统，其特征在于，所述第一控制器和第二控制器的型号均为型号AT89S51的单片机；

所述可编程逻辑控制器的型号为BMEP581020；

所述振动传感器的型号为SE930，红外线传感器的型号为OS137，电流传感器的型号为MIK-DJI-C，电压传感器的型号为CHVS-EV。