CN2840425Y - 电力变压器智能风冷控制柜 - Google Patents

Abstract

一种电力变压器智能风冷控制柜，包括机柜，机柜内设有智能控制器、电源切换开关和至少一个无触点控制开关；电源切换开关的输入端连接至少一路动力电源，输出端与各个无触点控制开关的一端连接，各无触点控制开关另一端分别连接各个电力变压器风冷设备；智能控制器分别与各个无触点控制开关连接，智能控制器上还设有与电力变压器工作状态信号的接口，根据电力变压器工作状态信号输出控制信号控制各个无触点控制开关的打开或关闭，从而控制电力变压器风冷设备的运行。本实用新型克服了传统的变压器风冷控制系统故障率高、可靠性差、自动化水平低的缺陷，提高了变压器风冷控制系统的安全可靠性，并实现联网自动控制。

Description

电力变压器智能风冷控制柜

技术领域

本实用新型涉及电力变压器风冷设备，尤其涉及一种电力变压器智能风冷控制柜。

背景技术

变电站主变压器强制风冷系统是保证主变压器安全可靠运行的重要组成部分，主要由承担冷却功能的风机和油泵，以及根据要求对风机和油泵进行控制的控制系统组成。

目前，变电站主变压器风冷控制系统都是采用传统的交流接触器构成，由于频繁启停、长期工作于室外、环境恶劣等特殊性，作为控制元件的交流接触器，因触头的腐蚀、氧化、磨损、拉弧，长时间运行必然导致操作时接触不良或粘连，一旦发生上述现象系统将无法正常工作；另外，常规的继电器控制只能实现简单初级的控制功能，无法接入计算机综合自动化网；而且风机和油泵的保护元件热继电器的保护功能是相当不完备的，当出现断相或电机内部故障电流不平衡，其它两相的电流增大不超过20％时，热继电器不足以引起发热而动作，往往导致电机损坏。所以，传统的风冷系统的故障率高、可靠性差、自动化水平低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服传统的变压器风冷控制系统故障率高、可靠性差、自动化水平低的缺陷，提供一种电力变压器智能风冷控制柜，提高变压器风冷控制系统的安全可靠性，并实现联网自动控制。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

这种电力变压器智能风冷控制柜，包括机柜，机柜内设有智能控制器、电源切换开关和至少一个无触点控制开关；

所述电源切换开关的输入端连接至少一路动力电源，输出端与所述的各个无触点控制开关的一端连接，各无触点控制开关另一端分别连接各个电力变压器风冷设备；

所述的智能控制器分别与各个无触点控制开关连接，智能控制器上还设有与电力变压器工作状态信号的接口，根据电力变压器工作状态信号输出控制信号控制各个无触点控制开关的打开或关闭，从而控制电力变压器风冷设备的运行。

所述的电源切换开关可以采用两个机械连锁的交流接触器。

所述的无触点控制开关可以采用无触点的大功率固态继电器。

所述的电源切换开关的输出端还并接有电量采集模块，电量采集模块通过RS485接口与所述的智能控制器连接，并通过该RS485接口直接与远方计算机系统连接，将采集到的电量信号传送到远方计算机系统。

所述的电源切换开关的输出端与所述的各个无触点控制开关之间设有微型断路器。

所述的两路电源通过中间继电器选择一路相电压并经过开关电源处理后输入到所述的智能控制器，为智能控制器供电。

可以分别采用电压继电器并接在两路电源及母线上，并输入到所述的智能控制器，对两路输入电源及母线的状态进行监控。

所述的智能控制器通过中间继电器设置与远方报警装置连接的接口，输出电源异常、冷却器回路故障或冷却器全停的报警信号。

所述的机柜内设有抽风扇，并分别对每个无触点控制开关设置温度继电器，各个温度继电器并接后与一中间继电器形成回路，中间继电器的触点与所述的抽风扇串接形成回路，由该中间继电器控制抽风扇的工作，对机柜进行抽风冷却。

所述的智能控制器包括盒体，盒体内设有单片机，以及与单片机连接的显示模块、输入模块、RS485接口、看门狗电路和时钟存储器；

所述单片机设有与电力变压器工作状态信号连接的输入接口，单片机对接收到的信号进行处理，并通过单片机的输出接口与各个无触点控制开关连接，根据电力变压器工作状态输出信号控制各个无触点控制开关的开闭；

所述RS485接口用于使单片机直接与远方计算机系统连接，并在远方计算机系统对单片机进行控制。

所述的输入模块用于从外部输入控制信号给所述的单片机；

所述的显示模块用于对输入信息及状态信息进行显示。

本实用新型的有益效果为：本实用新型采用无触点控制开关如大功率固态继电器，无机械触点、无火花、无噪音、寿命长，弱电控制，开关迅速灵敏，安全可靠。

采用智能控制器，其中工控单片机功能完备、性能可靠，可根据用户要求，选择手动、自动、远程等方式，安全、可靠、有效地控制冷却器组的投入和切除；对动力电源的过电压、欠电压、缺相等进行监视，通过选择主供电备自投方式，保证冷却系统动力电源不间断安全可靠供电；可以实时故障状态报警和记录，并具有远程通讯功能。

本实用新型可以通过RS-485接口按MODBUS协议与上位机通讯，实现远程监控，这对无人值班变电站特别有意义。风扇、水泵及油泵的附属电动机均有过负荷、短路及断相保护。人机界面采用高亮度的LED数码管和按键组成键盘显示器，实现参数、工况现场设置和状态、数据信息的现场读取和指示。为了提高系统的信息管理水平，本实用新型可对动力电源状态、每路开关(风机和油泵的)工况、来自主变现场的温度继电器、过载电流继电器、主变工作状态等进行实时记录，为评价设备的运行水平和进行故障分析提供历史数据。而且当无触点开关的表面温度达到55℃时，启动柜体顶部的抽风扇工作，自动进行抽风冷却。

本实用新型克服了传统的变压器风冷控制系统故障率高、可靠性差、自动化水平低的缺陷，提供了一种电力变压器智能风冷控制柜及智能控制器，提高了变压器风冷控制系统的安全可靠性，并实现联网自动控制。

附图说明

图1为本实用新型电力变压器智能风冷控制柜电路原理框图；

图2为本实用新型电力变压器智能风冷控制柜电路图；

图3为本实用新型智能控制器内部结构原理示意图；

图4为本实用新型智能控制器的面板示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明：

为了更好地保证主变压器的安全可靠运行，极大提高风冷系统的可靠性，和现在计算机化、自动化、智能化、网络化等高新技术普遍应用的发展趋势相适应，本实用新型依据《电力变压器运行规程DL/T572-95》，针对现有控制系统存在的缺陷，选用无触点的大功率固态继电器取代交流接触器，用智能三相电参数数据综合采集模块监测冷却器动力电源的电参数，用单片机智能控制器取代传统的继电器控制，推出全新的电力变压器智能风冷控制柜。

如图1和图2所示，这种电力变压器智能风冷控制柜，包括机柜，机柜内设有智能控制器、电源切换开关(采用两个机械连锁的交流接触器1KM、2KM，可采用ABB公司生产的A185+VM300H)和至少一个无触点控制开关(采用无触点的大功率固态继电器，型号H3300Z，图2中以3个为例进行说明#1LKK、#2LKK、#3LKK)；电源切换开关的输入端连接两路动力电源(电源I、电源II)，输出端与所述的各个无触点控制开关的一端连接，各无触点控制开关另一端分别连接各个电力变压器风冷设备(如图2中的M1、M2、M3)；

所述的智能控制器分别与各个无触点控制开关连接，智能控制器上还设有与电力变压器工作状态信号的接口(I17、I18、I19、I20)，接收来自电力变压器现场的上、下限温度信号、冷却器自投、过负荷信号等，根据这些电力变压器工作状态信号智能控制器输出控制信号控制各个无触点控制开关的打开或关闭，从而控制电力变压器风冷设备的运行。

电源切换开关的输出端还通过电流互感器TAa、b、c并接有电量采集模块EDA，电量采集模块EDA通过RS485接口与所述的智能控制器连接，并通过该RS485接口直接与远方计算机系统连接，将采集到的电量信号传送到远方计算机系统。

两路电源通过中间继电器(KM)选择一路相电压并经过开关电源处理后输入到智能控制器，提供+5V、+24V电压为智能控制器供电。电源切换开关的输出端与各个无触点控制开关之间设有微型断路器(QF1、QF2、QF3)，开关电源与中间继电器KM之间设置微型断路器QF4。

可以分别采用电压继电器(KV1、KV2、KV3)并接在两路电源及母线上，并输入到所述的智能控制器，对两路输入电源及母线的状态进行监控。

智能控制器通过中间继电器(K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8)设置与远方报警装置连接的接口，输出母线电源异常、工作冷却器回路故障、辅助冷却器回路故障、备用冷却器回路故障、冷却器全停报警、冷却器全停延时跳闸的报警信号。

机柜顶部内设有抽风扇，并分别对每个无触点控制开关设置温度继电器(型号T55℃)，各个温度继电器并接后与一中间继电器K0形成回路，中间继电器K0的触点与所述的抽风扇串接形成回路，由该中间继电器K0控制抽风扇的工作，对机柜进行抽风冷却。

智能控制器的接口Q10和M1在内部连接，Q20和M2在内部连接，Q30、Q31、Q32、Q33、Q34、Q35、Q36、Q37由智能控制器内部控制选择与M3进行连接。在工作时，由交流接触器进行电源切换，由中间继电器(KM)选择一路220V的相电压输入智能控制器，由智能控制器根据接收到的信号判断是否出现电源I异常、电源II异常、母线电源异常、工作冷却器回路故障、辅助冷却器回路故障、备用冷却器回路故障、冷却器全停报警、冷却器全停延时跳闸等情况，从而使中间继电器(K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8)的线圈通电，控制报警电路中的各个中间继电器触点闭合来进行异常报警。

如图3所示，本实用新型智能控制器包括盒体，盒体内设有单片机(可采用8051)，以及与单片机连接的显示模块(可采用高亮度LED八位八段数码管)、输入模块(可采用键盘八位按键)、RS485接口、看门狗电路(可采用X5043)和时钟存储器(可采用DS1443)；

所述单片机设有与电力变压器工作状态信号连接的输入接口，单片机对接收到的信号进行处理，并通过单片机的输出接口与各个无触点控制开关连接，根据电力变压器工作状态输出信号控制各个无触点控制开关的开闭；RS485接口用于使单片机直接与远方计算机系统连接，并在远方计算机系统对单片机进行控制。输入模块用于从外部输入控制信号给所述的单片机；显示模块用于对输入信息及状态信息进行显示。

本实用新型由智能控制柜采集变压器状态信号(如变压器投入工作、过载、过热等)，控制电力变压器现场的冷却执行元件(风机和油泵)进行工作。智能控制器对两路动力电源进行监控，为冷却执行元件提供安全可靠的动力电源，智能三相电参数数据综合采集模块测量动力电源的电参数，通过RS-485接口按MODBUS协议远传至上位计算机。为了便于管理和控制，通常将风机和油泵分成多组(记为1～N组)，控制系统根据操作命令(由上位机给定或现场键盘操作给定)启动某组风机和油泵投入运行或停止运行。

本实用新型根据《电力变压器运行规程DL/T 572-95》，满足下列要求：

(1)当变压器投入运行时，自动投入相当数量的冷却器；

(2)按变压器负载情况，自动投入或切除相当数量的冷却器；

(3)当切除故障冷却器时，备用冷却器自动投入运行；

(4)当冷却系统的电源发生故障或电压降低时，自动投入备用电源；

(5)当投入备用电源、备用冷却器、切除冷却器和电动机损坏时，均发出报警信号；

(6)强迫油循环风冷或水冷的油泵电动机及风扇电动机有过载、短路和断相保护；

(7)动力电源电压为三相交流380V，控制电源电压为直流220V。

按规定，变压器运行时必须投入冷却器；各种负载下投入相应台数的冷却器；空载和轻载时不应投入过多的冷却器(空载状态下允许短时不投)；按温度投入冷却器。

本实用新型智能控制器监控两路动力电源和控制整个系统的运行，保证能满足上述要求。

智能控制器的面板示意图如图4所示，可以通过键盘设置各种操作模式，可进行本地操作和远程操作，任何时候均可在上位计算机上通过MODBUS协议进行四遥操作。可设置手动和自动两种本地操作运行模式。手动模式时，直接由按键投入或切除某组冷却器；自动模式时，按照变压器的运行状态(是否工作、过载、油温高等)，自动投入或切除某组冷却器，当切除故障冷却器时，自动投入备用冷却器。

对动力电源的监控，可以有三种模式(M0、M1和M2)控制动力电源的工作。M0模式时，断开两路电源，停止向母线供电；M1模式时，由电源一主供电，电源二备用，电源一故障时，电源一切除电源二投入，电源一恢复时，电源二切除电源一投入；M2模式时，由电源二主供电，电源一备用，电源二故障时，电源二切除电源一投入，电源二恢复时，电源一切除电源二投入。

所有的故障状态(动力电源故障、工作组冷却器故障、辅助冷却器故障、备用冷却器故障等)，均通过中间继电器空接点远传报警。

当冷却系统故障切除全部冷却器时，由于允许变压器带额定负载运行的时间是有限的(一般不超过20min，不同厂家的产品略有不同)，所以控制器将给出冷却器全停信号报警。

智能电量采集模块是一个独立模块，检测冷却系统动力电源的三相电压、电流、有功、无功、功率因数和频率等电气参数，通过独立的RS-485端口传送至上位计算机。该模块与智能控制器并行工作互不干涉，有利于保证系统的安全可靠性。

本实用新型箱体采用前后开门双层壳体，防护槽镶边，聚氨脂发泡密封胶条密封，防水防尘，性能可靠，防护等级IP65，直接用于露天现场，非常有效抵御外界的破坏和环境的影响，本实用新型控制柜还具有以下特点：

1、一次回路  接线简单，便于检修维护。

2、无触点控制开关  采用新型大功率固态继电器，无机械触点、无火花、无噪音、寿命长，弱电控制，开关迅速灵敏，安全可靠。

3、智能控制器  工控单片机功能完备、性能可靠。可根据用户要求，选择手动、自动、远程等方式，安全、可靠、有效地控制冷却器组的投入和切除；对动力电源的过电压、欠电压、缺相等进行监视，通过选择主供电备自投方式，保证冷却系统动力电源不间断安全可靠供电；实时故障状态报警和记录；远程通讯。

4、远程通讯  通过RS-485接口按MODBUS协议与上位机通讯，实现远程监控。这对无人值班变电站特别有意义。

5、安全保护  风扇、水泵及油泵的附属电动机均有过负荷、短路及断相保护。

6、人机界面  采用高亮度的LED数码管和按键组成键盘显示器，实现参数、工况现场设置和状态、数据信息的现场读取和指示。

7、事件记录  为了提高系统的信息管理水平，对动力电源状态、每路开关(风机和油泵的)工况、来自主变现场的温度继电器、过载电流继电器、主变工作状态等进行实时记录，为评价设备的运行水平和进行故障分析提供历史数据。

8、电参数测量  智能三相电参数综合采集模块测量动力电源的电参数，包括三相相电压(Ua、Ub、Uc)、三相电流(Ia、Ib、Ic)、有功功率(P)、无功功率(Q)、功率因数和频率(f)、各相有功功率(Pa、Pb、Pc)、各相无功功率(Qa、Qb、Qc)、正向有功电度、反向有功电度、正向无功电度、反向无功电度等。

9、抽风冷却  当无触点开关的表面温度达到55℃时，启动柜体顶部的抽风扇工作。

本领域技术人员不脱离本实用新型的实质和精神，可以有多种变形方案实现本实用新型，以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (10)

1、一种电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：包括机柜，机柜内设有智能控制器、电源切换开关和至少一个无触点控制开关；

所述电源切换开关的输入端连接至少一路动力电源，输出端与所述的各个无触点控制开关的一端连接，各无触点控制开关另一端分别连接各个电力变压器风冷设备；

所述的智能控制器分别与各个无触点控制开关连接，智能控制器上还设有与电力变压器工作状态信号的接口，根据电力变压器工作状态信号输出控制信号控制各个无触点控制开关的打开或关闭，从而控制电力变压器风冷设备的运行。

2、根据权利要求1所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：所述的电源切换开关采用两个机械连锁的交流接触器。

3、根据权利要求1或2所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：所述的无触点控制开关采用无触点的大功率固态继电器。

4、根据权利要求3所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：所述的电源切换开关的输出端还并接有电量采集模块，电量采集模块通过RS485接口与所述的智能控制器连接，并通过该RS485接口直接与远方计算机系统连接，将采集到的电量信号传送到远方计算机系统。

5、根据权利要求3所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：所述的电源切换开关的输出端与所述的各个无触点控制开关之间设有微型断路器。

6、根据权利要求3所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：所述的两路电源通过中间继电器选择一路相电压并经过开关电源处理后输入到所述的智能控制器，为智能控制器供电。

7、根据权利要求3所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：分别采用电压继电器并接在两路电源及母线上，并输入到所述的智能控制器，对两路输入电源及母线的状态进行监控。

8、根据权利要求3所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：所述的智能控制器通过中间继电器设置与远方报警装置连接的接口，输出电源异常、冷却器回路故障或冷却器全停的报警信号。

9、根据权利要求3所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：所述的机柜内设有抽风扇，并分别对每个无触点控制开关设置温度继电器，各个温度继电器并接后与一中间继电器形成回路，中间继电器的触点与所述的抽风扇串接形成回路，由该中间继电器控制抽风扇的工作，对机柜进行抽风冷却。

10、根据权利要求3所述的电力变压器智能风冷控制柜，其特征在于：所述的智能控制器包括盒体，盒体内设有单片机，以及与单片机连接的显示模块、输入模块、RS485接口、看门狗电路和时钟存储器；

所述单片机设有与电力变压器工作状态信号连接的输入接口，单片机对接收到的信号进行处理，并通过单片机的输出接口与各个无触点控制开关连接，根据电力变压器工作状态输出信号控制各个无触点控制开关的开闭；

所述RS485接口用于使单片机直接与远方计算机系统连接，并在远方计算机系统对单片机进行控制。

所述的输入模块用于从外部输入控制信号给所述的单片机；

所述的显示模块用于对输入信息及状态信息进行显示。

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