RU2629827C1 - Device for controlling cooling system of oil-filled power transformer - Google Patents

Device for controlling cooling system of oil-filled power transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2629827C1
RU2629827C1 RU2016137845A RU2016137845A RU2629827C1 RU 2629827 C1 RU2629827 C1 RU 2629827C1 RU 2016137845 A RU2016137845 A RU 2016137845A RU 2016137845 A RU2016137845 A RU 2016137845A RU 2629827 C1 RU2629827 C1 RU 2629827C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
oil
coolers
interface
power transformer
Prior art date
Application number
RU2016137845A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимофей Викторович Рябин
Евгений Юрьевич Давыдов
Иван Викторович Рябин
Игорь Алексеевич Косолапов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы"
Тимофей Викторович Рябин
Евгений Юрьевич Давыдов
Иван Викторович Рябин
Игорь Алексеевич Косолапов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы", Тимофей Викторович Рябин, Евгений Юрьевич Давыдов, Иван Викторович Рябин, Игорь Алексеевич Косолапов filed Critical Акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы"
Priority to RU2016137845A priority Critical patent/RU2629827C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2629827C1 publication Critical patent/RU2629827C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device comprises a digital processing unit (1) provided with an input interface (2) for connecting sensors of the transformer electrical state, for example one or more load current sensors (3), and an output interface (4) for outputting signals for controlling adjustable drives of oil and air coolers of the mentioned transformer. According to the indications of the sensors (3), the unit (1) determines the permissible thermohydraulic states of the power transformer and of the performance of the oil and air coolers, at which the set temperature value of the most heated point will not be exceeded. The unit (1) selects the thermohydraulic state and the combination of oil and air cooler capacities necessary for its maintenance from the obtained data, at which the total energy consumption for the power transformer cooling and the losses in it will be minimal. If the selected capacity is below the preset threshold, the unit (1) takes one of the coolers out of operation and recalculates the minimizing total cost of the combination of capacities for the coolers remaining in operation. In order to extend the functionality, additional interfaces can be added to the device.
EFFECT: total power consumption for cooling the power transformer and for the losses in it are reduced.
8 cl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к управлению системой охлаждения мощного маслонаполненного оборудования электрических станций и подстанций, и может быть применено для управления охлаждением маслонаполненного силового трансформатора.The invention relates to the field of electric power, namely, to control the cooling system of powerful oil-filled equipment of power plants and substations, and can be applied to control the cooling of oil-filled power transformer.

Уровень техникиState of the art

Мощные маслонаполненные трансформаторы оснащаются системами принудительного охлаждения, включающими несколько воздушных охладителей (вентиляторов) и один или несколько масляных охладителей (маслонасосов). Как правило, чем больше нагрузка трансформатора, тем больше затраты мощности на охлаждение. Температура обмоток трансформатора, их сопротивление и потери мощности в обмотках снижаются при более интенсивном (и, соответственно, энергозатратном) охлаждении. В результате для каждого конкретного режима нагрузки трансформатора существует оптимальный режим охлаждения, при котором суммарные затраты мощности на охлаждение трансформатора и на потери в его обмотках будут близки к минимальным.Powerful oil-filled transformers are equipped with forced cooling systems, including several air coolers (fans) and one or more oil coolers (oil pumps). As a rule, the greater the load on the transformer, the greater the power consumption for cooling. The temperature of the transformer windings, their resistance and power loss in the windings decrease with more intensive (and, accordingly, energy-consuming) cooling. As a result, for each specific load mode of the transformer there is an optimal cooling mode, in which the total power consumption for cooling the transformer and for losses in its windings will be close to minimum.

Известно техническое решение, направленное на уменьшение указанных суммарных затрат мощности за счет надлежащего выбора числа включенных охладителей, согласно которому устройство управления охлаждением мощного трансформатора периодически рассчитывает тепловое состояние трансформатора и соответствующие ему суммарные затраты мощности при трех значениях числа включенных охладителей - текущем, на единицу большем и на единицу меньшем и выбирает для следующего интервала времени то из этих трех значений числа включенных охладителей, при котором температура масла и обмотки не превышает заданных предельных значений, а суммарные затраты мощности меньше [RU 2377682].A technical solution is known aimed at reducing the indicated total power costs due to the appropriate choice of the number of turned-on coolers, according to which the cooling control device of a powerful transformer periodically calculates the thermal state of the transformer and the corresponding total power costs at three values of the number of turned-on coolers - current, by one greater and one less and selects for the next time interval that of these three values for the number of coolers turned on, wherein the oil temperature and the windings does not exceed the predetermined limit values, and total power costs less [RU 2377682].

При таком управлении по меньшей мере часть охладителей (вентиляторов и маслонасосов) работают в прерывистом режиме (режиме периодического включения и отключения электродвигателей), который характеризуется неполным использованием теплообменной поверхности трансформатора и высоким энергопотреблением.With this control, at least part of the coolers (fans and oil pumps) operate in intermittent mode (periodic on and off mode of electric motors), which is characterized by incomplete use of the heat exchange surface of the transformer and high energy consumption.

От этого недостатка свободно выбранное в качестве прототипа устройство управления системой охлаждения мощного трансформатора [RU 2432591]. Прототип содержит блок цифровой обработки, снабженный входным и выходным интерфейсами. К входному интерфейсу подключены датчики текущего электрического состояния трансформатора. Выходной интерфейс формирует сигналы управления регулируемыми приводами масляных и воздушных охладителей. По показаниям указанных датчиков блок цифровой обработки определяет термогидравлическое состояние трансформатора, обеспечивающее допустимую, согласно выбранной уставке, температуру наиболее нагретой точки силового трансформатора (далее для такого состояния используется термин «допустимое термогидравлическое состояния трансформатора»), а также производительности масляных и воздушных охладителей, необходимые для поддержания этого состояния.From this drawback, a freely selected transformer cooling system control device for a powerful transformer [RU 2432591]. The prototype contains a digital processing unit equipped with input and output interfaces. Sensors of the current electrical state of the transformer are connected to the input interface. The output interface generates control signals for the adjustable drives of oil and air coolers. Based on the readings of these sensors, the digital processing unit determines the thermo-hydraulic state of the transformer, which ensures the temperature, according to the selected setting, of the most heated point of the power transformer (hereinafter, the term “permissible thermo-hydraulic state of the transformer” is used for this state), as well as the performance of oil and air coolers necessary for maintaining this condition.

Производительность охладителей прототип регулирует, изменяя скорость вращения их приводных электродвигателей, что более экономично, чем изменение числа одновременно работающих охладителей.The prototype regulates the performance of coolers by changing the rotation speed of their drive electric motors, which is more economical than changing the number of coolers operating simultaneously.

Однако, несмотря на использование в прототипе регулируемых электроприводов, суммарные затраты электроэнергии на охлаждение силового трансформатора и потери в нем выше минимума, который может быть достигнут при оптимальной комбинации производительностей масляных и воздушных охладителей.However, despite the use of controlled electric drives in the prototype, the total energy costs for cooling the power transformer and losses in it are above the minimum that can be achieved with the optimal combination of the performance of oil and air coolers.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Как показали проведенные авторами исследования, в ряде практических случаев допустимая температура наиболее нагретой точки силового трансформатора при его текущем электрическом состоянии может быть обеспечена не при одном, а при некотором множестве допустимых термогидравлических режимов трансформатора, причем при наличии двух типов охладителей (насосов, прокачивающих масло через бак трансформатора, и вентиляторов, охлаждающих прокачиваемое масло воздухом) одному элементу такого множества режимов соответствует, как правило, несколько допустимых вариантов загрузки масляных и воздушных охладителей (т.е. комбинаций их производительностей), характеризующихся неравными суммарными затратами электроэнергии на охлаждение силового трансформатора и на потери в нем.As the studies conducted by the authors showed, in a number of practical cases, the permissible temperature of the most heated point of a power transformer with its current electrical state can be provided not with one but with a certain set of permissible thermo-hydraulic modes of the transformer, and if there are two types of coolers (pumps pumping oil through transformer tank, and fans, cooling the pumped oil with air), as a rule, several elements correspond to one element of such a multitude of modes to allowable load for this oil and air coolers (i.e., combinations of capacities) characterized unequal total power cost for cooling the power transformer and the loss therein.

Прототип не обладает способностью выбирать наиболее экономичный вариант загрузки охладителей из нескольких возможных комбинаций производительностей (скоростей вращения) охладителей, способных поддерживать данный допустимый термогидравлический режим.The prototype does not have the ability to choose the most economical option for loading coolers from several possible combinations of capacities (rotational speeds) of coolers capable of supporting this permissible thermo-hydraulic mode.

Технический результат изобретения по отношению к прототипу, использующему регулируемый электропривод для масляных и воздушных охладителей - дальнейшее уменьшение суммарных затрат электроэнергии на охлаждение силового трансформатора и на потери в нем.The technical result of the invention in relation to the prototype using an adjustable electric drive for oil and air coolers is a further decrease in the total cost of electricity for cooling the power transformer and for losses in it.

Предметом изобретения является устройство управления системой охлаждения маслонаполненного силового трансформатора, содержащее блок цифровой обработки, снабженный входным интерфейсом для подключения датчиков текущего электрического состояния трансформатора и выходным интерфейсом для формирования сигналов управления регулируемыми приводами масляных и воздушных охладителей, и выполненный с возможностью определения по показаниям указанных датчиков допустимого термогидравлического состояния силового трансформатора и производительностей масляных и воздушных охладителей, необходимых для поддержания указанного допустимого состояния, отличающееся тем, что блок цифровой обработки выполнен с возможностью определения множества комбинаций указанных производительностей, формирования сигналов управления, соответствующих комбинации производительностей, минимизирующей суммарные затраты электроэнергии на охлаждение силового трансформатора и потери в нем, вывода из работы одного из охладителей, если в соответствии со сформированным сигналом управления его производительность ниже заданного порога, и повторного определения минимизирующей комбинации производительностей для охладителей, оставшихся в работе.The subject of the invention is a control device for a cooling system of an oil-filled power transformer, comprising a digital processing unit equipped with an input interface for connecting sensors of the current electrical state of the transformer and an output interface for generating control signals for adjustable drives of oil and air coolers, and configured to determine the permissible thermohydraulic state of the power transformer and produce of oil and air coolers necessary to maintain the specified acceptable state, characterized in that the digital processing unit is configured to determine a plurality of combinations of the indicated capacities, generate control signals corresponding to the combination of capacities, minimizing the total energy costs for cooling the power transformer and losses in it, decommissioning of one of the coolers if, in accordance with the generated control signal, its performance below a predetermined threshold, and redefining a minimizing combination of capacities for coolers remaining in operation.

Это позволяет получить указанный технический результат.This allows you to get the specified technical result.

Кроме того, заявленное изобретение позволяет упростить устройство и повысить его надежность за счет возможности управлять охлаждением трансформатора без применения датчика температуры или вязкости масла, который является необходимым при осуществлении прототипа.In addition, the claimed invention allows to simplify the device and increase its reliability due to the ability to control the cooling of the transformer without the use of a temperature sensor or oil viscosity, which is necessary when implementing the prototype.

Развития изобретения, относящиеся к частным случаям его осуществления, состоят в том, что блок цифровой обработки снабжен:The development of the invention related to particular cases of its implementation, is that the digital processing unit is equipped with:

- интерфейсом для ввода уставки по температуре наиболее нагретой точки обмотки охлаждаемого силового трансформатора;- an interface for entering the temperature setpoint of the most heated winding point of the cooled power transformer;

- интерфейсом для подключения датчиков влаго- и газосодержания масла и выполнен с возможностью учета их показаний при определении допустимого термогидравлического состояния силового трансформатора;- an interface for connecting moisture and gas oil sensors and is configured to take their readings into account when determining the permissible thermo-hydraulic state of a power transformer;

- интерфейсом для подключения датчика температуры окружающего воздуха и выполнен с возможностью учета его показаний при определении производительностей воздушных охладителей;- an interface for connecting an ambient temperature sensor and is configured to take into account its readings when determining the performance of air coolers;

- интерфейсом для подключения датчиков давления и влажности окружающего воздуха и выполнен с возможностью учета их показаний при определении производительностей воздушных охладителей;- an interface for connecting sensors of pressure and humidity of the ambient air and is configured to take into account their readings when determining the performance of air coolers;

- интерфейсом для подключения датчика температуры верхних слоев масла и выполнен с возможностью определения указанной температуры как одного из параметров допустимого термогидравлического состояния трансформатора и выдачи оператору сигнала о ее несоответствии показаниям указанного датчика;- an interface for connecting a temperature sensor of the upper layers of oil and is configured to determine the specified temperature as one of the parameters of the permissible thermo-hydraulic state of the transformer and to issue a signal to the operator about its inconsistency with the readings of the specified sensor;

- интерфейсом для подключения датчика температуры верхних слоев масла и выполнен с возможностью определения указанной температуры как одного из параметров допустимого термогидравлического состояния трансформатора, вычисления отклонения этой температуры от показаний указанного датчика и регулирования производительности охладителей, направленного на уменьшение указанного отклонения.- an interface for connecting a temperature sensor of the upper layers of oil and is configured to determine the specified temperature as one of the parameters of the permissible thermo-hydraulic state of the transformer, calculate the deviation of this temperature from the readings of the specified sensor and regulate the performance of the coolers, aimed at reducing the specified deviation.

Еще одно развитие изобретения состоит в том, что входной интерфейс для подключения датчиков электрического состояния трансформатора выполнен с возможностью подключения индикатора положения регулятора напряжения под нагрузкой, которым снабжен силовой трансформатор, а блок цифровой обработки выполнен с возможностью учета показаний указанного индикатора при определении допустимого термогидравлического состояния силового трансформатора.Another development of the invention is that the input interface for connecting sensors of the electrical state of the transformer is configured to connect an indicator of the position of the voltage regulator under load, which is equipped with a power transformer, and the digital processing unit is configured to take into account the readings of this indicator when determining the permissible thermo-hydraulic state of the power transformer.

Осуществление изобретения с учетом его развитейThe implementation of the invention in view of its development

На чертеже представлено заявляемое устройство управления.The drawing shows the inventive control device.

Оно содержит блок 1 цифровой обработки, снабженный входным интерфейсом 2 для подключения датчиков электрического состояния трансформатора, например одного или нескольких датчиков 3 тока нагрузки, и выходным интерфейсом 4 для выдачи сигналов управления регулируемыми приводами масляных и воздушных охладителей указанного трансформатора.It contains a digital processing unit 1, equipped with an input interface 2 for connecting sensors of the electrical state of the transformer, for example, one or more sensors 3 of the load current, and an output interface 4 for issuing control signals for adjustable drives of oil and air coolers of the specified transformer.

В частных случаях блок 1 может быть снабжен дополнительно:In special cases, block 1 can be equipped with:

- интерфейсом 5 для ввода уставки Тннт доп по температуре Тннт наиболее нагретой точки обмотки охлаждаемого силового трансформатора;- an interface 5 for entering the setpoint Tnt extra for temperature Tnt the most heated winding point of the cooled power transformer;

- интерфейсом 6 для подключения датчиков 7 и 8 влаго- и газосодержания масла соответственно;- interface 6 for connecting sensors 7 and 8 of moisture and gas oil content, respectively;

- интерфейсом 9 для подключения датчика 10 температуры Тос окружающей среды;- interface 9 for connecting the sensor 10 temperature T OS environment;

- интерфейсом 11 для подключения датчиков 12 и 13 давления и влажности окружающего воздуха соответственно;- an interface 11 for connecting sensors 12 and 13 of pressure and humidity, respectively;

- интерфейсом 14 для подключения датчика 15 температуры Твсм верхних слоев масла и выполнен с возможностью определения указанной температуры как одного из параметров допустимого термогидравлического состояния трансформатора и выдачи оператору сигнала о ее несоответствии показаниям датчика 15;- an interface 14 for connecting a temperature sensor 15 T of the upper oil layers and is configured to determine the specified temperature as one of the parameters of the permissible thermo-hydraulic state of the transformer and to issue a signal to the operator about its inconsistency with the readings of the sensor 15;

- интерфейсом 14 для подключения датчика 15 температуры Твсм верхних слоев масла и выполнен с возможностью определения указанной температуры как одного из параметров допустимого термогидравлического состояния трансформатора, вычисления отклонения этой температуры от показаний датчика 15 и регулирования производительности охладителей, направленного на уменьшение указанного отклонения.- an interface 14 for connecting a temperature sensor 15 T of the upper oil layers and is configured to determine the specified temperature as one of the parameters of the permissible thermo-hydraulic state of the transformer, calculate the deviation of this temperature from the readings of the sensor 15 and control the performance of the coolers, aimed at reducing the specified deviation.

Кроме того, входной интерфейс 2 блока 1 может быть выполнен с возможностью подключения индикатора 16 положения регулятора напряжения под нагрузкой, которым снабжен охлаждаемый силовой трансформатор.In addition, the input interface 2 of block 1 can be configured to connect an indicator 16 of the position of the voltage regulator under load, which is equipped with a cooled power transformer.

Все интерфейсы блока 1, предназначенные для подключения аналоговых датчиков, снабжены аналого-цифровыми преобразователями, либо для этой цели в блоке 1 может быть использован один многоканальный преобразователь.All interfaces of unit 1, designed to connect analog sensors, are equipped with analog-to-digital converters, or for this purpose, in block 1, one multichannel converter can be used.

Блок 1 выполнен на основе цифрового контроллера, запрограммированного для осуществления функциональных возможностей, которые подробно раскрыты ниже.Block 1 is based on a digital controller programmed to implement the functionality that is described in detail below.

Перед началом работы в память контроллера загружается рабочая программа, соответствующая данному конкретному конструктиву охлаждаемого трансформатора и данному конкретному конструктиву его системы охлаждения. Рабочая программа может быть получена, например, на основе методики математического моделирования, описанной в статье «Методические подходы к cfd-моделированию тепловых режимов силовых масляных трансформаторов», опубликованной в журнале «Промышленная теплотехника», 2008 г., т. 30, №6, стр. 57-66.Before starting work, a work program is loaded into the controller’s memory that corresponds to this particular construct of the cooled transformer and this particular construct of its cooling system. The work program can be obtained, for example, on the basis of the mathematical modeling technique described in the article "Methodological approaches to cfd-modeling of thermal conditions of power oil transformers" published in the journal "Industrial Heat Engineering", 2008, v. 30, No. 6, p. 57-66.

Уставка Тннт доп может быть учтена в загружаемой рабочей программе или вводиться через интерфейс 5. При наличии датчиков 7 и 8 влаго- и газосодержания масла, подключенных к интерфейсу 6, уставка Тннт доп по температуре Тннт может автоматически определяться блоком 1 с учетом показаний этих датчиков.The setpoint T nnt extra can be taken into account in the loadable work program or entered via interface 5. If there are sensors 7 and 8 of moisture and gas content of oil connected to interface 6, the set T nnt extra by temperature T nnt can be automatically determined by block 1 taking into account the readings these sensors.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для каждого конкретного текущего электрического состояния, фиксируемого датчиками 3 и индикатором 16, подключенными к интерфейсу 2, блок 1 определяет (т.е. рассчитывает и/или извлекает из хранимого в его памяти массива данных, полученного в результате предварительного расчета) множество наборов параметров, каждый из которых характеризует одно из допустимых термогидравлических состояний силового трансформатора (т.е. состояний, обеспечивающих температуру Тннт, не превышающую уставку Тннт доп, учтенную в загружаемой рабочей программе, введенную через интерфейс 5 или рассчитанную с учетом показаний датчиков 7 и 8) в сочетании с возможными комбинациями производительностей воздушных и масляных охладителей, обеспечивающими поддержание этого допустимого состояния.For each specific current electrical state detected by sensors 3 and indicator 16 connected to interface 2, block 1 determines (i.e., calculates and / or retrieves from its stored data array obtained by preliminary calculation) many sets of parameters, each of which characterizes one of the permissible thermohydraulic states of the power transformer (i.e., states that ensure the temperature Tnt , not exceeding the setpoint Tnt , taken into account in the loadable work program, data via interface 5 or calculated taking into account the readings of sensors 7 and 8) in combination with possible combinations of air and oil cooler capacities ensuring the maintenance of this acceptable state.

Кроме того, для каждого из указанных наборов параметров, характеризующих возможное состояние охлаждаемого трансформатора, блок 1 определяет мощность активных потерь в трансформаторе (с учетом температурной зависимости сопротивлений его обмоток) и электрическую мощность, затрачиваемую на охлаждение трансформатора при каждой возможной комбинации производительностей воздушных и масляных охладителей.In addition, for each of these sets of parameters characterizing the possible state of the cooled transformer, block 1 determines the power of active losses in the transformer (taking into account the temperature dependence of the resistances of its windings) and the electric power spent on cooling the transformer for every possible combination of air and oil cooler capacities .

Затем блок 1 подсчитывает суммы указанных мощностей (характеризующие суммарные затраты электроэнергии), находит комбинацию производительностей воздушных и масляных охладителей, соответствующую минимальной сумме, и формирует через выходной интерфейс 3 соответствующие сигналы управления.Then block 1 calculates the sums of the indicated capacities (characterizing the total energy costs), finds the combination of air and oil cooler capacities corresponding to the minimum sum, and generates corresponding control signals through the output interface 3.

Алгоритм обработки данных в блоке 1, позволяющий осуществить описанные функциональные возможности заявленного изобретения, иллюстрируется связанными между собой элементами цифровой обработки, представленными на чертеже пунктирными линиями.The data processing algorithm in block 1, which allows to implement the described functionality of the claimed invention, is illustrated by interconnected elements of digital processing, represented by dashed lines in the drawing.

Элемент 17 обозначает первую цифровую модель - модель трансформатора, имеющего данный конструктив. Первая модель позволяет определить множество i-х наборов параметров (включая температуру Тннт), характеризующих термогидравлические состояния трансформатора, допустимые для его текущего электрического состояния, определяемого по показаниям датчиков 3 и 16. Допустимость каждого i-го термогидравлического состояния проверяется сравнением значения Тннт из i-го набора параметров с выбранной или рассчитанной по показаниям датчиков 7 и 8 уставкой Тннт доп, которая не должна быть превышена. В случае конечного числа задаваемых уставок Тннт доп по температуре Тннт отбор допустимых термо-гидравлических состояний может быть выполнен предварительно и учтен в загруженной программе. Такой вариант обработки (с предварительно выполненным отбором состояний, допустимых по температуре Тннт) отражен на чертеже.Element 17 denotes the first digital model - the model of a transformer having this construct. The first model allows you to determine the set of i-sets of parameters (including temperature T nt ) that characterize the thermohydraulic state of the transformer, permissible for its current electrical state, determined by the readings of sensors 3 and 16. The admissibility of each ith thermohydraulic state is checked by comparing the values of T nt i-th set of parameters with the selected or calculated according to the readings of sensors 7 and 8 setting T nt extra , which should not be exceeded. In the case of a finite number of preset settings T nnt extra for temperature T nnt, the selection of permissible thermo-hydraulic states can be performed previously and taken into account in the downloaded program. This processing option (with pre-performed selection of states permissible at a temperature of T nt ) is shown in the drawing.

К параметрам, определяемым первой цифровой моделью, обозначенной как элемент 17, и характеризующим i-е термогидравлическое состояние трансформатора, относятся расход Qм масла, разность ΔНм давлений масла на входе и выходе в бак трансформатора, температура Тм.вх масла на входе в бак трансформатора, а также температура Твсм.расч верхних слоев масла.The parameters determined by the first digital model, designated as element 17, and characterizing the ith thermohydraulic state of the transformer, include the flow rate Q m of oil, the difference ΔN m of oil pressure at the inlet and outlet of the transformer tank, the temperature T m in oil input transformer tank, as well as temperature T vsm. calculation of the upper layers of oil.

Кроме того, для каждого i-го термогидравлического состояния элемент 17 определяет величину потерь в обмотках трансформатора [Pпот.тр]i.In addition, for each i-th thermohydraulic state, the element 17 determines the amount of losses in the transformer windings [P sweat ] i .

Параметры [Qм, ΔНм, Тм.вх]i, полученные в результате работы элемента 17, далее обрабатываются с помощью второй цифровой модели, обозначенной как элемент 18, которая отражает работу системы охлаждения, имеющей данный конструктив.The parameters [Q m , ΔN m , T m.in. ] i obtained as a result of the operation of the element 17 are further processed using the second digital model, designated as element 18, which reflects the operation of the cooling system having this construct.

Для каждого i-го набора параметров, полученного на модели трансформатора (элемент 17), вторая цифровая модель (элемент 18), определяет i-ю пару значений скоростей вращения масляных и воздушных охладителей и соответствующую этим скоростям мощность охладителей [Рохл]i. При этом вторая цифровая модель (элемент 18) может учитывать показания Тос датчика 10, поступающие через интерфейс 9, и показания датчиков 12 и 13, поступающие через интерфейс 11, или использовать прогнозные, например усредненные значения соответствующих параметров.For each i-th set of parameters obtained in the transformer model (element 17), the second digital model (element 18), determines the i-th pair of values of the rotational velocity of oil and air coolers and coolers corresponding to this velocity output [P OHL] i. In this case, the second digital model (element 18) can take into account the readings T os of the sensor 10 coming through the interface 9, and the readings of the sensors 12 and 13 coming through the interface 11, or use predicted, for example, averaged values of the corresponding parameters.

Далее вычисляются суммарные мощности [P]i=[Рпот.тр]i+[Рохл]i. Последовательно сравнивая между собой [P]i, элемент 19 находит номер iмин для минимальной суммарной мощности P∑мин и передает его на элемент 20. Элемент 20 фиксирует соответствующую iмин пару скоростей вращения охладителей [nм, nвозд]iмин. По этим значениям скоростей могут быть сформированы и выданы через интерфейс 4 соответствующие управляющие сигналы для регулируемых электроприводов охладителей.Next, the total power calculated [P Σ] i = [P pot.tr] i + [P OHL] i. By sequentially comparing [P ] i with each other, element 19 finds the number i min for the minimum total power P ∑ min and transfers it to element 20. Element 20 captures the pair of rotation speeds of the coolers [n m , n air ] immin corresponding to i min . Based on these speed values, corresponding control signals for controlled cooler electric drives can be generated and output via interface 4.

В тех случаях, когда применяется дополнительное регулирование охлаждения с использованием обратной связи по температуре Твсм изм, измеряемой датчиком 15, подключенным к интерфейсу 14, значение iмин поступает также на элемент 21. Элемент 21 фиксирует то значение температуры верхних слоев масла из ряда значений [Твсм]i, выдаваемых элементом 17, которое соответствует iмин. На чертеже температура, фиксируемая элементом 21, обозначена Твсм расч.In cases where additional regulation of cooling is used using temperature feedback T cfm , measured by a sensor 15 connected to interface 14, the value of i min also goes to element 21. Element 21 captures the temperature value of the upper layers of oil from a number of values [ T vsm ] i issued by element 17, which corresponds to i min . In the drawing, the temperature recorded by element 21 is indicated by T vsm calc .

Разность ΔTвсм=Tвсм расч-Tвсм изм может быть использована элементом обработки 22 для дополнительного регулирования производительностей охладителей, которое может выполняться, например, с использованием пропорционального, интегрального и дифференциального звеньев (ПИД-регулирование).The difference ΔT vsm = T vsm calculation -T vsm ism can be used by processing element 22 to further control the performance of coolers, which can be performed, for example, using proportional, integral and differential units (PID control).

Сформированные элементом 22 в результате вышеописанной цифровой обработки значения сигналов управления скоростями вращения охладителей сравниваются в блоке 1 с заданными порогами. В тех случаях, когда одна или обе скорости вращения оказываются ниже порога, один из охладителей (маслонасос или вентилятор) выводится из работы, а блок 1 повторно определяет комбинацию производительностей (скоростей вращения) для охладителей, оставшихся в работе.Formed by the element 22 as a result of the above digital processing, the values of the control signals of the rotational speeds of the coolers are compared in block 1 with the set thresholds. In cases where one or both rotational speeds are below the threshold, one of the coolers (oil pump or fan) is taken out of operation, and block 1 re-determines the combination of capacities (rotational speeds) for the coolers that remain in operation.

Как видно из изложенного, заявляемое устройство, может быть осуществлено с достижением указанного технического результата на основе программируемого блока цифровой обработки, снабженного необходимыми интерфейсами.As can be seen from the above, the claimed device can be implemented with the achievement of the specified technical result on the basis of a programmable digital processing unit equipped with the necessary interfaces.

Сравнительные расчеты показали, что использование изобретения вместо прототипа для управления охлаждением одного трансформатора АОДЦТН 417000/750/500/10 с помощью системы охлаждения ДЦ 180 (обозначения по ГОСТ 11677-85 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия») позволит снизить суммарные затраты электроэнергии на охлаждение силового трансформатора и потери в нем на 10-12%, что даст годовую экономию электроэнергии в размере 25,0-30,0 тыс. кВт×час.Comparative calculations showed that the use of the invention instead of a prototype for controlling the cooling of one transformer AODTsTN 417000/750/500/10 using the cooling system DC 180 (designation according to GOST 11677-85 "Power transformers. General technical conditions") will reduce the total cost of electricity by cooling of the power transformer and losses in it by 10-12%, which will give annual energy savings of 25.0-30.0 thousand kW × hour.

Claims (8)

1. Устройство управления системой охлаждения маслонаполненного силового трансформатора, содержащее блок цифровой обработки, снабженный входным интерфейсом для подключения датчиков текущего электрического состояния трансформатора и выходным интерфейсом для формирования сигналов управления регулируемыми приводами масляных и воздушных охладителей, и выполненный с возможностью определения по показаниям указанных датчиков допустимого термогидравлического состояния силового трансформатора и производительностей масляных и воздушных охладителей, необходимых для поддержания указанного допустимого состояния, отличающееся тем, что блок цифровой обработки выполнен с возможностью определения множества комбинаций указанных производительностей, формирования сигналов управления, соответствующих комбинации производительностей, минимизирующей суммарные затраты электроэнергии на охлаждение силового трансформатора и потери в нем, вывода из работы одного из охладителей, если в соответствии со сформированным сигналом управления его производительность ниже заданного порога, и повторного определения минимизирующей комбинации производительностей для охладителей, оставшихся в работе.1. The control device of the cooling system of an oil-filled power transformer, containing a digital processing unit, equipped with an input interface for connecting sensors of the current electrical state of the transformer and an output interface for generating control signals for the adjustable drives of oil and air coolers, and configured to determine the permissible thermo-hydraulic by the readings of these sensors conditions of power transformer and oil and air performance x coolers necessary to maintain the specified acceptable state, characterized in that the digital processing unit is configured to determine a plurality of combinations of the indicated capacities, generate control signals corresponding to the combination of capacities, minimizing the total energy consumption for cooling the power transformer and losses in it, decommissioning one of the coolers, if, in accordance with the generated control signal, its performance is lower than the specified horn, and re-determining a minimizing combination productivities for coolers, remaining in operation. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок цифровой обработки снабжен интерфейсом для ввода уставки по температуре наиболее нагретой точки обмотки охлаждаемого силового трансформатора.2. The device according to claim 1, characterized in that the digital processing unit is equipped with an interface for entering the setpoint for the temperature of the most heated winding point of the cooled power transformer. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок цифровой обработки снабжен интерфейсом для подключения датчиков влаго- и газосодержания масла и выполнен с возможностью учета их показаний при определении допустимого термогидравлического состояния силового трансформатора.3. The device according to claim 1, characterized in that the digital processing unit is equipped with an interface for connecting moisture and gas oil sensors and is configured to take their readings into account when determining the permissible thermo-hydraulic state of a power transformer. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок цифровой обработки снабжен интерфейсом для подключения датчика температуры окружающего воздуха и выполнен с возможностью учета его показаний при определении производительностей воздушных охладителей.4. The device according to claim 1, characterized in that the digital processing unit is equipped with an interface for connecting an ambient temperature sensor and is configured to take into account its readings when determining the performance of air coolers. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок цифровой обработки снабжен интерфейсом для подключения датчиков давления и влажности окружающего воздуха и выполнен с возможностью учета их показаний при определении производительностей воздушных охладителей.5. The device according to claim 1, characterized in that the digital processing unit is equipped with an interface for connecting pressure sensors and humidity of the ambient air and is configured to take their readings into account when determining the performance of air coolers. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной интерфейс для подключения датчиков текущего электрического состояния трансформатора выполнен с возможностью подключения индикатора положения регулятора напряжения под нагрузкой, которым снабжен силовой трансформатор, а блок цифровой обработки выполнен с возможностью учета показаний указанного индикатора при определении допустимого термогидравлического состояния силового трансформатора.6. The device according to claim 1, characterized in that the input interface for connecting sensors of the current electrical state of the transformer is configured to connect an indicator of the position of the voltage regulator under load, which is equipped with a power transformer, and the digital processing unit is configured to take into account the readings of this indicator when determining permissible thermo-hydraulic state of the power transformer. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок цифровой обработки снабжен интерфейсом для подключения датчика температуры верхних слоев масла и выполнен с возможностью определения указанной температуры как одного из параметров допустимого термогидравлического состояния трансформатора и выдачи оператору сигнала о ее несоответствии показаниям указанного датчика.7. The device according to claim 1, characterized in that the digital processing unit is equipped with an interface for connecting a temperature sensor of the upper layers of oil and is configured to determine the specified temperature as one of the parameters of the permissible thermo-hydraulic state of the transformer and to issue an operator with a signal about its inconsistency with the readings of the specified sensor. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок цифровой обработки снабжен интерфейсом для подключения датчика температуры верхних слоев масла и выполнен с возможностью определения указанной температуры как одного из параметров допустимого термогидравлического состояния трансформатора, вычисления отклонения этой температуры от показаний указанного датчика и регулирования производительности охладителей, направленного на уменьшение указанного отклонения.8. The device according to claim 1, characterized in that the digital processing unit is equipped with an interface for connecting a temperature sensor of the upper oil layers and is configured to determine the specified temperature as one of the parameters of the permissible thermo-hydraulic state of the transformer, calculate the deviation of this temperature from the readings of the specified sensor and control cooler performance aimed at reducing this deviation.
RU2016137845A 2016-09-22 2016-09-22 Device for controlling cooling system of oil-filled power transformer RU2629827C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016137845A RU2629827C1 (en) 2016-09-22 2016-09-22 Device for controlling cooling system of oil-filled power transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016137845A RU2629827C1 (en) 2016-09-22 2016-09-22 Device for controlling cooling system of oil-filled power transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2629827C1 true RU2629827C1 (en) 2017-09-04

Family

ID=59797921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016137845A RU2629827C1 (en) 2016-09-22 2016-09-22 Device for controlling cooling system of oil-filled power transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2629827C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775740C2 (en) * 2018-05-18 2022-07-07 Сименс Акциенгезелльшафт Transformer cooling unit control system
CN114738264A (en) * 2022-04-26 2022-07-12 醴陵千汇实业有限公司 Quick oil cooling system of plunger pump

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2432591C2 (en) * 2005-12-13 2011-10-27 Сименс Акциенгезелльшафт Control procedure for technical installation cooling
CN202196299U (en) * 2011-08-18 2012-04-18 保定天威恒通电气有限公司 Intelligent transformer cooling control system
RU2554574C2 (en) * 2013-03-14 2015-06-27 Светлана Михайловна Рассальская High-voltage electrotechnical equipment (hvee) monitoring system
US20160190950A1 (en) * 2014-02-21 2016-06-30 Varentec, Inc. Methods and systems of field upgradeable transformers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2432591C2 (en) * 2005-12-13 2011-10-27 Сименс Акциенгезелльшафт Control procedure for technical installation cooling
CN202196299U (en) * 2011-08-18 2012-04-18 保定天威恒通电气有限公司 Intelligent transformer cooling control system
RU2554574C2 (en) * 2013-03-14 2015-06-27 Светлана Михайловна Рассальская High-voltage electrotechnical equipment (hvee) monitoring system
US20160190950A1 (en) * 2014-02-21 2016-06-30 Varentec, Inc. Methods and systems of field upgradeable transformers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775740C2 (en) * 2018-05-18 2022-07-07 Сименс Акциенгезелльшафт Transformer cooling unit control system
CN114738264A (en) * 2022-04-26 2022-07-12 醴陵千汇实业有限公司 Quick oil cooling system of plunger pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8606428B2 (en) Cooling fan control system
US10394294B2 (en) Predictive thermal control management using temperature and power sensors
AU2006326065B2 (en) Control method for cooling an industrial plant
WO2019128035A1 (en) Power control method and device for wind turbine generator system
US20160298883A1 (en) System and method for controlling fluid flow and temperature within a pumped two-phase cooling distribution unit
US7141953B2 (en) Methods and apparatus for optimal voltage and frequency control of thermally limited systems
US9142847B2 (en) Fuel cell load controller
KR101655592B1 (en) Method for cooling water control of vehicle
RU2629827C1 (en) Device for controlling cooling system of oil-filled power transformer
CN107577224B (en) Charger and core controller and heat dissipation control method thereof
US11785749B2 (en) Method of controlling cooling in a data centre
RU2647359C1 (en) Method for controlling cooling system of oil-filled power transformer
CN114734847B (en) Fan speed regulation control method and related device
EP2660443B1 (en) Turbine component cooling system
JP2020202691A (en) Control device and motor unit for dc shunt winding motor
US10491149B2 (en) Acceleration estimator for speed rate control
JP2007285307A (en) Inverter-drive rotary compressor
CN110789702A (en) Feedforward control method and device for ship seawater cooling frequency conversion system
JP5730833B2 (en) Turbine control device, turbine control method, and turbine control program
JP6040066B2 (en) Fan motor drive control device
JP3150486B2 (en) Electric water heater
RU2541491C1 (en) Method to control temperature of vehicle power plant and device for its realisation
EP3800411B1 (en) Optimum operation of a heat exchanger
JPS5860199A (en) Controlling method of circulating water temperature in mechanical draft cooling tower
CN114909312B (en) Fan control method and system of air cooling system and electronic equipment