一种基于物联网的变压器风冷控制系统及控制方法与流程

1.本发明属于变压器冷却控制领域，具体涉及一种基于物联网的变压器风冷控制系统及控制方法。


背景技术：

2.目前国内220kv及以上变电所的变压器一般均采用强油风冷的冷却方式。由于冷却效率较自然循环的油浸风冷变压器高，因此变压器的体积小，节约材料，经济性好，也为发展超大容量变压器提供了方便。但是在变压器单台容量增加的同时，其在电网中的作用也就日益重要，而强油循环变压器在冷却系统全停的情况下只能运行很短的一段时间，由于冷却系统故障造成变压器被迫跳闸造成的损失和影响比较严重，因此做好冷却系统的运行维护、技术改造和反事故措施是非常重要的一项工作。
3.目前国内对大型变压器强迫油循环风冷设备的控制方法仍是根据顶层油温、运行负荷独立配置多级启停限值实现的，虽然也能实现自动控制功能，但此配置不能根据环境变化和设备实际运行状态实时调整控制策略，根据设备状态变化调整风冷控制策略实时性有不足之处，风冷系统运行效率及效果欠佳。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提出一种基于物联网的变压器风冷控制系统及控制方法，能够根据环境温度变化、变压器本体设备运行状态量变化以及油泵风机运行状态变化，实时调整变压器风冷控制策略，大幅提升风冷系统控制实时性和运行效率。
5.为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明主要通过构建变压器运行监测物联网，能够实时快速监测变压器油温、负荷等变压器本体状态量和风机状态量以及环境温湿度环境状态量等变压器多个状态量，并制定变压器多元运行状态综合诊断策略，实时根据状态变化不断优化变压器风冷控制策略，大幅提升风冷系统运行效率及效果：
6.第一方面，本发明提供了一种基于物联网的变压器风冷控制系统，包括：
7.本发明的基于物联网变压器风冷控制系统包括无线油温传感单元、无线负荷传感单元、风机状态传感单元及无线温湿度环境传感单元和风冷主控单元。所述无线油温传感单元、无线负荷传感单元、风机状态传感单元及无线温湿度环境传感单元用于对变压器油温、负荷等变压器本体状态量和风机状态量以及环境温湿度环境状态量进行实时监测；所述风冷主控单元与各采集单元均以电力物联网无线协议构建传输网络，所有数据以电力物联网规约进行数据交互，遵循统一的无线通信时隙调度和无线休眠调度，保障可靠通信的基础上降低设备运行功耗；所述风冷主控单元根据所采集的变压器本体状态量和风机状态量，结合环境温度，对变压器设备当前状态进行分析，确定风冷控制系统的控制方式，控制风冷设备运行。
8.第二方面，本发明提供了一种基于物联网的变压器风冷控制方法，包括：
9.风冷主控单元根据变压器当前电流负荷值和额定负荷值，确定变压器电气运行状
态，并根据顶层油温值及变压器电气运行状态，确定是否需要启动油泵和风机；根据变压器油温值和环境温度值，计算变压器内部与环境温度差值和温差增长率，确定当前变压器向外散热状态，并根据变压器散热状态，确定风机启停等级，启动相应等级数量风机；根据变压器内部上、中、下层油温值，计算上、中、下层油温最大温差和温差增长率，确定变压器油循环散热状态，并根据油温最大温差和温差增长率，确定油循环加速指令；根据风机启停等级和正常运转风机状态，自动启停相应风机。控制过程如下：
10.(1)每5min顺序采集变压器油温、负荷、环境温度以及各风机运行状态；
11.(2)电流是否为0，判断变压器是否处于运行状态，确定是否需要启动油泵和风机，判断变压器运行，启动油泵1级循环速度运行；
12.(3)油温高于1级启动值时，启动1级所控数量风机，油温低于1级停止值时，停止1级所控数量风机；油温高于2级启动值时，启动2级所控数量风机，油温低于2级停止值时，停止2级所控数量风机；油温高于3级启动值时，启动3级所控数量风机，油温低于3级停止值时，停止3级所控数量风机；油温高于4级启动值时，启动4级所控数量风机，油温低于4级停止值时，停止4级所控数量风机。
13.(4)变压器内部与环境温度差值高于温差启动值或温差增长率大于限值时，增加1级风机启动，直到温差低于温差停止值或温差不再增长时，温差启动返回；
14.(5)负荷高于1级启动值时，启动1级所控数量风机，负荷低于1级停止值时，停止1级所控数量风机；负荷高于2级启动值时，启动2级所控数量风机，负荷低于2级停止值时，停止2级所控数量风机；负荷高于3级启动值时，启动3级所控数量风机，负荷低于3级停止值时，停止3级所控数量风机；负荷高于4级启动值时，启动4级所控数量风机，负荷低于4级停止值时，停止4级所控数量风机。
15.(6)变压器内部油温最大温差高于2级油温温差启动值，启动2级油泵加速指令，油温低于2级停止值时，降为1级状态运行；变压器内部油温最大温差高于3级油温温差启动值，启动3级油泵加速指令，油温低于3级停止值时，降为2级状态运行；油温温差增长率大于限值时，加速1级油泵，直到温差不再增长时，温差增长率启动返回；
16.(7)风机处于全部投入状态，内部油温仍处于增长趋势(环境温差增长率大于限值)，加速1级油泵。
17.(8)实时监测风机运行状态，监测到风机连续运行时间达到限值或风机异常时，停止风机运行，同时启动累计工作时间较少的风机。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果：
19.本发明能提供一种基于物联网的变压器风冷控制系统及控制方法，该系统通过构建变压器运行监测物联网，能够实时快速监测变压器油温、负荷等变压器本体状态量和风机状态量以及环境温湿度环境状态量等变压器多个状态量，并制定变压器多元运行状态综合诊断策略，实时根据状态变化不断优化变压器风冷控制策略，达到大幅提升风冷系统运行效率的效果。
附图说明
20.图1为本发明一种基于物联网的变压器风冷控制系统的结构图。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
22.下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
23.实施例1
24.本发明实施例中提供了一种基于物联网的变压器风冷控制系统，如图1所示：
25.基于物联网变压器风冷控制系统包括无线油温传感单元、无线负荷传感单元、风机状态传感单元及无线温湿度环境传感单元和风冷主控单元。所述无线油温传感单元、无线负荷传感单元、风机状态传感单元及无线温湿度环境传感单元用于对变压器油温、负荷等变压器本体状态量和风机状态量以及环境温湿度环境状态量进行实时监测；所述风冷主控单元与各采集单元均以电力物联网无线协议构建传输网络，所有数据以电力物联网规约进行数据交互，遵循统一的无线通信时隙调度和无线休眠调度，保障可靠通信的基础上降低设备运行功耗；所述风冷主控单元根据所采集的变压器本体状态量和风机状态量，结合环境温度，对变压器设备当前状态进行分析，确定风冷控制系统的控制方式，控制风冷设备运行。
26.实施例2
27.本发明实施例中提供了一种基于物联网的变压器风冷控制方法，包括以下步骤：
28.(1)每5min顺序采集变压器油温、负荷、环境温度以及各风机运行状态；
29.(2)电流是否为0，判断变压器是否处于运行状态，若运行进入逻辑判断；
30.(3)判断1级风冷风机是否启动，若否进入下一步判断，若启动进入步骤(9)；
31.(4)判断油温是否高于1级启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(8)；
32.(5)判断负荷是否高于1级启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(8)；
33.(6)判断变压器内部与环境温度差值是否首次高于温差启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(8)；
34.(7)判断温差增长率是否首次大于限值，若否跳转步骤(39)判断，若高于进入步骤(8)；
35.(8)启动1级所控数量风机，跳转步骤(39)；
36.(9)判断油温是否低于1级停止值，若是进入下一步判断，若否进入步骤(12)；
37.(10)判断负荷是否低于1级停止值，若是进入下一步判断，若否进入步骤(12)；
38.(11)停止1级所控数量风机，跳转步骤(39)；
39.(12)判断2级风冷风机是否启动，若否进入下一步判断，若启动进入步骤(18)；
40.(13)判断油温是否高于2级启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(17)；
41.(14)判断负荷是否高于2级启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(17)；
42.(15)判断变压器内部与环境温度差值是否首次高于温差启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(17)；
43.(16)判断温差增长率是否首次大于限值，若否跳转步骤(39)判断，若高于进入步骤(17)；
44.(17)启动2级所控数量风机，跳转步骤(39)；
45.(18)判断油温是否低于2级停止值，若是进入下一步判断，若否进入步骤(21)；
46.(19)判断负荷是否低于2级停止值，若是进入下一步判断，若否进入步骤(21)；
47.(20)停止2级所控数量风机，跳转步骤(39)；
48.(21)判断3级风冷风机是否启动，若否进入下一步判断，若启动进入步骤(27)；
49.(22)判断油温是否高于3级启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(26)；
50.(23)判断负荷是否高于3级启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(26)；
51.(24)判断变压器内部与环境温度差值是否首次高于温差启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(26)；
52.(25)判断温差增长率是否首次大于限值，若否跳转步骤(39)判断，若高于进入步骤(26)；
53.(26)启动3级所控数量风机，跳转步骤(39)；
54.(27)判断油温是否低于3级停止值，若是进入下一步判断，若否进入步骤(30)；
55.(28)判断负荷是否低于3级停止值，若是进入下一步判断，若否进入步骤(30)；
56.(29)停止3级所控数量风机，跳转步骤(39)；
57.(30)判断4级风冷风机是否启动，若否进入下一步判断，若启动进入步骤(36)；
58.(31)判断油温是否高于4级启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(35)；
59.(32)判断负荷是否高于4级启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(35)；
60.(33)判断变压器内部与环境温度差值是否首次高于温差启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(35)；
61.(34)判断温差增长率是否首次大于限值，若否跳转步骤(39)判断，若高于进入步骤(35)；
62.(35)启动4级所控数量风机，跳转步骤(39)；
63.(36)判断油温是否低于4级停止值，若是进入下一步判断，若否进入步骤(39)；
64.(37)判断负荷是否低于4级停止值，若是进入下一步判断，若否进入步骤(39)；
65.(38)停止4级所控数量风机，跳转步骤(39)；
66.(39)启动油泵1级循环速度运行；
67.(40)判断2级油泵加速是否启动，若否进入下一步判断，若启动进入步骤(45)；
68.(41)判断变压器内部油温最大温差是否高于2级油温温差启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(44)；
69.(42)判断油温温差增长率是否首次大于限值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(44)；
70.(43)判断风机是否处于全部投入状态且环境温差增长率是否大于限值，若否跳转步骤(52)判断，若高于进入步骤(44)；
71.(44)启动2级油泵加速，跳转步骤(52)；
72.(45)判断变压器内部油温最大温差低于2级油温温差停止值，若是停止油泵2级循环速度，进入步骤(52)，若否进入下一步判断；
73.(46)判断3级油泵加速是否启动，若否进入下一步判断，若启动进入步骤(51)；
74.(47)判断变压器内部油温最大温差是否高于3级油温温差启动值，若否进入下一步判断，若高于进入步骤(50)；
75.(48)判断油温温差增长率是否首次大于限值，若否进入下一步判断，若是进入步骤(50)；
76.(49)判断风机是否处于全部投入状态且环境温差增长率是否大于限值，若否跳转步骤(52)判断，若是进入步骤(50)；
77.(50)启动3级油泵加速，跳转步骤(52)；
78.(51)判断变压器内部油温最大温差低于3级油温温差停止值，若是停止油泵3级循环速度，进入步骤(52)；
79.(52)实时监测风机运行状态，判断风机连续运行时间是否达到限值或风机异常时，若是停止风机运行，同时启动累计工作时间较少的风机。
80.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。