一种牵引变压器冷却系统控制方法及系统与流程

本技术涉及牵引变压器冷却系统控制，具体地，涉及一种牵引变压器冷却系统控制方法及系统。

背景技术：

1、高速列车的高压系统中的牵引变压器是实现列车运行的关键大功率设备，牵引变压器的原边绕组连接高压25kv的接触网，通过受电弓、主断路器从接触网引入高压电，牵引变压器降压后输出给次边绕组，次边绕组连接牵引变流器，为牵引电机提供电能。牵引变压器是大功率设备，发热量很高，需要配备专门的冷却系统对牵引变压器进行降温保护，保证变压器正常运行。牵引变压器为整车牵引系统提供能量，所以牵引变压器的冷却系统功能也变得极其重要，牵引变压器冷却系统的控制及故障后处理直接影响着列车的行驶性能及行车安全。牵引变压器的冷却系统使用油冷方式，油在循环管路中流动将变压器内部的热量带走，通过冷却风扇对循环油进行降温，通过油泵，使管路中的油不断循环。对冷却系统的控制方法不尽相同，可以通过高压控制单元对牵引变压器的冷却系统进行控制。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题之一，本技术实施例提供了一种牵引变压器冷却系统控制方法及系统。

2、根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种牵引变压器冷却系统控制方法，包括：

3、获得列车速度、油温数据、油压信号、油流信号和油位信号；所述油温数据包括第一入口温度、第二入口温度、第一出口温度和第二出口温度；所述列车速度表示牵引变压器所在的列车的运行速度；

4、获得4个温度传感器状态和2个温度通信状态；所述4个温度传感器状态包括第一入口油温传感器状态、第二入口油温传感器状态、第一出口传感器油温状态、第二出口传感器油温状态；所述2个温度通信状态包括第一温度通信状态和第二温度通信状态；所述温度传感器状态和温度通信状态分别为故障或未故障；

5、根据所述油温数据、4个温度传感器状态和2个温度通信状态，得到变压器温度；

6、根据所述变压器温度和列车速度，控制变压器油泵，得到变压器油泵状态；所述变压器油泵状态为油泵故障状态或油泵未故障状态；所述油泵故障状态包括供电异常故障和启动故障；

7、根据所述变压器温度和列车速度，分别控制第一冷却风扇和第二冷却风扇，分别得到第一冷却风扇状态和第二冷却风扇状态；

8、根据油压信号、油流信号和油位信号，进行冷却油流监测，分别得到油压状态、油流状态和油位状态；

9、根据油温状态、油压状态、油流状态、油位状态、变压器油泵状态、4个温度传感器状态、2个温度通信状态、第一冷却风扇状态、第二冷却风扇状态和变压器温度，进行列车保护。

10、可选的，所述根据所述变压器温度和列车速度，分别控制第一冷却风扇和第二冷却风扇，分别得到第一冷却风扇状态和第二冷却风扇状态，包括：

11、获得第一冷却风扇状态；所述第一冷却风扇状态包括第一风扇高速状态和第一风扇低速状态；所述第一风扇高速状态为第一风扇高速未故障或第一风扇高速故障；所述第一风扇高速故障包括第一风扇高速空开未闭合故障和第一风扇高速启动故障；所述第一风扇低速状态为第一风扇低速未故障或第一风扇低速故障；所述第一风扇低速故障包括第一风扇低速空开未闭合故障和第一风扇低速启动故障；

12、根据所述变压器温度、列车速度和第一冷却风扇状态，控制第一冷却风扇；

13、获得第二冷却风扇状态；所述第二冷却风扇状态包括第二风扇高速状态和第二风扇低速状态；所述第二风扇高速状态为第二风扇高速未故障或第二风扇高速故障；所述第二风扇高速故障包括第二风扇高速空开未闭合故障和第二风扇高速启动故障；所述第二风扇低速状态为第二风扇低速未故障或第二风扇低速故障；所述第二风扇低速故障包括第二风扇低速空开未闭合故障和第二风扇低速启动故障；

14、根据所述变压器温度、列车速度和第二冷却风扇状态，控制第二冷却风扇；

15、所述控制第一冷却风扇和控制第二冷却风扇的获取方法相同。

16、可选的，所述根据油温状态、油压状态、油流状态、油位状态、变压器油泵状态、温度传感器状态、第一冷却风扇状态、第二冷却风扇状态和变压器温度，进行列车保护，包括：

17、若油压状态为油压异常，或，油位状态为油位过低，或，变压器油泵状态为油泵故障状态，或，变压器温度大于115度，或，4个温度传感器状态全部为故障，控制切除牵引变压器；

18、若油流状态为油流故障且变压器温度大于60度，控制切除牵引变压器；

19、若所述第一风扇高速状态为第一风扇高速故障，且，第二风扇高速状态为第二风扇高速故障，且，所述第一风扇低速状态为第一风扇低速故障，且，所述第二风扇低速状态为第二风扇低速故障，且，列车速度大于30km/h，且，变压器温度大于50度，控制切除牵引变压器。

20、可选的，所述根据油温状态、油压状态、油流状态、油位状态、变压器油泵状态、温度传感器状态、第一冷却风扇状态、第二冷却风扇状态和变压器温度，进行列车保护，还包括：

21、若变压器温度高于20度且低于60度，且，油流状态为油流故障，将牵引变压器的功率降低70％；

22、若变压器温度高于110度且低于115度，且，所述第一风扇高速状态为第一风扇高速故障且所述第二风扇高速状态为第二风扇高速故障，且，第一冷却风扇状态为第一风扇低速未故障或第二冷却风扇状态为第二风扇低速未故障，将主变功率降50％；

23、若变压器温度在高于105且低于110度，或，所述第一风扇高速状态为第一风扇高速故障且所述第二风扇高速状态为第二风扇高速故障且第一冷却风扇状态为第一风扇低速未故障且第二冷却风扇状态为第二风扇低速未故障，将牵引变压器的功率降30％；

24、若第一冷却风扇状态为第一风扇低速故障且第二冷却风扇状态为第二风扇低速故障，且，所述第一风扇高速状态为第一风扇高速未故障或所述第二风扇高速状态为第二风扇高速未故障，将牵引变压器的功率降低30％；

25、第一冷却风扇状态为第一风扇低速故障且所述第一风扇高速状态为第一风扇高速故障且第二冷却风扇状态为第二风扇低速未故障且所述第二风扇高速状态为第二风扇未高速故障，或，第一冷却风扇状态为第一风扇低速未故障且所述第一风扇高速状态为第一风扇高速未故障且第二冷却风扇状态为第二风扇低速故障且所述第二风扇高速状态为第二风扇高速故障，将牵引变压器的功率降低30％。

26、可选的，所述根据所述变压器温度和列车速度，控制变压器油泵，得到变压器油泵状态，包括：

27、所述变压器油泵状态的初始状态为未故障；

28、发送变压器油泵启动指令，得到当前变压器油泵状态；当前变压器油泵状态表示发送变压器油泵启动指令后接收到的5s内的变压器油泵启动情况；

29、若当前变压器油泵状态为油泵接触器未闭合的时间长度大于15秒，将变压器油泵状态设为启动故障；

30、若当前变压器油泵状态为已启动状态；判断交流供电空开状态和油泵控制电路状态；所述已启动状态表示接收到中压负载管理发送的油泵已启动指令；

31、若交流供电空开状态为未闭合，或，油泵控制电路状态为供电不正常的时间长度大于2s，将变压器油泵状态设为供电异常故障；

32、若变压器油泵状态为未故障，且，辅助供电系统释放变压器油泵，且，满足变压器油泵启动使能，且，变压器油泵的控制电路供电正常，控制变压器油泵启动。

33、可选的，所述根据所述变压器温度、列车速度和第一冷却风扇状态，控制第一冷却风扇，包括：

34、获得冷却风扇启动请求状态；所述冷却风扇启动请求状态的初始状态为未请求状态；

35、若列车速度大于5km/h且变压器温度高于70度，或，变压器温度高于95度，将冷却风扇启动请求状态设为冷却风扇高速启动请求状态；

36、若主变温度高于50度或列车速度大于30km/h，且，第一风扇低速状态为第一风扇低速启动故障，将冷却风扇启动请求状态设为冷却风扇高速启动请求状态；

37、若冷却风扇启动请求状态的初始状态为未请求状态，且，变压器温度高于50度或列车速度大于30km/h，将冷却风扇启动请求状态设为冷却风扇低速启动请求状态；

38、若第一风扇高速状态为第一风扇高速未故障或第一风扇低速状态为第一风扇低速未故障，且，冷却风扇启动请求状态为冷却风扇高速启动请求或冷却风扇低速启动请求，将冷却风扇启动使能设为1；

39、若所述冷却风扇启动请求状态为冷却风扇高速启动请求，且，冷却风扇启动使能为1，且，所述第一风扇高速状态为第一风扇高速未故障，且，接收到允许风扇启动信号，发送风扇高速启动指令，控制风扇高速启动；

40、若所述冷却风扇启动请求状态为未请求且未接收到允许风扇启动信号，或，所述第一风扇高速状态为第一风扇高速故障，发送停止高速启动指令，控制风扇停止；

41、若所述冷却风扇启动请求状态为冷却风扇低速启动请求或所述第一风扇高速状态为第一风扇高速启动故障，且，冷却风扇启动使能为1，且，所述第一风扇低速状态为第一风扇低速未故障，且，接收到允许风扇启动信号，发送风扇低速启动指令，控制风扇低速启动。

42、可选的，所述获得第一冷却风扇状态，包括：

43、获得高速交流供电空开闭合状态、高速交流供电空开未闭合的时间长度、低速交流供电空开闭合状态和低速交流供电空开未闭合的时间长度；所述高速交流供电空开闭合状态为高速交流供电空开未闭合或高速交流供电空开闭合；所述低速交流供电空开闭合状态为低速交流供电空开未闭合或低速交流供电空开闭合；

44、若高速交流供电空开闭合状态为高速交流供电空开未闭合，且，高速交流供电空开未闭合的时间长度大于40s，将冷却风扇状态设为风扇高速空开未闭合故障；

45、发送冷却风扇高速启动指令，得到高速常闭触点状态；高速常闭触点状态为高速常闭触点闭合或高速常闭触点未闭合；

46、若直流供电空开闭合，且，高速常闭触点状态为高速常闭触点未闭合，将冷却风扇状态设为风扇高速启动故障；

47、若低速交流供电空开闭合状态为低速交流供电空开未闭合，且，低速交流供电空开未闭合的时间长度大于40s，将冷却风扇状态设为设为风扇低速空开未闭合故障；

48、发送冷却风扇低速启动指令，得到低速常闭触点状态；低速常闭触点状态为低速常闭触点闭合或低速常闭触点未闭合；

49、若直流供电空开闭合，且，低速常闭触点状态为低速常闭触点未闭合，将冷却风扇状态设为风扇低速启动故障；

50、若低速交流供电空开闭合状态为低速交流供电空开闭合，或高速交流供电空开闭合状态为高速交流供电空开闭合，将冷却风扇状态设为未故障。

51、可选的，所述根据油压信号、油流信号和油位信号，进行冷却油流监测，分别得到油压状态、油流状态和油位状态，包括：

52、获得第一输入输出通信状态和第二输入输出通信状态；第一输入输出通信状态为第一输入输出通信正常或第一输入输出通信故障；第二输入输出通信状态为第二输入输出通信正常或第二输入输出通信故障；

53、根据第一输入输出通信状态、第二输入输出通信状态和油压信号，判断输入输出通信故障或未故障的油压情况，得到油压状态；

54、根据第一输入输出通信状态、第二输入输出通信状态和油位信号，判断输入输出通信故障或未故障的油位情况，得到油位状态；

55、若变压器温度大于20度，根据第一输入输出通信状态、第二输入输出通信状态和油流信号，判断输入输出通信故障或未故障的监测到的油流信号情况，得到油流状态。

56、可选的，所述根据所述油温数据、4个温度传感器状态和2个温度通信状态，得到变压器温度，包括：

57、若所述第一温度通信状态为故障且第二温度通信状态为故障，将变压器温度设为100度；

58、若所述第一温度通信状态为未故障或第二温度通信状态为未故障，且，4个温度传感器状态全部为故障，将变压器温度设为0度；

59、若所述第一温度通信状态为未故障或第二温度通信状态为未故障，且，第一入口油温传感器状态和第二入口油温传感器状态全部为故障，根据第一出口温度、第二出口温度、第一出口油温传感器状态、第二出口油温传感器状态和2个温度通信状态，得到变压器出口温度；将变压器出口温度作为变压器温度；

60、若所述第一温度通信状态为未故障或第二温度通信状态为未故障，且，第一入口油温传感器状态为未故障或第二入口油温传感器状态为未故障，根据第一入口温度、第二入口温度、第一入口油温传感器状态、第二入口油温传感器状态和2个温度通信状态，得到变压器入口温度；将变压器入口温度作为变压器温度；

61、所述根据第一入口温度、第二入口温度、第一入口油温传感器状态、第二入口油温传感器状态和2个温度通信状态，得到变压器入口温度：

62、若第二入口油温传感器状态为故障或第二温度通信状态为故障，且，第一入口油温传感器状态和第二温度通信状态全部为未故障，将第一入口温度作为变压器入口温度；若第一入口油温传感器状态为故障或第一温度通信状态为故障，且，第二入口油温传感器状态和第二温度通信状态全部为未故障，将第二入口温度作为变压器入口温度；第一入口油温传感器状态和第二温度通信状态全部为未故障，且，第二入口油温传感器状态和第二温度通信状态全部为未故障，将第二入口温度和第一入口温度中较大的值作为变压器入口温度；

63、所述根据第一出口温度、第二出口温度、第一出口油温传感器状态、第二出口油温传感器状态和2个温度通信状态，得到变压器出口温度：

64、若第二出口油温传感器状态为故障或第二温度通信状态为故障，且，第一出口油温传感器状态和第二温度通信状态全部为未故障，将第一出口温度作为变压器出口温度；若第一出口油温传感器状态为故障或第一温度通信状态为故障，且，第二出口油温传感器状态和第二温度通信状态全部为未故障，将第二出口温度作为变压器出口温度；第一出口油温传感器状态和第二温度通信状态全部为未故障，且，第二出口油温传感器状态和第二温度通信状态全部为未故障，将第二出口温度和第一出口温度中较大的值作为变压器出口温度。

65、根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种牵引变压器冷却系统控制系统，包括中央控制单元、牵引变压器冷却系统、io模块、牵引变压器和牵引变流器，所述牵引变压器冷却系统包括冷却油泵、第一冷却风扇和第二冷却风扇，

66、所述中央控制单元通过总线控制io模块、牵引变压器和牵引变流器；

67、所述io模块通过硬线分别控制牵引变压器冷却系统中的冷却油泵、第一冷却风扇和第二冷却风扇；

68、所述中央控制单元用于下述方法：

69、获得列车速度、油温数据、油压信号、油流信号和油位信号；所述油温数据包括第一入口温度、第二入口温度、第一出口温度和第二出口温度；所述列车速度表示牵引变压器所在的列车的运行速度；

70、获得4个温度传感器状态和2个温度通信状态；所述4个温度传感器状态包括第一入口油温传感器状态、第二入口油温传感器状态、第一出口传感器油温状态、第二出口传感器油温状态；所述2个温度通信状态包括第一温度通信状态和第二温度通信状态；所述温度传感器状态和温度通信状态分别为故障或未故障；

71、根据所述油温数据、4个温度传感器状态和2个温度通信状态，得到变压器温度；

72、根据所述变压器温度和列车速度，控制变压器油泵，得到变压器油泵状态；所述变压器油泵状态为油泵故障状态或油泵未故障状态；所述油泵故障状态包括供电异常故障和启动故障；

73、根据所述变压器温度和列车速度，分别控制第一冷却风扇和第二冷却风扇，分别得到第一冷却风扇状态和第二冷却风扇状态；

74、根据油压信号、油流信号和油位信号，进行冷却油流监测，分别得到油压状态、油流状态和油位状态；

75、根据油温状态、油压状态、油流状态、油位状态、变压器油泵状态、4个温度传感器状态、2个温度通信状态、第一冷却风扇状态、第二冷却风扇状态和变压器温度，进行列车保护。

76、本技术实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

77、通过中央控制单元ccu实现牵引变压器的冷却系统的控制，控制过程完整，冷却系统故障下的保护措施有效保障了列车运行安全。牵引变压器冷却系统的整体控制方法，综合采集冷却系统的传感器信息包括油流监测、油位监测、油压监测、油温，实现冷却风扇控制，冷却泵控制、变压器控制、变流器控制。以模块式设计牵引变压器的冷却系统的控制方法，本系统的控制方法可用于其他系统冷却系统的控制，复用率高，方便修改。设计控制方法考虑牵引变压器的整套冷却系统的所有设备的控制，包括相应继电器的布置、基础数据的采集处理。考虑了冷却系统的压力、流量、温度等各方面的状态判断冷却能力。控制方法能够保证牵引变压器的冷却系统的冷却能力，根据冷却能力的高低对牵引变压器进行降功率或切除保护，进而有效的提高了列车的行车安全。