变电站电力变压器冷风机触摸屏智能控制器

    变电站电力变压器冷风机触摸屏智能控制器
配电变压器是供电环节中最重要也是最普遍的一次设备。在我国现行配电网中，有35KV/66KV/110KV/154KV/220KV几个电压等级，以110KV/220KV为主。全国大约有中高压变电站4万个，这个数字还在逐年增长，其中大部分是两台变压器并列运行。
由于变压器在运行中线圈会发热，需要采取冷却措施。小容量变压器可采取干式变压器，自然风冷或强制风冷。大容量变压器一般以油为冷却媒体，必须强制风冷。
变压器运行中初次级线圈和磁芯都会产生热量，变压器油流经这些部位靠热传导作用带走热量，再经散热器将热量散发到环境空气中。或者说，变压器的运行表现为发热和散热两个方面的对立统一体。显然，变压器产生的热量多少与负载大小成正比，而散热好坏与周围环境直接相关。
负载的变化表现为基荷与周期性负荷的叠加。基荷主要为工业负荷，这部分负荷的变化比较缓慢，与当地经济发展有关。负荷的周期性，有（1）一日之内变化的峰谷负荷；（2）一周之内的工作日负荷与周末负荷；（3）一年之内的春灌、夏季制冷、秋收和冬季取暖；（4）长假：五一、十一、春节。这几个周期的相互叠加，就构成了变压器负载的基本变化规律，从而也就决定了变压器发热量的基本变化规律。
散热效率取决于表面积和温差。在同等表面积情况下，温差的大小就决定了散热效率的高低。变压器负载增大时，发热量增多，从而油温升高，进而散热管表面温度升高。由于环境空气一般比散热管表面温度低，形成温差。由于热传导作用，围绕散热管一定厚度内的空气被逐渐加热，这样一来，热量被转移到环境空气中。如果不及时将已被加热的空气移开，温差就会逐渐减小，散热效率又逐渐将下来。这个升温和散热相互作用的过程，最后会达到稳态，也就是散热管表面温度达到一个温度平衡值，此时，单位时间内的发热量和散热量相等。
如果这个温度平衡值维持在较高水平，将使变压器性能下降，甚至达到不可容忍的程度。为了维持较低温度平衡值（45度到55度），必须采取强制风冷措施，加速空气对流。要维持更低的温度水平，需要更大的送风量，但这样做给变压器运行工况带来的好处也就越来越微弱。因此，根据负荷的变化调整送风量并维持合理的温度平衡值，是变压器经济运行的客观需要。
为了安全的需要，变压器冷风机按最大化配置，也就是在满负荷运行并且环境温度达到最高值的情况下，变压器的运行依然是安全的，也即在最大发热量同时温差最小的条件下，强制风冷的送风量，依然满足散热要求。
显而易见，变压器并不是总在满负荷运行，一般负荷率在40%-70%之间。同时，变压器也不会总在最坏散热情况下运行，夏季温度最高可到40C,但冬季只有10C以下,甚至达到零下10C。根据负荷情况和环境温湿度的变化，开启部分风机，这样的控制策略对变压器安全运行是可行的。
冷风机的可利用小时数是有限的，随着投运时间线性递减。在保证变压器散热需要的前提下，适当减少部分冷风机的投运时间,可提高设备使用寿命。
在实际运行操作中，已经设计了手动操作箱，有控制逻辑线路和手动按钮。手动按钮控制冷风机供电回路继电器吸合或放开，从而达到手动控制冷风机投运或切除的目的。如果操作人员根据负载情况和气候条件，及时投切冷风机，可达到既保证变压器可靠运行，又能延长冷风机使用寿命，并起到节约电能的目的。
然而，"及时投切"实施起来有困难。操作人员为了保证变压器可靠运行，习惯上采取冷风机全部投入运行的简化工作模式。这就造成了冷风机过渡运行，容易引发冷风机故障。
为了实现及时投切的目的，采用智能控制技术方案。根据每个季度的气候条件和典型日负荷情况，制定冷风机合理投切策略，智能控制器按照事先制定的控制策略，实施对应冷风机的投切，从而实现无人值守变压器冷风机智能投切。
触摸屏智能控制器通过R485总线外挂输入输出模块，扩展性好，方便进一步与变电站自动化系统结合
可将控制器安装在操作箱中，也可安装在值班室。如果安装在值班室，需要把R485总线（四根信号线）从操作箱引入到值班室，不超过1000米即可。
（１） 及时投切
　　智能控制器按照事先制定好的控制策略，通过闭合或者分断对应回路的冷风机控制继电器，实现及时投切。
（２） 无人值守
　　智能控制器自动实施冷风机就地控制，无需人工干预。
（３） 策略控制
　　某个变压器的负荷变化趋势，操作人员可根据实际运行经验，通过冷风机轮转表格来刻画。在保证变压器可靠运行的前提下，依据季节气候变化规律和负荷变化规律，制定控制策略。
（４） 故障告警
　　一旦发现某个回路闭合或开断故障，可以声音报警，提示值班人员检修。
（５） 运行记录
　　冷风机投切及运行状态记录(SOE),便于事后分析，用于控制策略的完善。
（６） 可远程监控
有条件时可以布置通讯电缆，通过控制器通讯口，实现远程监控。
 
本控制系统由华北电力大学、荷泽电力公司、北京凯控科技有限公司联合研发，经现场实际运行，证明系统稳定可靠，能够24小时不间断运转，效果良好。