微機(jī)型750千伏大型變壓器智能冷卻控制系統(tǒng)的研究

1、 微機(jī)型750千伏大型變壓器智能冷卻控制系統(tǒng)的研究 摘要：目前國內(nèi)大型變壓器冷卻控制系統(tǒng)機(jī)械觸點(diǎn)多、自動(dòng)化程度低、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模塊集成度低，模擬量采集環(huán)節(jié)多、數(shù)量有限，無法對冷卻系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行工況進(jìn)行全面監(jiān)視和可靠保護(hù)，故障時(shí)無法快速有效的隔離和排除故障；同時(shí)對冷卻系統(tǒng)主回路供電母線發(fā)生故障造成冷卻系統(tǒng)全停，接觸器觸點(diǎn)接觸不良、供電線圈供電不穩(wěn)引起接觸器發(fā)熱燒毀等嚴(yán)重故障缺乏有效的監(jiān)測和解決手段。隨著無人值守和智能化變電站的推進(jìn)實(shí)施，運(yùn)維人員遠(yuǎn)離變電站，但冷卻系統(tǒng)缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障預(yù)測、遠(yuǎn)方控制等功能，由冷卻器故障引起的變壓器非停次數(shù)進(jìn)一步增加，直接威脅電網(wǎng)安全。變壓器智能冷卻控制系統(tǒng)的研究

2、對電網(wǎng)的安全運(yùn)行有重要的意義。關(guān)鍵詞：全景監(jiān)視；可靠保護(hù)；智能投切；智能預(yù)警1 引言微機(jī)型變壓器智能冷卻控制系統(tǒng)可全面采集冷卻系統(tǒng)運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)進(jìn)線電源及冷卻系統(tǒng)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警，并根據(jù)冷卻器運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)前運(yùn)行時(shí)間、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，綜合制定相關(guān)自動(dòng)投切策略，自動(dòng)調(diào)整各組冷卻器工作狀態(tài)，無需人工干預(yù)。系統(tǒng)將自動(dòng)化控制與保護(hù)功能進(jìn)行了集成和融合，將一次運(yùn)行回路和二次控制回路相隔離，以微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)理念對變壓器風(fēng)冷設(shè)備進(jìn)行管理與保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了 “測、保、管、控”一體化。研究系統(tǒng)使用接觸器操作的風(fēng)險(xiǎn)隱患，對冷卻系統(tǒng)回路中的就地化操作器件-空開進(jìn)行遠(yuǎn)程操作化改造，取消接觸器，使用帶電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的空氣開

3、關(guān)替代接觸器來控制設(shè)備投退，運(yùn)維人員能夠在遠(yuǎn)方操控空開，在進(jìn)線兩路電源或冷卻器支路空開誤跳時(shí)，能夠在遠(yuǎn)程進(jìn)行故障診斷和重合操作，快速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，解決人員不能及時(shí)到現(xiàn)場的問題。2 冷卻系統(tǒng)二次回路微機(jī)化及控制自動(dòng)化研究2.1二次回路微機(jī)化實(shí)現(xiàn)全景化數(shù)據(jù)采集經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)階段繼電器型、plc型變壓器冷卻控制系統(tǒng)僅能進(jìn)行少量節(jié)點(diǎn)信息采集，不能真實(shí)反映冷卻系統(tǒng)運(yùn)行工況的詳細(xì)電氣量信息，特別是它不能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)剛剛開始運(yùn)行異常的情況，無法對設(shè)備運(yùn)行工況實(shí)時(shí)在線監(jiān)視、評估和預(yù)警，直至長期的異常運(yùn)行發(fā)展為故障時(shí)才上發(fā)告警信號至調(diào)度，此時(shí)，事故已經(jīng)擴(kuò)大。因此運(yùn)維人員迫切希望能看到全站更確切的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，獲得冷

4、卻控制系統(tǒng)內(nèi)更多的參數(shù)和信號量。對如此數(shù)目龐大、類型眾多的信號量，為了準(zhǔn)確高效采樣到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)以繼電保護(hù)設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)，在硬件按照“功能獨(dú)立，硬件分離的原則”，按變壓器冷卻系統(tǒng)功能，設(shè)計(jì)了變壓器信息處理模塊、冷卻器智能控制模塊、電源智能控制采樣模塊、控制柜信息處理模塊等若干個(gè)功能模塊。多個(gè)模塊并行工作，分布式采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)匯聚到中央管理模塊統(tǒng)一進(jìn)行分析處理、存儲和傳送。各個(gè)功能模塊具有各自的處理器單元和采樣電路，獨(dú)立運(yùn)行、互不影響。若單個(gè)模塊發(fā)生故障，不會影響其它模塊的正常運(yùn)行，整體系統(tǒng)功能不受影響。研究設(shè)計(jì)系統(tǒng)可擴(kuò)展至14個(gè)功能模塊，最多可以采樣75路模擬量、45路開關(guān)量，可滿足最

5、大化8組冷卻器的變壓器冷卻系統(tǒng)應(yīng)用需求。系統(tǒng)各功能模塊獨(dú)立采樣所接入設(shè)備信號后，獨(dú)立處理，電源智能控制模塊和冷卻器智能控制模塊還具有獨(dú)立的跳閘出口，任一功能模塊采樣電路、控制出口電路即使發(fā)生故障，也不會影響其他模塊的功能。為了不對冷卻系統(tǒng)運(yùn)行主回路發(fā)生干擾，采用穿心式電流互感器進(jìn)行系統(tǒng)關(guān)鍵電流量的采集，將一次運(yùn)行回路和二次控制回路徹底隔離，強(qiáng)電信號經(jīng)互感器轉(zhuǎn)換成弱電信號，再經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識別處理的電子數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)所有環(huán)節(jié)數(shù)字化。如圖1，系統(tǒng)在原有回路中增加了ct1，ct2, ct3, ct11，ct12, ct62等穿心式互感器來實(shí)現(xiàn)電氣量的采集，通過全面采集風(fēng)冷系統(tǒng)的電量、非

6、電量信號實(shí)現(xiàn)了風(fēng)冷系統(tǒng)信息的全部數(shù)字化，并將采集和分析后的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳給監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)，系統(tǒng)將所有功能進(jìn)行集成和融合，實(shí)現(xiàn)“測、保、管、控”一體化。圖 1 微機(jī)型變壓器智能冷卻控制系統(tǒng)圖通過二次回路微機(jī)化的研究，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)冷卻系統(tǒng)的全景化在線檢測，能夠?qū)φ麄€(gè)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行工況進(jìn)行全面感知，各系統(tǒng)回路、設(shè)備運(yùn)行狀況一目了然，運(yùn)維人員能夠很方便快捷操控系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。冷卻系統(tǒng)控制自動(dòng)化微機(jī)型變壓器智能冷卻控制系統(tǒng)全景化采集系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)后，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，智能調(diào)節(jié)控制冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行，解決了原冷卻系統(tǒng)無法自動(dòng)運(yùn)行需要人工調(diào)節(jié)，故障排查困難的問題。通過研究變壓器冷卻器運(yùn)行規(guī)律，結(jié)合變壓器運(yùn)行規(guī)程

7、和智能控制理論，建立了冷卻器自動(dòng)化控制數(shù)學(xué)模型。1） 系統(tǒng)上電自檢后進(jìn)入主程序處理,采集數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 進(jìn)行冷卻器綜合投切。系統(tǒng)根據(jù)冷卻器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，判斷是否存在設(shè)備故障, 若發(fā)生冷卻設(shè)備故障系統(tǒng)能自動(dòng)應(yīng)對處理控制系統(tǒng)常見的故障，進(jìn)行綜合投切處理，防止系統(tǒng)故障區(qū)域擴(kuò)大，避免連鎖性的事故發(fā)展。系統(tǒng)在綜合投切動(dòng)作后對投切結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，對投切失敗的設(shè)備詳細(xì)分析失敗原因，如電源故障，設(shè)備自身故障，控制設(shè)備故障等，進(jìn)行故障設(shè)備標(biāo)記，事件推送，然后再進(jìn)行備用設(shè)備投切，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。2） 系統(tǒng)根據(jù)變壓器油溫、繞溫、負(fù)荷電流、油溫節(jié)點(diǎn)等變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)綜合調(diào)節(jié)冷卻器組的運(yùn)行。系

8、統(tǒng)根據(jù)多樣因素條件綜合判斷是投切冷卻器，不會因單一條件變化而引起投切動(dòng)作，避免了因設(shè)備狀態(tài)微小變化或單一條件狀態(tài)變化而引起系統(tǒng)頻繁振蕩。3） 系統(tǒng)通過全面采集冷卻系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測冷卻系統(tǒng)進(jìn)線電源及冷卻器運(yùn)行工況，記錄冷卻器運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)前運(yùn)行時(shí)間、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)并進(jìn)行多維邊界條件綜合制定冷卻器自動(dòng)投切策略。同時(shí)系統(tǒng)融合變壓器冷卻系統(tǒng)規(guī)程等人工智能程序，最優(yōu)化配置當(dāng)前運(yùn)行冷卻器組數(shù)，自動(dòng)均衡當(dāng)前冷卻器運(yùn)行組，使冷卻系統(tǒng)的各冷卻器運(yùn)行組合合理、安全、經(jīng)濟(jì)。綜上所述，微機(jī)型變壓器智能冷卻控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大的信號采集能力和綜合處理能力，全景化采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)縱向?qū)Ρ龋v史數(shù)據(jù)）、橫向?qū)Ρ龋ǘ嘟M冷卻器），綜合分析，判斷處理，自動(dòng)調(diào)整各組冷卻器工作狀態(tài)，解決了冷卻控制系統(tǒng)人工維護(hù)困難，故障排查復(fù)雜的難題, 實(shí)現(xiàn)了變壓器冷卻系統(tǒng)控制自動(dòng)化。4 結(jié)論微機(jī)型變壓器智能冷卻控制系統(tǒng)智控變壓器冷卻器的運(yùn)行、并將運(yùn)行能調(diào)狀況遠(yuǎn)程送到變電站調(diào)度監(jiān)控室，可以大大減少就地運(yùn)行人員對變壓器風(fēng)冷系統(tǒng)的維護(hù)工作，人員每天需要現(xiàn)場巡視可以變?yōu)橐恢芑蛞辉碌难惨暎谌缃袢肆?/p>