基于ad采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置的制造方法

基于ad采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，其中包括中央管理模塊、數個電機保護模塊、備自投模塊、人機交互模塊和電源模塊，其中電機保護模塊與冷卻器組的數個冷卻器一一對應，各個電機保護模塊用以采集所對應冷卻器的電機運行狀態并反饋至所述的中央管理模塊；所述的備自投模塊用以根據主電源和備用電源的狀態進行供電電源切換；所述的中央管理模塊用以根據各個冷卻器風扇電機和油泵電機的運行狀態控制冷卻器組的工作。采用該種結構的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，裝置運用接線簡單、施工維護方便、可靠性高、能進行復雜的風冷電機保護功能、實現全自動冷卻器均衡運行和工況監控，具有更廣泛的應用范圍。
【專利說明】
基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置
技術領域
[0001] 本實用新型設及變壓器安全控制技術領域，尤其設及變壓器冷卻器智能控制技術 領域，具體是指一種基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置。
【背景技術】
[0002] 強油風冷變壓器的冷卻器由風扇，散熱器，油管，油累油流指示器等組成。冷卻風 扇是用于排出熱交換器中所發射出來的熱空氣，是用支架固定在冷卻器本體上的，風扇強 制吹風，使散熱器冷卻，從而使散熱器內的油冷卻。散熱器安裝在變壓器體表面，將變壓器 油進行散熱，從而冷卻。油管將變壓器本體中的熱油輸送至散熱器進行冷卻，再將冷卻后的 油輸送回變壓器本體。油累裝在冷卻器的下部，使熱交換器的頂部油向下部循環，它將變壓 器本體中的熱油強行抽離并輸送至散熱器進行冷卻，再將冷卻后的油輸送回變壓器本體， 從而冷卻變壓器內部的繞組和鐵忍;為了更好地冷卻變壓器油，目前大都采用低速油累，一 般轉速為1450r/min。油流指示裝在冷卻器的下部較明顯的位置，W利于運行人員觀察油累 的運行狀態。
[0003] 電力變壓器運行規程(DL/T 572-2010)中關于強迫油循環電力變壓器冷卻系統 及運行條件中規定風冷控制裝置是保障變壓器安全、經濟、可靠運行的必備配套設備。運行 規程中強制規定：
[0004] 1、強油循環的冷卻系統必須有兩個獨立的工作電源并能自動切換。當工作電源發 生故障時，應自動投入備用電源并發出音響及燈光信號；
[0005] 2、強油循環變壓器，當切除故障冷卻器時應發出音響及燈光信號，并自動(水冷的 可手動)投入備用冷卻器；
[0006] 3、風扇、水累及油累的附屬電動機應有過負荷、短路及斷相保護;應有監視油累電 機旋轉方向的系統；
[0007] 4、強油循環冷卻的變壓器，應能按溫度和(或）負載控制冷卻器的投切。5、油浸式 變壓器頂層油溫一般不應超過表1的規定（制造廠有規定的按制造廠規定）。當冷卻介質溫 度較低時，頂層油溫也相應降低。自然循環冷卻變壓器的頂層油溫一般不宜經常超過85°C。 [000引表1油浸式變壓器頂層油溫一般限值
[0010] 5、強油循環冷卻變壓器運行時，必須投入冷卻器。空載和輕載時不應投入過多的 冷卻器(空載狀態下允許短時不投）。各種負載下投入冷卻器的相應臺數，應按制造廠的規 定。按溫度和(或)負載投切冷卻器的自動系統應保持正常。
[0011] 6、油浸（自然循環)風冷和干式風冷變壓器，風扇停止工作時，允許的負載和運行 時間，應按制造廠的規定。油浸風冷變壓器當冷卻系統故障停風扇后，頂層油溫不超過65°C 時，允許帶額定負載運行。
[0012] 7、強油循環風冷和強油循環水冷變壓器，當冷卻系統故障切除全部冷卻器時，允 許帶額定負載運行20min。如20min后頂層油溫尚未達到75°C，則允許上升到75°C，但在運種 狀態下運行的最長時間不得超過化。
[0013] 目前國內對大型變壓器強迫油循環風冷設備的控制裝置多數為繼電器型風冷控 制裝置，運種控制模式的控制與保護仍采用的是機電邏輯方式回路實現的，其邏輯電路是 由各種斷路器、接觸器、熱繼電器及保險絲等器件組成。
[0014] 由于繼電器型風冷控制回路是由各種斷路器、接觸器、熱繼電器及保險絲等器件 組成，所W在其運行過程中存在很多缺陷，如:潛油累及冷卻器風機的主回路驅動采用的是 接觸器，因而機械觸點多，電路組成復雜，故障率高；電動機的保護方式是保險絲加熱繼電 器，僅能對電動機提供短路及過載(缺相)保護，無法進行故障預測;控制裝置采用繼電器邏 輯控制，自動化程度低。基于運些原因，使得變壓器在運行中可靠性降低，運行維護工作量 加大。隨著電網近年來的快速發展，智能化程度的提高，無人值守變電站正在不斷增多，又 由于大型變壓器本身價值較高，損壞后造成的影響較大，因而要求變壓器風冷系統的可靠 性提高并能對溫度進行遠距離監視，實現智能化控制，而傳統的風冷控制裝置是不能完成 的。
[0015] 2005年后，國內出現了用可編程控制器化C等元件實現變壓器冷卻系統的自動控 制的方法，并且實現了一些新功能，諸如：按照一定的周期變換冷卻機組的運行方式，使冷 卻機組風機組輪流工作、平衡使用；與變電站綜合自動化監控系統進行通信，實現遠程監 控。在控制方案方面，有專家提出了更為合理、優化的控制思路，如用油溫及溫度變化率預 測負荷、用溫度并結合溫度變化率再聯系變電站實際情況進行自動控制投切冷卻機組、根 據變壓器負荷和油溫變化綜合投切冷卻器組等，既能使變壓器油溫滿足了變壓器運行的要 求，又能達到良好的節能效果。但在實際應用過程中，PLC實現的功能比較簡單、界面操作不 友好，現場運行人員對化C的技術細節不熟悉，故障時排查問題慢，甚至無從下手，影響冷卻 器系統故障的及時排查與處理。 【實用新型內容】
[0016] 本實用新型的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種裝置運用接線簡 單、施工維護方便、可靠性高、能進行復雜的風冷電機保護功能、實現全自動冷卻器均衡運 行和工況監控的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置。
[0017] 為了實現上述目的，本實用新型具有如下構成：
[0018] 該基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，其主要特點是，所述的裝置包 括中央管理模塊、數個電機保護模塊、備自投模塊、人機交互模塊和電源模塊，所述的電機 保護模塊與冷卻器組的數個冷卻器一一對應，且各個電機保護模塊與所對應的冷卻器相連 接，所述的備自投模塊與所述的電源模塊相連接，所述的中央管理模塊分別與所述的電機 保護模塊、電源模塊和備自投模塊相連接，所述的人機交互模塊與中央管理模塊相連接。
[0019] 較佳地，所述的裝置還包括開入對時模塊，所述的開入對時模塊的輸入端與變壓 器上的傳感器相連接，所述的開入對時模塊的輸出端分別與所述的中央管理模塊、電機保 護模塊和備自投模塊相連接。
[0020]較佳地，所述的裝置還包括開出模塊，所述的開出模塊與所述的中央管理模塊相 連接。
[0021 ]較佳地，所述的備自投模塊包括備自投模擬量采集單元、開關量采集單元、運算處 理器、存儲忍片、看口狗忍片和輸出控制電路，所述的輸出控制電路連接于運算處理器和所 述的電源模塊之間，所述的運算處理器的輸入端連接所述的備自投模擬量采集單元和開關 量采集單元。
[0022] 較佳地，各個所述的電機保護模塊包括中央處理器、多路AD采樣通道、前置濾波電 路、光電隔離開入電路和繼電器開出電路，所述的中央處理器的輸入端通過所述的多路AD 采樣通道、前置濾波電路與所對應的冷卻器的電機相連接，所述的中央處理器的輸入端還 與光電隔離開入電路相連接，所述的中央處理器的輸出端與繼電器開出電路相連接。
[0023] 采用了該實用新型中的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，具有如下 有益效果：
[0024] (1)本實用新型變壓器冷卻器智能控制裝置利用AD采樣技術全方位接入變壓器冷 卻器系統中的所有模擬量和開關量，大大簡化了變壓器風冷系統的硬件配置，僅需要添加 一些電流互感器和斷路器、交流接觸器就可W搭建完整的變壓器風冷控制裝置；
[0025] (2)本實用新型將備自投功能集成到裝置中，完成變壓器風冷系統電源備用自動 投退功能，集采樣、運算、邏輯判斷、執行功能于一身，無需再增加額外的元件；
[0026] (3)本實用新型裝置集成多個電機保護模塊，具備變壓器冷卻器電機的過流保護、 堵轉保護、速斷保護、斷相保護等、Ξ相不平衡保護等重要電機保護，集采樣、運算、判斷、執 行功能于一身，無需再增加外圍元件，裝置采用模塊化結構，可靈活電機保護模塊數量，可 W適應4~8組冷卻器組的變壓器冷卻系統；
[0027] (4)本實用新型集成故障錄波功能，可W將裝置電源、冷卻器故障發生時的所有采 樣數據保存上傳，供事故分析。裝置具有開入對時模塊，裝置內各個模塊同步工作，能夠在 故障錄波時給數據打上精確時標。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本實用新型的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置的結構示意 圖。
[0029] 圖2為本實用新型的參照IEC標準和IE邸標準的繞組熱點溫度和變壓器絕緣老化 速度的關系的示意圖。
[0030] 圖3為本實用新型的裝置主電源接線系統。
[0031] 圖4為本實用新型的備自投模塊的結構示意圖。
[0032] 圖5為本實用新型的電機保護模塊的結構示意圖。
[0033] 圖6為本實用新型的對時模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 為了能夠更清楚地描述本實用新型的技術內容，下面結合具體實施例來進行進一 步的描述。
[0035] 本發明提出的變壓器冷卻器智能控制裝置一方面采用了微機測控技術，實現對變 壓器油溫、負載、冷卻器運行狀態信息進行收集、分析和處理，并根據油溫和負載情況，進行 冷卻器的投退控制，使其油溫維持在一個固定的范圍內。另一方面裝置具備完備的電機保 護算法，能夠同時支持8組冷卻器，16個電機的保護，每個電機保護最少支持5種過流曲線的 整定。電機故障后，裝置能夠自動生成波形文件，記錄整個故障過程。此外還具備電源備自 投算法，實現Ι、Π 段電源的備自投功能，同時在備自投動作時能夠自動生成波形文件，記錄 整個故障過程，監視信息及其分析結果在本地W直觀、可視化方式進行展示，并及時上送到 監控中屯、。是變壓器可靠、安全、經濟運行的技術保障，是專業人員智能判斷和評估變壓器 及冷卻器運行狀況的支撐設備。
[0036] 本發明基于模塊化設計，由中央管理模塊、電機保護控制模塊(8個）、備自投模塊、 開入對時模塊、開出模塊、電源模塊等組成。如圖1所示。
[0037] 中央管理模塊通過總線與其他電機保護控制模塊，備自投模塊連接，其他模塊將 采集數據，運行情況等信息定期上傳到中央管理模塊，由中央管理模塊記錄存儲，分析處 理；中央管理模塊統一管理整個冷卻器系統各電源的切換，各冷卻器組的切換;記錄存儲各 子模塊的告警事件和動作事件，產生報表，幫助事后運行分析;并且具有W太通信接口，能 接受到遠方網絡下發的控制命令和上送系統數據。
[0038] 電機保護控制模塊具有獨立運算分析能力，可W根據采樣信號獨立進行過流保 護、堵轉保護、速斷保護、斷相保護等、Ξ相不平衡保護等重要電機保護裁決，同時可W將采 樣數據、運算結果等通過串口上送給中央管理模塊作系統分析。
[0039] 備自投模塊具有獨立運算分析能力，可W根據采樣信號獨立實現電源備自投切換 功能，同時可W將采樣數據、運算結果等通過串口上送給中央管理模塊作系統分析。
[0040] 開入對時模塊具備開入采集和對時功能:可W采集變壓器高側開關、中側開關，油 溫高節點位置信號，輔助分析變壓器運行狀況，同時可W接入GPS時鐘信號，進行IRIG-B時 間碼解碼，并將時間信息通過系統內部總線送給中央管理模塊及各電機保護模塊、備自投 功能模塊進行對時。
[0041] 開出模塊直接受中央管理模塊控制，在冷卻器故障、冷卻器全停故障、系統失電、 系統異常等故障情況下，對外發出告警節點信號。
[0042] 人機交互模塊，采用7寸工業觸摸顯示屏，具有豐富的畫面，操作簡便。
[0043] 電源模塊，具備交直流冗余接入口，無風扇，輸出12V電源供給數字系統電路，24V 電源供給開入開出電路。
[0044] 如圖1所示，本發明具有一個背板，背板上有RS485和多種本地總線，中央管理模塊 通過總線與其他電機保護控制模塊，備自投模塊連接，其他模塊將采集數據，運行情況等信 息定期上傳到中央管理模塊，由中央管理模塊記錄存儲，分析處理；中央管理模塊統一管理 整個冷卻器系統各電源的切換，各冷卻器組的切換;記錄存儲各子模塊的告警事件和動作 事件，產生報表，幫助事故分析;并且具有W太網通信接口，能接收到遠方網絡下發的控制 命令和上傳裝置狀態、動作事件、故障錄波數據等。
[0045] -、本發明裝置基于大規模AD采樣技術，將變壓器油溫信號、變壓器負荷電流通過 AD采樣后，經過運算分析，作為變壓器冷卻器切換的判斷條件。
[0046] 1、根據變壓器的現場運行經驗，我們約束在變壓器負荷電流達到額定負荷電流的 70%時及W上時，冷卻器組全部投入運行(6組投入，2組備用）；當負荷電流小于額定負荷電 流的70%時，冷卻器的投入根據油溫和熱點溫度判據進行。
[0047] 2、W頂層油溫、頂層油溫變化率及其所占的權重構成控制解析式，并W油溫變化 率為依據進行投切延時時間的控制，
[004引 村=Θ k十 α (村 k- (-)!;-1). - - Φ
[0049] T=「、/(0k-0k_i) --0
[0050] 其中，0k =本次變壓器頂層油溫采樣值
[0051] Θ k-i =上次變壓器頂層油溫采樣值
[0052] α =變壓器負荷變化量占比的權重因子
[0053] β =與變壓器溫度變化相關的冷卻器投切延時權重因子
[0054] WABB變壓器為例，當Θ的數值分別在切換定值如50 Γ~53 Γ、53Γ~57Γ、57Γ ~60°CW下，系統分別運行2,4,6組冷卻器，并使變壓器南北兩邊的工作組數相等或相差2 組，Θ k-Θ k-i為2分鐘內的變化量，正常運行時，此值反映變壓器負荷變化量的大小。權重因 子要適當取值，當負荷增加或減小時，盡管油溫Θ還沒有達到規定值，則根據負荷的變化量 使冷卻器適當的提前投入或提前切除，可W使冷卻器的投切具有前瞻性。同時反映冷卻器 投切延時時間的權重因子也適當取值，當負荷增加時，會引起油溫快速上升，0k-0k-i快速 增加，冷卻器的投入時間就隨著Θ k- Θ k-i的增加而減小；當負荷減小時，由于變壓器的散熱 效果較慢，Θk-Θk-i的減小而適當增加，運樣才不會造成冷卻器的頻繁投切，使系統運行平 穩有序。
[0055] 比較現有一些化C風冷控制裝置僅用變壓器頂層油溫或負荷電流作為控制冷卻器 切換條件，本發明增加 W變壓器熱點溫度為條件控制冷卻器組運行，使變壓器油溫得到更 加的精確控制。下表是參照IEC標準和IEEE標準的繞組熱點溫度和變壓器絕緣老化速度的 關系。
[0056] 如圖2所示，W當繞組熱點溫度在98°C時，FIEC= 100%為參照，如果熱點溫度從18 °C增加到116°C，FIEC = 8，即絕緣老化速度達到800 %，是98°C時的8倍;如果熱點溫度從18 °C增加到80°C，FIEC = 0.125，絕緣老化速度為12.5%，僅為98°C時的12.5%。
[0057] 熱點溫度通常不能通過直接采樣得到，必須通過數學計算得到，本發明同時參照 IEC和IE邸，提出新的計算模型如下：
[005引自然風冷變壓器的熱點溫度Θ h= Θ o+HgrKy
[0059] 強油風冷變壓器的熱點溫度Θ h= Θ b+2[ Δ Θ imr- Δ Θ br化y+H江Ky
[0060] 要注意到在一定負荷下變壓器頂層油溫會比熱點油溫略高，因此對強油風冷變壓 器的熱點溫度有個修正Θ 'h= 0h+〇. 15( 0h-0hr)，對于強油風冷變壓器0h- 0hr〉〇
[0061] 其中，0。=頂層油溫
[0062] Hgr =熱點頂層油溫梯度
[0063] Κ =負荷系數(負荷電流/額定電流）
[0064] y =繞組指數
[0065] Δ 0imr =平均上升油溫(額定工況）
[0066] Δ 0br =底層上升油溫(額定工況）
[0067] 0b =底層油溫
[006引 Θ hr =額定熱點溫度
[0069] 在IEC標準中Κ〉1(在負載超過額定電流的100%的情況下）。
[0070] 同W頂層油溫為依據一樣，推理運算得到變壓器熱點溫度后，W熱點溫度為條件 控制冷卻器投切時，同樣套用公式Φ，Θ k代入本次變壓器繞組熱點溫度，Θ k-i代入上次變壓 器繞組熱點溫度，權重因子α、β適當取值，WABB變壓器為例，當Θ的數值分別在65°C~68 °C、68°C~72°C、72°C~75°C W下，系統分別運行2，4，6組冷卻器。熱點溫度條件比油溫條件 優先，即如果熱點溫度首先到達切換閥值，冷卻器組會進行切換動作。
[0071 ]實際應用中，變壓器負荷電流變化速度比變壓器本體油溫變化速度快得多，繞組 熱點溫度變化后反映到變壓器體表溫度還需要有一個過程，而且變壓器油溫也受到外界溫 度、外表散熱等因素影響，所W變壓器油溫只能作為一個模糊控制的依據。本發明用油溫結 合熱點溫度作冷卻器組的切換依據，使系統更能精確控制變壓器的工作油溫。
[0072] 二、傳統風冷控制裝置采用復雜繼電器回路搭建實現電源備自投功能。本發明裝 置基于大規模AD采樣技術，將備自投功能集成到一個模塊中，模塊具有備自投模擬量采集、 開關量采集，運算處理器、存儲忍片、看口狗忍片，輸出控制電路。模塊接入風冷系統電源兩 個進線的Ξ相電壓、Ξ相電流信號，母線Ξ相電壓信號進行采樣，運算分析，結合電源斷路 器、接觸器位置狀態信息，然后根據備自投邏輯判斷，進行兩段進線電源的無縫切換：當主 電源有電時，使用主電源，當主電源失壓或不正常時，自動切換到備用電源，而主電源回復 正常時再切換回主電源，保證系統電源穩定可靠。
[0073] 如圖4所示為備自投模塊的結構示意圖，兩段電源的Ξ相電壓、Ξ相電流和母線的 Ξ相電壓經過前置濾波后經高速AD采樣轉換為數字信號，CP閑尋高速采樣數據經過傅立葉 運算，結合兩段電源斷路器進行備自投邏輯判斷，當主電源故障，滿足備用電源切換條件 時，CPU發出跳閩命令，經過光電隔離跳出口繼電器，令外圍交流接觸器動作，主電源退出斷 開，備用電源投入。同時備自投模塊采樣斷路器、接觸器的開關位置，與執行動作命令進行 校對。當備用電源工作，主電源恢復時，CPU檢測到主電源電壓恢復，CPU發出跳閩命令，令備 用電源退出斷開，主電源投入。備自投模塊具有高速SPI通訊接口，可W與系統中央管理模 塊通訊，接受電源投退命令和上傳電源的當前狀態。同時模塊具有高速e邱rom，用W保存故 障電流波形數據，作后續追查分析。模塊還有獨立的看口狗電路，可W保證模塊穩定可靠工 作。
[0074] 如圖4為備自投模塊的結構示意圖。
[0075] 裝置引入兩條進線的各Ξ相電壓化曰1、化l、Ucl、化2、化2、化2)和各一個抽取電流 (1又1、^2)^及母線的^相電壓化曰、化、化）用于進線備自投的邏輯判別，另外引入兩個進 線斷路器CB1和CB2的位置用于系統運行方式的判別。W下假定1#進線為主用電源，2#進線 為備用電源。
[0076] 進線備自投的基本原理是：當工作母線由于故障或者斷路器偷跳引起失壓后，跳 開與原工作電源相連的斷路器免備用電源合閩于故障），在檢查備用電源電壓合格之 后，合上與備用電源相連的斷路器。備自投邏輯包括充放電邏輯和動作邏輯。
[0077] 1、進線備自投充放電邏輯
[0078] (1)充電邏輯:滿足下列所有條件后，經15S延時置進線備自投充電標志。
[0079] a.母線有壓化a、化、Uc均大于有壓定值）；
[0080] b. 1#進線開關CBl在合位，別進線開關CB2在分位；
[0081 ] C.備自投檢有壓投入時進線有壓(化2、化2、化2均大于有壓定值）；
[0082] (2)放電邏輯:滿足下列任一條件時，進線備自投立即放電，清除充電標志。
[0083] a. 2#進線開關CB2在合位，延時2秒；
[0084] C.備自投檢有壓投入時進線無壓(Ua2、Ub2、Uc2任一個小于無壓定值），延時2 秒.
[0085] d.l#進線開關CB1拒跳；
[0086] e.備自投允許壓板退出，或有備自投閉鎖開入，或進線備自投控制字退出；
[0087] 2、進線備自投動作邏輯
[0088] 滿足下列條件時，經進線備自投跳閩延時跳開1#進線開關CB1:
[0089] a.母線失壓化a、化、Uc均小于無壓定值）；
[0090] b.備自投檢有壓投入時進線有壓(化2、化2、化2均大于有壓定值）；
[0091] d.進線備自投充電已滿；
[0092] e .進線備自投控制字投入，無備自投閉鎖開入。
[009引進線備自投發出固KB1命令后，如果在5秒內未檢巧蝴CB1位置由合變分，則發CB1 拒跳告警信號，并對進線備自投進行放電；如果經確認1#進線開關位置CB1由合變分，經進 線備自投合閩延時發出合2#進線開關CB2命令，如果在5秒內未檢測到CB2位置由分變合，貝U 發出CB2拒合告警信號。
[0094] 3、進線備自投自恢復
[0095] 進線備自投動作后，當裝置檢測到故障電源恢復供電時，斷開備用進線開關，重新 合上故障進線開關恢復主用電源的供電，自動使裝置恢復到備自投動作W前的運行狀態， 進線備自投自恢復只動作一次。當自恢復動作失敗后，裝置重新回到自恢復動作前的運行 狀態不再自恢復，同時裝置發出進線備自投自恢復失敗的告警信號。
[0096] (1)充電邏輯:滿足下列所有條件后，經15S延時置分段備自投自恢復充電標志。
[0097] a.進線備自投動作并檢測到備用電源開關CB2在合位，延時5秒；
[0098] b.母線有壓化a、化、Uc均大于有壓定值）；
[0099] C.主用電源開關CB1在分位。
[0100] (2)放電邏輯:滿足下列任一條件時，進線備自投自恢復立即放電，清除充電標志。
[0101] a.主用電源開關CB1在合位，或備用電源開關CB2在分位，延時2秒；
[0102] C.備用電源開關CB2拒跳；
[0103] d.備自投自恢復允許壓板退出、有備自投閉鎖開入，或進線備自投自恢復控制字 退出。
[0104] (3)動作邏輯：
[0105] 滿足下列條件時，經進線備自投自恢復跳閩延時跳開備用電源開關CB2:
[0106] a.主用電源進線有壓化al、化1、Ucl均大于有壓定值）；
[0107] b.進線備自投自恢復充電已滿。
[0108] 進線備自投自恢復發出跳備用進線開關CB2命令后，如果在5秒內未檢測到備用電 源開關CB2由合變分，則發備用電源斷路器CB2拒跳告警信號，并對進線備自投自恢復進行 放電；如果經確認備用電源開關CB2由合變分，經進線備自投自恢復合閩延時發出合主用電 源開關CBl命令，如果在5秒內未檢測到主用電源開關CBl由分變合，則發出主用電源斷路器 CB1拒合告警信號，并重新合上備用電源開關CB2,使裝置重新恢復到進線備自投自恢復動 作前的運行方式。
[0109] Ξ、裝置集成了多個電機保護控制模塊，電機保護控制模塊獨立成一個小系統，各 自獨立運行，互不干擾，每個電機保護控制模塊對應一組冷卻器組，給予一組冷卻器組內風 扇電機和油累電機的完全保護。
[0110] PLC型風冷控制裝置無法做到復雜的電機保護功能，因為其核屯、單元不能提供較 多的采樣通道和高速的運算能力。本裝置的電機保護控制模塊采用高性能微處理器，可最 多同步采樣12通道的模擬量和16通道的開關量，單個模擬量通道采樣頻率達到600HZ/S，滿 足了進行電機保護分析的運算要求和實時性要求。如圖5所示，電機控制保護模塊具有一個 中央處理器，多路AD采樣通道及其前置濾波電路，具有光電隔離開入電路，和經過光電隔離 的繼電器開出電路，可直接控制外部交流接觸器。
[0111] 冷卻器風扇電機Ξ相電流、油累電機Ξ相電流經過前置濾波后經高速AD采樣轉換 為數字信號，CP閑尋高速采樣數據經過傅立葉運算，得到電流值與設定保護定值比較，進行 保護邏輯判斷，當電流超過定值時觸發保護動作，CPU經過設定的延時時間后發跳閩命令， 經過光電隔離跳出口繼電器，令外圍交流接觸器動作，故障冷卻器組停止運行。同時電機控 制保護模塊采樣斷路器、接觸器的開關位置，與執行動作命令進行校對。電機控制保護模塊 具有RS485通訊接口，可W與系統中央管理模塊通訊，接收冷卻器組起停命令和上傳冷卻器 組的當前狀態。同時模塊具有高速e邱rom，用W保存故障電流波形數據，作后續追查分析。 模塊還有獨立的看口狗電路，可W保證模塊穩定可靠工作。
[0112] 如圖5為電機控制保護模塊的結構示意圖。
[0113] 四、裝置具開入對時模塊，可W接入IRIG-B差分信號，進行解碼，然后將解碼后的 時間信息發送出去，給系統中央管理模塊、備自投模塊、電機保護模塊進行對時，使整個系 統模塊同步工作，在系統發生故障時可W給故障數據打上唯一的時標數據，方便事故追憶 分析。
[0114] 如圖6所示，IRIG-B對時模塊接收IRIG-B時間碼，經過電平轉換成邏輯電平信號， 輸入到FPGA忍片，由FPGA進行解碼運算，再輸出到串行口上，模塊的串行口接入系統的串行 總線，掛在總線上的設備可W獲得時間信息。
[0115] 本實用新型的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置的技術方案中，其中 所包括的各個功能設備和模塊系統均能夠對應于實際的具體硬件電路結構，因此運些模塊 和單元僅利用硬件電路結構就可W實現，而且純粹作為實現特定控制功能的控制軟件的硬 件基礎平臺，其所要求保護的技術方案本身并不包括為實現該特定控制功能的控制軟件。
[0116] 采用了該實用新型中的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，具有如下 有益效果：
[0117] (1)本實用新型變壓器冷卻器智能控制裝置利用AD采樣技術全方位接入變壓器冷 卻器系統中的所有模擬量和開關量，大大簡化了變壓器風冷系統的硬件配置，僅需要添加 一些電流互感器和斷路器、交流接觸器就可W搭建完整的變壓器風冷控制裝置；
[0118] (2)本實用新型將備自投功能集成到裝置中，完成變壓器風冷系統電源備用自動 投退功能，集采樣、運算、邏輯判斷、執行功能于一身，無需再增加額外的元件；
[0119] (3)本實用新型裝置集成多個電機保護模塊，具備變壓器冷卻器電機的過流保護、 堵轉保護、速斷保護、斷相保護等、Ξ相不平衡保護等重要電機保護，集采樣、運算、判斷、執 行功能于一身，無需再增加外圍元件，系統采用模塊化結構，可靈活電機保護模塊數量，可 W適應4~8組冷卻器組的變壓器冷卻系統；
[0120] (4)本實用新型集成故障錄波功能，可W將裝置電源、冷卻器故障發生時的所有采 樣數據保存上傳，供事故分析。裝置具有開入對時模塊，裝置內各個模塊同步工作，能夠在 故障錄波時給數據打上精確時標。
[0121] 在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可W 作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是 說明性的而非限制性的。
【主權項】
1. 一種基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，其特征在于，所述的裝置包括 中央管理模塊、數個電機保護模塊、備自投模塊、人機交互模塊和電源模塊，所述的電機保 護模塊與冷卻器組的數個冷卻器一一對應，且各個電機保護模塊與所對應的冷卻器相連 接，所述的備自投模塊與所述的電源模塊相連接，所述的中央管理模塊分別與所述的電機 保護模塊、電源模塊和備自投模塊相連接，所述的人機交互模塊與中央管理模塊相連接。2. 根據權利要求1所述的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，其特征在于， 所述的裝置還包括開入對時模塊，所述的開入對時模塊的輸入端與變壓器上的傳感器相連 接，所述的開入對時模塊的輸出端分別與所述的中央管理模塊、電機保護模塊和備自投模 塊相連接。3. 根據權利要求1所述的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，其特征在于， 所述的裝置還包括開出模塊，所述的開出模塊與所述的中央管理模塊相連接。4. 根據權利要求1所述的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，其特征在于， 所述的備自投模塊包括備自投模擬量采集單元、開關量采集單元、運算處理器、存儲芯片、 看門狗芯片和輸出控制電路，所述的輸出控制電路連接于運算處理器和所述的電源模塊之 間，所述的運算處理器的輸入端連接所述的備自投模擬量采集單元和開關量采集單元。5. 根據權利要求1所述的基于AD采樣的變壓器冷卻器精確智能控制裝置，其特征在于， 各個所述的電機保護模塊包括中央處理器、多路AD采樣通道、前置濾波電路、光電隔離開入 電路和繼電器開出電路，所述的中央處理器的輸入端通過所述的多路AD采樣通道、前置濾 波電路與所對應的冷卻器的電機相連接，所述的中央處理器的輸入端還與光電隔離開入電 路相連接，所述的中央處理器的輸出端與繼電器開出電路相連接。
【文檔編號】G05B19/042GK205620746SQ201620410501
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】劉志遠, 梁守碩, 于曉軍, 鄒洪森, 岑登青, 楊晨, 安燕杰, 陳瑞, 宋靖寧, 陳昊陽, 陸洪建, 唐鑫, 楊稼祥, 王宏麗, 趙健, 葉在福, 姜健琳, 尹浙洪
【申請人】國網寧夏電力公司檢修公司, 上海澤鑫電力科技股份有限公司