變電站電力變壓器冷風機觸摸屏智能控制器

變電站電力變壓器冷風機觸摸屏智能控制器
配電變壓器是供電環節中最重要也是最普遍的一次設備。在我國現行配電網中，有35KV/66KV/110KV/154KV/220KV幾個電壓等級，以110KV/220KV為主。全國大約有中高壓變電站4萬個，這個數字還在逐年增長，其中大部分是兩臺變壓器并列運行。
由于變壓器在運行中線圈會發熱，需要采取冷卻措施。小容量變壓器可采取干式變壓器，自然風冷或強制風冷。大容量變壓器一般以油為冷卻媒體，必須強制風冷。
變壓器運行中初次級線圈和磁芯都會產生熱量，變壓器油流經這些部位靠熱傳導作用帶走熱量，再經散熱器將熱量散發到環境空氣中。或者說，變壓器的運行表現為發熱和散熱兩個方面的對立統一體。顯然，變壓器產生的熱量多少與負載大小成正比，而散熱好壞與周圍環境直接相關。
負載的變化表現為基荷與周期性負荷的疊加。基荷主要為工業負荷，這部分負荷的變化比較緩慢，與當地經濟發展有關。負荷的周期性，有（1）一日之內變化的峰谷負荷；（2）一周之內的工作日負荷與周末負荷；（3）一年之內的春灌、夏季制冷、秋收和冬季取暖；（4）長假：五一、十一、春節。這幾個周期的相互疊加，就構成了變壓器負載的基本變化規律，從而也就決定了變壓器發熱量的基本變化規律。
散熱效率取決于表面積和溫差。在同等表面積情況下，溫差的大小就決定了散熱效率的高低。變壓器負載增大時，發熱量增多，從而油溫升高，進而散熱管表面溫度升高。由于環境空氣一般比散熱管表面溫度低，形成溫差。由于熱傳導作用，圍繞散熱管一定厚度內的空氣被逐漸加熱，這樣一來，熱量被轉移到環境空氣中。如果不及時將已被加熱的空氣移開，溫差就會逐漸減小，散熱效率又逐漸將下來。這個升溫和散熱相互作用的過程，最后會達到穩態，也就是散熱管表面溫度達到一個溫度平衡值，此時，單位時間內的發熱量和散熱量相等。
如果這個溫度平衡值維持在較高水平，將使變壓器性能下降，甚至達到不可容忍的程度。為了維持較低溫度平衡值（45度到55度），必須采取強制風冷措施，加速空氣對流。要維持更低的溫度水平，需要更大的送風量，但這樣做給變壓器運行工況帶來的好處也就越來越微弱。因此，根據負荷的變化調整送風量并維持合理的溫度平衡值，是變壓器經濟運行的客觀需要。
為了安全的需要，變壓器冷風機按最大化配置，也就是在滿負荷運行并且環境溫度達到最高值的情況下，變壓器的運行依然是安全的，也即在最大發熱量同時溫差最小的條件下，強制風冷的送風量，依然滿足散熱要求。
顯而易見，變壓器并不是總在滿負荷運行，一般負荷率在40%-70%之間。同時，變壓器也不會總在最壞散熱情況下運行，夏季溫度最高可到40C,但冬季只有10C以下,甚至達到零下10C。根據負荷情況和環境溫濕度的變化，開啟部分風機，這樣的控制策略對變壓器安全運行是可行的。
冷風機的可利用小時數是有限的，隨著投運時間線性遞減。在保證變壓器散熱需要的前提下，適當減少部分冷風機的投運時間,可提高設備使用壽命。
在實際運行操作中，已經設計了手動操作箱，有控制邏輯線路和手動按鈕。手動按鈕控制冷風機供電回路繼電器吸合或放開，從而達到手動控制冷風機投運或切除的目的。如果操作人員根據負載情況和氣候條件，及時投切冷風機，可達到既保證變壓器可靠運行，又能延長冷風機使用壽命，并起到節約電能的目的。
然而，“及時投切”實施起來有困難。操作人員為了保證變壓器可靠運行，習慣上采取冷風機全部投入運行的簡化工作模式。這就造成了冷風機過渡運行，容易引發冷風機故障。
為了實現及時投切的目的，采用智能控制技術方案。根據每個季度的氣候條件和典型日負荷情況，制定冷風機合理投切策略，智能控制器按照事先制定的控制策略，實施對應冷風機的投切，從而實現無人值守變壓器冷風機智能投切。
觸摸屏智能控制器通過R485總線外掛輸入輸出模塊，擴展性好，方便進一步與變電站自動化系統結合
可將控制器安裝在操作箱中，也可安裝在值班室。如果安裝在值班室，需要把R485總線（四根信號線）從操作箱引入到值班室，不超過1000米即可。
（１） 及時投切
　　智能控制器按照事先制定好的控制策略，通過閉合或者分斷對應回路的冷風機控制繼電器，實現及時投切。
（２） 無人值守
　　智能控制器自動實施冷風機就地控制，無需人工干預。
（３） 策略控制
　　某個變壓器的負荷變化趨勢，操作人員可根據實際運行經驗，通過冷風機輪轉表格來刻畫。在保證變壓器可靠運行的前提下，依據季節氣候變化規律和負荷變化規律，制定控制策略。
（４） 故障告警
　　一旦發現某個回路閉合或開斷故障，可以聲音報警，提示值班人員檢修。
（５） 運行記錄
　　冷風機投切及運行狀態記錄(SOE),便于事后分析，用于控制策略的完善。
（６） 可遠程監控
有條件時可以布置通訊電纜，通過控制器通訊口，實現遠程監控。

本控制系統由華北電力大學、荷澤電力公司、北京凱控科技有限公司聯合研發，經現場實際運行，證明系統穩定可靠，能夠24小時不間斷運轉，效果良好。