[发明专利]一种基于多监测传感器融合的变压器风冷控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备监测与控制领域，尤其涉及一种基于多监测传感器融合的变压器风冷控制系统。

背景技术

智能电网建设中，电力设备本体及附件的智能化是基础和重点。变压器风冷系统是交流变电站系统重要的辅助设备之一，其稳定运行关系到整个系统的安全运行。变压器风冷系统智能化改造在整个变压器智能化升级中占据重要的地位。目前变压器风冷系统(强油循环及风机的控制系统)一般采用工作、辅助、备用及停止四种工作方式，当运行的风机故障时，投入备用风冷，而当主变油温达到55℃或者主变负荷超过阈值，投入辅助风冷，现有控制策略是一种基于模拟量的简单逻辑判断方式，难以满足变压器智能化建设的具体要求。

目前，现有技术中尚无成熟的变压器风冷智能控制装置可供应用，不能满足智能电网建设的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多监测传感器融合的变压器风冷控制系统。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方法予以实现：

一种基于多监测传感器融合的变压器风冷控制系统，包括在线监测传感器阵列、数据采集器、上位机处理系统和风冷系统控制传动机构，其中，

所述传感器阵列用于对变压器的多个状态量进行在线监测，得到变压器状态向量；

所述数据采集器将所述传感器阵列获得的变压器状态向量以统一的数据协议MODEBUS协议经数据总线传送至上位机处理系统；

所述上位机处理系统根据变压器状态向量，对变压器设备状态进行分析，确定风冷系统的运行方式，将相应的控制逻辑直接输出至风冷系统控制传动机构，控制相应的风冷设备进行动作；

其中，所述对变压器设备状态进行分析包括：

a)变压器内部平均油温计算：利用上、中、下层油温传感器，经平均后获得设备内部平均油温值；

b)变压器绕组热点温度计算：建立变压器的等效热路模型，计算得到热点温度的估算值；

c)负荷率计算：监测设备电压、电流，将实际负荷与额定负荷进行计算，获得设备负荷率；

d)风冷系统中控制逻辑量的阈值设定，所述控制逻辑量包括所述平均油温、热点温度和负荷率。

与现有技术相比，本发明的优点在于：能够更全面分析变压器运行状态，保护变压器运行安全，同时大幅提升风冷系统运行效率及效果。

附图说明

参照下面的说明，结合附图，可以对本发明有最佳的理解。在附图中，相同的部分可由相同的标号表示。

图1为本发明的设计原理图；

图2为本发明的系统结构图；

图3-1至图3-3为本发明基于变压器平均油温计算热点温度的热路模型；

图4为本发明对变压器强油风冷控制逻辑；

图5为本发明对变压器风冷控制逻辑。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的适用范围。

图1为本发明的设计原理框图。在线监测传感器阵列获取变压器设备的多个状态信息，根据这些状态信息，基于融合算法获得设备内部状态，依据设备内部状态确定风冷系统优化运行方式，并控制相应的风冷设备进行动作。

(1)变压器状态信息

利用传感器阵列对变压器各状态量进行在线监测，得到油温、绕组光纤测温、油流速、油中水分、凝露温度、油位、电压及电流等状态信息。具体而言，获取监测信号的方式为：将不同类型传感器组成“阵列”，传感器阵列获得的监测数据由数据采集器以统一的数据协议MODEBUS协议经数据总线传送至上位机处理系统。监测数据主要用于综合判断变压器的内部运行状态，以供制定变压器风冷系统的控制逻辑。具体地，传感器阵列监测的多个不同类型的状态信息可以构成变压器的工作状态空间，每一个监测样本即为该状态空间中的一个向量。该监测样本表征了变压器在其工作状态空间的中一个即时状态，可以用于确定风冷系统的初始运行方式，例如初始投入启动的风冷设备组数和作为辅助的风冷设备组数。

状态信息经上位机处理系统分析处理后，确定风冷系统的运行方式，将相应的控制逻辑直接输出至风冷系统控制传动机构，其系统构成如图2所示。

(2)变压器状态监测数据采集