一种变压器温度控制方法及变压器
阅读说明：本技术 一种变压器温度控制方法及变压器 (Transformer temperature control method and transformer ) 是由 陈欢 林先明 刘利权 于 2019-03-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变压器温度控制方法,包括：根据变压器的顶层油温开启风机组进行降温；根据所述顶层油温及所述变压器的当前负荷确定是否需要启动冷却器组油泵；测量运行中的变压器冷却器组油泵的当前设备温度；根据冷却器组油泵的当前设备温度确定油泵电机的频率变化指令；判断此时的油泵频率是否达到频率阈值；判断此时顶层油温是否大于上限温度；根据所述冷却器组油泵的当前设备温度以及当前启动风扇的数量,确定所述冷却器组油泵的散热功率,并对所述散热功率进行额定修正,根据所述额定修正后的散热功率确定所述冷却器的散热效率,根据修正后的冷却器散热效率与预设的散热效率下限值,输出报警信号；根据顶层油温确定启动油泵的数量。(The invention discloses a transformer temperature control method, which comprises the following steps: starting a fan unit to cool according to the top oil temperature of the transformer; determining whether an oil pump of a cooler group needs to be started or not according to the top oil temperature and the current load of the transformer; measuring the current equipment temperature of an oil pump of a transformer cooler group in operation; determining a frequency change instruction of an oil pump motor according to the current equipment temperature of an oil pump of a cooler group; judging whether the frequency of the oil pump reaches a frequency threshold value or not; judging whether the top oil temperature is higher than the upper limit temperature or not; determining the heat dissipation power of the cooler oil pump according to the current equipment temperature of the cooler oil pump and the number of the current starting fans, performing rated correction on the heat dissipation power, determining the heat dissipation efficiency of the cooler according to the heat dissipation power after the rated correction, and outputting an alarm signal according to the heat dissipation efficiency of the cooler after the correction and a preset lower limit value of the heat dissipation efficiency; and determining the number of the starting oil pumps according to the top oil temperature.)
技术领域
本发明涉及变压器领域，具体的涉及一种变压器温度控制方法及变压器。
背景技术
电力变压器在电力系统中是一种重要的电气设备，其运行状况影响电力系统整体的安全性与可靠性。因绕组超温运行而导致变压器绝缘老化，从而引起的变压器故障在电力系统所发生故障中占有很大比例，因此变压器油温的测量对于预防变压器故障有着极其重要的意义。目前，电力变压器油温的测量主要依靠变压器温度计及其配套的相关装置来实现。而长在期的运行及使用过程中，温度计的精度会随着使用时长而下降，导致检测结果存在误差甚至错误，从而失去对变压器温度的有效监控，会对电力系统产生一系列的潜在威胁。因此，运维人员需要定期对温度计进行精度校准。绕组温度是变压器安全运行的基础，因此在变压器运行过程中，必须要实时监测变压器的绕组温度。现在电力系统中使用的BWR-04型绕组温控器是专为油浸式电力变压器设计的专用仪表。变压器绕组温度T1为变压器顶层油温T2与绕组对油的温升△T之和(即T1＝T2+△T)，其中，绕组对油的温升△T决定于变压器绕组电流，电流互感器二次侧电流正比于绕组电流；绕组温控器的工作原理为采用“热模拟”方法间接测量变压器的绕组温度，其工作原理是通过电流互感器取出与负荷成正比的电流互感器二次侧电流，经变流器调整后，输入到绕组温控器弹性元件内的电热元件，电热元件产生的热量使弹性元件产生一个附加位移，从而产生一个比油温高一个温差△T的温度指示值，绕组温控器就是用这种间接的方法得到绕组温度的平均指示值。数显温控仪安装在控制机房内，绕组温控器内的变送器将温度信号转化为(4-20)mA电流信号，输入到数显温控仪，值班人员可以很方便的在控制室内观测变压器绕组的温度，同时也可根据用户需要输出以下信号作为计算器监控系统的输入。油浸式变压器使用的绕组温度计属于压力式温度仪表，是通过压力式温度计测量油温，利用TA测量绕组电流，将电流信号通过散热器在油温的基础上进行机械叠加，就地表计指示绕组温度并输出远传信号。控制器一般由控制器、匹配器、二次仪表组成，费用较高，但实际应用较少，一般没有接入非电量控制回路，而且由于机械部分容易锈蚀，控制器内的电位器较易损坏，表计结构复杂、价格昂贵、检修难度大，严重影响就地表计指示和监控系统温度显示。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种变压器温度控制方法及变压器，能够有效根据变压器的顶层温度和历史温度情况采取降温措施。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种变压器温度控制方法，所述方法包括步骤：
S1：根据变压器的顶层油温开启风机组进行降温；
S2：再次获取所述变压器的顶层油温、所述变压器的当前负荷及环境温度，所述环境温度为所述变压器工作环境的温度；根据所述顶层油温及所述变压器的当前负荷确定是否需要启动冷却器组油泵，若是，则继续下面步骤S3，若否，转移至S11；
S3：启动工作冷却器组油泵，所述工作冷却器组油泵的变频器最高频率限定为fmax，所述工作冷却器组油泵的变频器初始频率为f1，此时所述工作冷却器组油泵的变频器运行在初始频率f1，恒频恒速运行；
S4：测量运行中的变压器冷却器组油泵的当前设备温度；
S5：根据冷却器组油泵的当前设备温度确定油泵电机的频率变化指令，并将所述频率变化指令发送给所述油泵电机以控制所述油泵电机带动所述油泵运转；
S6：判断此时的油泵频率是否达到频率阈值，若是，执行S7，若否，执行S8；
S7：判断此时顶层油温是否大于上限温度，且变压器是否处于过负荷或者绕组超温状态，若是，则投入所有处于自动状态的未运行的风机组，在这过程中若变压器不处于过负荷或者绕组超温状态时，则切除因绕组超温而投入的风机组，之后执行S9；
S8：对冷却器组油泵的当前设备温度进行环境温度修正，之后返回S6；
S9：根据所述冷却器组油泵的当前设备温度以及当前启动风扇的数量，确定所述冷却器组油泵的散热功率，并对所述散热功率进行额定修正，根据所述额定修正后的散热功率确定所述冷却器的散热效率，根据修正后的冷却器散热效率与预设的散热效率下限值，输出报警信号；
S10：根据顶层油温确定启动油泵的数量；
S11：监测环境温度，通过设置在油浸式变压器侧壁内侧的第二温度传感器进行温度检测，且在电机驱动下，第二温度传感器绕电机的输出轴转动，电机输出轴转动一周的时间为N2秒；
S12：每隔N2秒获取当前时刻的第二温度传感器检测值，通过当前时刻的第二温度传感器检测检测值在预存温度预测表中获取当前时刻之后的第一将来时间段的第一预测温度值以及所述第一将来时间段之后的第二将来时间段的第二预测温度值，获得所述第一将来时间段到所述第二将来时间段之间的预测温度变化趋势；
S13：根据预测温度变化趋势对散热功率进行额定修正；
S14：判断当前预测散热功率是否足以降温，若是，执行S15，若否，执行S16；
S15：当变压器顶层油温低于油温下限时，切除累计运行时间最长的风机组，若变压器顶层油温仍低于油温下限则继续切除下一组累计运行时间最长的风机组，依次切除到最后一组风机组；
S16：获取历史日期中与所述第一将来时刻相对应的第一历史时刻，基于所述第一历史时刻的第一历史负荷均值，以及所述第一历史时刻的具有所述预测温度档位的第一负荷综合影响率，以及与所述第一将来时刻所在的第一将来日期相对应的第一历史日期的所述第一历史时刻的第一历史负荷值，预测获得所述第一将来时刻对应的变压器的第一预测负荷值，之后执行S6。
较佳的，所述S1包括：
S11’：通过变压器油箱内的第一温度传感器检测油箱内顶层油的温度；
S12’：若在N1秒内检测的油箱内顶层油平均温度大于预设的上限温度，控制器获取风机组所有风机的运行累计时长，投入累计停止时间最长的风机组进行降温。
较佳的，所述S10包括：
S101：检测顶层油温，当所述顶层油温在温度区间(T1′，T1′+n1ΔT1)时，启动n1组油泵，其中，T1′表示第一温度阈值，ΔT1表示设定的第一升温值，n1表示正整数；
S102：每过X秒，分别算出前x秒内统计的所有第一顶层油温值和第二顶层油温值的均值，算出的第一顶层油温值均值和第二顶层油温值的均值分别记为第一计算值和第二计算值；
S103：当所述第一计算值和第二计算值的均值在温度区间(T1′，T1′+n2ΔT2)时，启动n2组油泵，其中，T1′表示第一温度阈值，ΔT2表示设定的第二温升且ΔT2<ΔT1，n2表示正整数；
S104：第二计算值与预先设定的最高允许油温值相比较，若超过最高允许油温值，则输出油温异常信号。
较佳的，所述S2包括：
判断所述顶层油温是否大于或者等于第一温度阈值，并且判断所述变压器的当前负荷是否大于或者等于0.8倍所述变压器的额定负荷，若是，则判定为需要启动冷却器组油泵。
较佳的，所述S5中，油泵电机的频率变化指令为：以Δf为增量，每1秒频率增加Δf，其中：Δf＝(T0+T1)/Ta*f1，T0为冷却器组油泵进油管外壁温度、T1为回油管外壁温度，Ta为冷却油箱温度。
较佳的，所述S5包括：检测冷却器组油泵的当前设备温度中的任一温度每变化1℃，所述工作冷却器组油泵频率变化Δf。
较佳的，所述S8中，采集环境温度，用环境温度修正冷却器组油泵的当前设备温度，具体方式为：
当环境温度在第一温度范围时，冷却器组油泵的当前设备温度修正为原冷却器组油泵的当前设备温度*1.2；当环境温度在第一温度范围时，冷却器组油泵的当前设备温度修正为原冷却器组油泵的当前设备温度*1.5；当环境温度在第一温度范围时，冷却器组油泵的当前设备温度修正为原冷却器组油泵的当前设备温度*2，其中第一温度范围的最大值小于等于第二温度范围的最小值，第二温度范围的最大值小于等于第三温度范围的最小值。
较佳的，所述S8中，冷却器组油泵的散热功率为：标准散热功率*M/[(T0+T1)/Ta]，其中，M为当前启动风扇的数量。
较佳的，所述S13包括，从本地存储空间中提取第一预测温度值和第二预测温度值后，计算第一预测温度值和第二预测温度值的差值，若计算得到的差值大于5℃，则将散热功率修正为：标准散热功率*1.2，若计算得到的差值小于5℃，则将散热功率修正为：标准散热功率*0.9。
一种变压器，所述变压器使用前述的变压器温度控制方法。
本发明的有益效果是：能够有效根据变压器的顶层温度和历史温度情况采取降温措施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种变压器温度控制方法流程示意图；
图2为图1中S1具体步骤示意图；
图3为图1中S10具体步骤示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
一种变压器温度控制方法，如图1所示，所述方法包括步骤：
S1：根据变压器的顶层油温开启风机组进行降温。
S2：再次获取所述变压器的顶层油温、所述变压器的当前负荷及环境温度，所述环境温度为所述变压器工作环境的温度；根据所述顶层油温及所述变压器的当前负荷确定是否需要启动冷却器组油泵，若是，则继续下面步骤S3，若否，转移至S11。
具体的，判断所述顶层油温是否大于或者等于第一温度阈值，并且判断所述变压器的当前负荷是否大于或者等于0.8倍所述变压器的额定负荷，若是，则判定为需要启动冷却器组油泵。采用这样的综合判定方式，能够综合顶层油温和变压器的当前负荷的情况进行开启冷却器组油泵的操作。
S3：启动工作冷却器组油泵，所述工作冷却器组油泵的变频器最高频率限定为fmax，所述工作冷却器组油泵的变频器初始频率为f1，此时所述工作冷却器组油泵的变频器运行在初始频率f1，恒频恒速运行。
S4：测量运行中的变压器冷却器组油泵的当前设备温度。
具体的，在所述冷却器组油泵上设置设置有油泵温度传感器，用于收集冷却器组油泵的当前设备温度。
本实施例中，冷却器组油泵当前设备温度包括进油管外壁温度T0、回油管外壁温度T1和冷却油箱温度Ta。本实施例通过在进油管外壁、回油管外壁以及冷却油箱设置温度传感器来实时采集相应位置的温度，并将温度值回传给控制装置。
S5：根据冷却器组油泵的当前设备温度确定油泵电机的频率变化指令，并将所述频率变化指令发送给所述油泵电机以控制所述油泵电机带动所述油泵运转。
具体的，油泵电机的频率变化指令为：以Δf为增量，每1秒频率增加Δf，其中：
Δf＝(T0+T1)/Ta*f1。
油泵电机根据频率变化指令带动油泵启动，油泵在启动过程中增速至额定转速，能够保证变压器内部的油流稳定，从而确保强迫油循环风冷变压器的安全稳定运行。
本发明的另一个实施例中，所述S5包括：
S5’：检测冷却器组油泵的当前设备温度中的任一温度每变化1℃，所述工作冷却器组油泵频率变化Δf。
f2＝f1+Δt×Δf，其中Δt为冷却器组油泵的当前设备温度的变化量。
S6：判断此时的油泵频率是否达到频率阈值，若是，执行S7，若否，执行S8。
若已经达到频率阈值，则不能够再以增加油泵频率的方式进行降温，若没有达到阈值，则能够继续以增加油泵频率的方式进行降温。
S7：判断此时顶层油温是否大于上限温度，且变压器是否处于过负荷或者绕组超温状态，若是，则投入所有处于自动状态的未运行的风机组，在这过程中若变压器不处于过负荷或者绕组超温状态时，则切除因绕组超温而投入的风机组，之后执行S9。
S8：对冷却器组油泵的当前设备温度进行环境温度修正，之后返回S6。
采集环境温度，用环境温度修正冷却器组油泵的当前设备温度，具体方式为：
当环境温度在第一温度范围时，冷却器组油泵的当前设备温度修正为原冷却器组油泵的当前设备温度*1.2；当环境温度在第一温度范围时，冷却器组油泵的当前设备温度修正为原冷却器组油泵的当前设备温度*1.5；当环境温度在第一温度范围时，冷却器组油泵的当前设备温度修正为原冷却器组油泵的当前设备温度*2，其中第一温度范围的最大值小于等于第二温度范围的最小值，第二温度范围的最大值小于等于第三温度范围的最小值。采用这样的方式，能够进一步突出冷却器组油泵的当前设备温度在当前温度下的温度强度，以使在步骤S6中进一步增强油泵频率。
S9：根据所述冷却器组油泵的当前设备温度以及当前启动风扇的数量，确定所述冷却器组油泵的散热功率，并对所述散热功率进行额定修正，根据所述额定修正后的散热功率确定所述冷却器的散热效率，根据修正后的冷却器散热效率与预设的散热效率下限值，输出报警信号。
具体的，冷却器组油泵的散热功率为：标准散热功率*M/[(T0+T1)/Ta]，其中，M为当前启动风扇的数量，由上式可知，当前启动风扇的数量越多，冷却器组油泵的散热功率被修正的越大，而(T0+T1)/Ta越大，冷却器组油泵的散热功率被修正的越小。
S10：根据顶层油温确定启动油泵的数量。
S11：监测环境温度，通过设置在油浸式变压器侧壁内侧的第二温度传感器进行温度检测，且在电机驱动下，第二温度传感器绕电机的输出轴转动，电机输出轴转动一周的时间为N2秒。
S12：每隔N2秒获取当前时刻的第二温度传感器检测值，通过当前时刻的第二温度传感器检测检测值在预存温度预测表中获取当前时刻之后的第一将来时间段的第一预测温度值以及所述第一将来时间段之后的第二将来时间段的第二预测温度值，获得所述第一将来时间段到所述第二将来时间段之间的预测温度变化趋势。
在本地存储空间中存储有预存温度预测表，所述预存温度预测表记录有一定时间范围内历史中任意一天任意时间段的顶层油温，例如，当前时刻是2019年2月1日18:00，则在本地存储空间中存储了2018年2月1日～2019年1月31日每天的顶层油温信息，同时，每天又以两小时为时间段被均分为12个时间段，在本地存储空间中存储了每天每一个时间段的顶层油温平均值。当第二温度传感器检测值确定后，即根据第二温度传感器检测值查找本地存储空间中该数值对应的下一时间段(即第一将来时间段)的所有温度值，并计算所述所有温度值的均值，即将该均值作为第一预测温度值，再以同样的方式，根据第一预测温度值查找本地存储空间中该数值对应的下一时间段之后的时间段(即第二将来时间段)的所有温度值，并计算这些所有温度值的均值，即将该均值作为第二预测温度值。
S13：根据预测温度变化趋势对散热功率进行额定修正。
从本地存储空间中提取第一预测温度值和第二预测温度值后，计算第一预测温度值和第二预测温度值的差值，若计算得到的差值大于5℃，则将散热功率修正为：标准散热功率*1.2，若计算得到的差值小于5℃，则将散热功率修正为：标准散热功率*0.9。
S14：判断当前预测散热功率是否足以降温，若是，执行S15，若否，执行S16。
当散热功率修正为标准散热功率*1.2，确认为当前预测散热功率足以降温。
S15：当变压器顶层油温低于油温下限时，切除累计运行时间最长的风机组，若变压器顶层油温仍低于油温下限则继续切除下一组累计运行时间最长的风机组，依次切除到最后一组风机组。
随着变压器顶层油温的降低，适度适量减少投入风机组的数量，在本实施例中，只选择用风机组进行降温，并且使用预测的散热功率进行风机组的取舍，使得风机组的取舍方法更加灵活。
S16：获取历史日期中与所述第一将来时刻相对应的第一历史时刻，基于所述第一历史时刻的第一历史负荷均值，以及所述第一历史时刻的具有所述预测温度档位的第一负荷综合影响率，以及与所述第一将来时刻所在的第一将来日期相对应的第一历史日期的所述第一历史时刻的第一历史负荷值，预测获得所述第一将来时刻对应的变压器的第一预测负荷值，之后执行S6。
对第一将来时刻的变压器负荷值的预测，应该基于历史日期中的第一历史时刻的变压器负荷值进行。历史日期为当前时刻所在日期之前的所有日期，在实际中，历史日期一般为当前时刻之前的一个时间段，例如最近三年中的所有日期。这里的历史日期不仅仅是一个时间概念，更重要的是历史日期中的每个日期的每个时刻都应该包括历史负荷值、温度档位等历史负荷相关数据，即历史日期应该是包含有历史负荷相关数据的日期。第一历史时刻为历史日期中的一个或多个时刻，并且第一历史时刻与第一将来时刻具有一定的对应关系。例如，傍晚和凌晨的变压器负荷差异显著，因此，如果第一将来时刻是傍晚时刻，则第一历史时刻不应该包括凌晨时刻，可以根据需求恰当选取第一历史时刻与第一将来时刻的对应关系。
在本发明的一个实施例中，所述S1包括：
S11’：通过变压器油箱内的第一温度传感器检测油箱内顶层油的温度。
在所述变压器油箱内壁上内设置有气缸，在气缸驱动下，第一温度传感器在油箱的顶层油面水平来回移动，气缸的活塞杆伸缩一次的时间为N1秒；第一温度传感器每一秒输出所检测的第一温度值。
在本发明的另一个实施例中，有两个第一温度传感器检测顶层油温且均被气缸驱动移动，即该两个第一温度传感器均固定于气缸的活塞杆，且该两个第一温度传感器之间的距离为60mm，从而既便于两个第一温度传感器的安装，也使二者能保持合适距离而对顶层油的不同位置进行同时检测。
S12’：若在N1秒内检测的油箱内顶层油平均温度大于预设的上限温度，控制器获取风机组所有风机的运行累计时长，投入累计停止时间最长的风机组进行降温。
投入累计停止时间最长的风机组，延时一定的时间后，检查是否有风机故障，当风机发生故障时，投入累计停止时间较长的风机组；当变压器顶层油温低于油温下限时，切除累计运行时间最长的风机组，延时一定的时间，若变压器顶层油温仍低于油温下限则继续切除下一组累计运行时间最长的风冷装置，依次切除到最后一组风冷装置。根据变压器上层油温自动控制风机的投入，实现风机的节能运行。
在本发明的一个实施例中，所述S10包括：
S101：检测顶层油温，当所述顶层油温在温度区间(T1′，T1′+n1ΔT1)时，启动n1组油泵，其中，T1′表示第一温度阈值，ΔT1表示设定的第一升温值，n1表示正整数。
S102：每过X秒，分别算出前x秒内统计的所有第一顶层油温值和第二顶层油温值的均值，算出的第一顶层油温值均值和第二顶层油温值的均值分别记为第一计算值和第二计算值。
S103：当所述第一计算值和第二计算值的均值在温度区间(T1′，T1′+n2ΔT2)时，启动n2组油泵，其中，T1′表示第一温度阈值，ΔT2表示设定的第二温升且ΔT2<ΔT1，n2表示正整数。
S104：第二计算值与预先设定的最高允许油温值相比较，若超过最高允许油温值，则输出油温异常信号。
本发明还提供了一种变压器，所述变压器使用前述的变压器温度控制方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。