快速动态响应同步调相机阶梯式外冷水温度控制方法
阅读说明：本技术 快速动态响应同步调相机阶梯式外冷水温度控制方法 (Quick dynamic response synchronous phase modifier stepped external cold water temperature control method ) 是由 张卫庆 谷兵 殳建军 高爱民 张天海 杨小龙 史毅越 李玮 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：针对配置为3台冷却塔且每台冷却塔配备1台变频冷却风机的调相机外冷水冷却系统,本发明提供一种快速动态响应同步调相机阶梯式外冷水温度控制方法,本发明可在各类分散控制系统DCS中直接通过组态方式实现,采用本发明后,三台风机依次启动,单机模式改为顺序模式,外冷水温度波动能控制在-1℃～1℃的安全区间,有效抑制了冷却风机同时启动产生的偶发性干扰,提高了外冷水温度的控制精度,并且抑制了对定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油系统的扰动,减缓了温度调阀的动作频率,延长了温度调阀的使用寿命。(The invention provides a method for controlling the temperature of the stepped external cold water of a phase modulator, which aims at the external cold water cooling system of the phase modulator which is configured with 3 cooling towers and each cooling tower is provided with 1 variable-frequency cooling fan, and the method can be directly realized in various Distributed Control Systems (DCS) in a configuration mode.)
技术领域
本发明属于热工自动控制技术领域，具体涉及一种快速动态响应同步调相机阶梯式外冷水温度控制方法。
背景技术
近年来，特高压输电系统引起了电网特性的变化。由于常规电力和电子设备响应速度慢，在故障期间无法快速为系统提供足够的无功支持，导致系统电压稳定度降低，调相机固有的无功输出特性恰好可以弥补这个缺点。因此，调相机在“大电网”时代重获启用。调相机系统的常规控制策略需要专业的运行维护队伍和更多的人力资源，而电网对旋转设备和热力系统的技术储备相对不足。为了解决上述矛盾，需要实现少人值守功能，提高调相机主辅机设备控制策略的自动化水平，在保证系统正常运行的前提下，保持系统在最优区间运行。
调相机加装工程依托于换流站或变电站，一般采用自来水冷却。调相机外冷水采用机械通风冷却塔，蒸发面积较小，自然蒸发冷却模式需要搭配强制相变吸热(通过冷却风机联动实现)才能满足全工况冷却要求。强制相变吸热模式通过联锁启动冷却风机，增加液态水相变成气态水的量来促进吸热，从而快速降低外冷水温度，短时提高外冷水冷却能力从而满足调相机热交换要求。
但是，冷却风机的频繁启动是一种偶发性的随机内部扰动，该扰动会造成外冷水温度的大幅波动，进而造成定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油温度的波动。尤其是夏季高温天气下，该扰动会造成温度调节阀开度指令的的持续大幅振荡。上述振荡从自动品质来说是不合格的，并且对于调相机定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油系统也存在不利影响。
内部冷却水、定子铁心冷却风通过与外部冷却水换热来维持其冷却能力，当调相机外冷水供水温度达到35℃时，冷却风机延时十秒变频启动，启动频率迅速拉升至30Hz，通过水汽相变模式大量吸热，外冷水温度迅速下降。当水温降到30℃时，冷却风机变频指令归零，风机延时十秒停止，水汽相变吸热模式切换为对流换热方式。当调相机在夏季高温天气运行时，外冷水温度大概率会进入30～35℃区间，常规控制方式将产生大频次的风机启停内部扰动，不利于相关设备的稳定运行。并且，常规控制方式下风机同时启动、同时停止的运行模式，不利于风机的轮询备用管理，对运行期间的正常维护造成诸多不便。
发明内容
本发明针对配置为3台冷却塔且每台冷却塔配备1台变频风机的调相机外冷水冷却系统，提供一种快速动态响应同步调相机阶梯式外冷水温度控制方法，其采用的技术方案如下：
快速动态响应同步调相机阶梯式外冷水温度控制方法，包括以下流程：
当外冷水温度大于30℃时，启动累计运行时间最短的变频冷却风机A，变频冷却风机A的温度PID值设定为30℃，变频冷却风机A根据温度PID的设定值以及实时的外冷水温度自动调节运行频率，以维持循环水温度在设定值附近；
当外冷水温度持续升高到大于32℃时，启动累计运行时间最短的变频冷却风机B，变频冷却风机B的温度PID值设定为32℃，变频冷却风机B根据温度PID的设定值以及实时的外冷水温度自动调节运行频率，以维持循环水温度在设定值附近；
当外冷水温度持续升高到大于34℃时，启动累计运行时间最短的变频冷却风机C，变频冷却风机C的温度PID值设定为34℃，变频冷却风机C根据温度PID的设定值以及实时的外冷水温度自动调节运行频率，以维持循环水温度在设定值附近；
当外冷水温度小于32℃时，若变频冷却风机C正在运行，则当其运行频率降至启动频率后，延时一定时间停止变频冷却风机C；
当外冷水温度小于30℃时，若变频冷却风机B正在运行，则当其运行频率降至启动频率后，延时一定时间停止变频冷却风机B；
当外冷水温度小于28℃时，若变频冷却风机A正在运行，则当其运行频率降至启动频率后，延时一定时间停止变频冷却风机A。
进一步地，变频冷却风机A、变频冷却风机B和变频冷却风机C的启动频率为30Hz。
进一步地，变频冷却风机A、变频冷却风机B和变频冷却风机C的停止延时为120秒。
进一步地，满足启动条件时若某台变频冷却风机故障，则直接启动下一台变频冷却风机，故障恢复后若启动条件仍满足则继续启动该变频冷却风机。
本发明可在各类分散控制系统DCS中直接通过组态方式实现，采用本发明后，三台风机依次启动，单机模式改为顺序模式，输出的线性度更好，外冷水温度波动能控制在-1℃～1℃的安全区间，有效抑制了冷却风机同时启动产生的偶发性干扰，提高了外冷水温度的控制精度，并且抑制了对定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油系统的扰动，减缓了温度调阀的动作频率，延长了温度调阀的使用寿命。
附图说明
图1为本发明方法的控制流程示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
针对配置为3台冷却塔且每台冷却塔配备1台变频冷却风机的调相机外冷水冷却系统，本发明提供一种快速动态响应同步调相机阶梯式外冷水温度控制方法。由图1可知，本发明的具体控制流程为：
(1)当外冷水温度大于30℃时，启动第一台累计运行时间最短的变频冷却风机A，启动频率为30Hz，并将变频冷却风机A的温度PID值设定为30℃，变频冷却风机A根据温度PID的设定值以及实时的外冷水温度自动调节运行频率，以维持循环水温度在设定值附近；
(2)当外冷水温度持续升高到大于32℃时，启动第二台累计运行时间最短的变频冷却风机B，启动频率为30Hz，并将变频冷却风机B的温度PID值设定为32℃，变频冷却风机B根据温度PID的设定值以及实时的外冷水温度自动调节运行频率，以维持循环水温度在设定值附近；
(3)当外冷水温度持续升高到大于34℃时，启动第三台累计运行时间最短的变频冷却风机C，启动频率为30Hz，并将变频冷却风机C的温度PID值设定为34℃，变频冷却风机C根据温度PID的设定值以及实时的外冷水温度自动调节运行频率，以维持循环水温度在设定值附近；
(4)当外冷水温度小于32℃时，若变频冷却风机C正在运行，则当其运行频率降至启动频率后，延时120秒停止变频冷却风机C；
(5)当外冷水温度小于30℃时，若变频冷却风机B正在运行，则当其运行频率降至启动频率后，延时120秒停止变频冷却风机B；
(6)当外冷水温度小于28℃时，若变频冷却风机A正在运行，则当其运行频率降至启动频率后，延时120秒停止变频冷却风机A。
变频冷却风机的启停遵循轮循启停机制，即先启动累计运行时间短的风机，先停止累计运行时间长的风机。首次启动时，按照风机编号从小到大的顺序依次启动风机，若某台风机异常，直接启动下一台风机。DCS收到运行风机的变频器故障信号有效时，应发故障风机停止命令，并提示运维人员及时解决问题；风机变频器故障恢复后，若启动条件仍满足，应发送风机启动命令。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
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