关键词：强迫油循环风冷；变压器；调控技术；温度；负荷变化
引言
在“十三五”期间，在以国网公司智能电网发展目标为指导思想，以服务坚强智能电网安全运行为目标，不断推进大运行建设深化完善。随着各项工作的不断深入，充分发挥监控对于设备和电网安全稳定运行的重要作用，设备监控业务对设备监控的技术专业化水平提出了更高的技术要求，为确保设备和电网安全可靠运行提供技术支持。当前，电网远方遥控技术的使用已十分普遍，绝大部分的变电站都实现了无人值班的运行方式。变电站的监控工作由分散的站端监控集中到监控中心监控，由监控人员通过调度自动化主站系统经变电站站端远动系统对变电站实施远程监视及控制。变压器的冷却器控制仍然由现场逻辑电路的方式实现，模式固化导致变压器油温不能控制在合理范围内，因环境温度骤降或骤升，而变电站运行人员不能及时到站切换冷却器，以及定期的切换试验导致运维人员工作压力大。通过本系统建设，实现了已调度端AOC系统为运行大脑，对所集中监控的变压器冷却器系统进行自动控制，同时优化控制策略，使变压器的油温能够基本在合理范围内运行，已达到节能及提高变压器运行寿命的目的。
1.设计思路
1.1现有冷却器控制系统研究
现有强迫油循环风冷变压器的冷却器控制系统多为逻辑电路或PLC电路组成，主要功能有自动和手动模式。
（1）主要实现了以下功能：
1）变压器油温在大于辅助冷却器启动温度时会投入辅助冷却器，在低于辅助冷却器返回温度时会退出辅助冷却器；
2）在变压器负荷高于辅助冷却器启动条件时会投入辅助冷却器，在负荷低于辅助冷却器返回条件时会退出辅助冷却器；
3）当辅助或工作冷却器故障时会启动备用冷却器；
4）当冷却器工作电源I故障或失压时会自动切换至工作电源II；
5）PLC冷却器控制系统会实现定期切换功能，即根据设定的周期对相关冷却器的工作模式进行切换，以达到冷却器定期切换的目的；
6）当冷却器的两路工作电源全部失去或变压器所有冷却器均停运时，冷却器全停跳闸开始计时，按变压器油温大于75℃计时25分钟变压器跳闸，或小于75℃计时1小时变压器跳闸。
（2）缺点分析：
1）变压器在高温环境及高负荷运行时，备用冷却器无法自动启动，不能达到利用现有条件降低变压器油温的目的，导致因油温高而降低变压器的寿命；
2）变压器在低温环境及低负荷运行时，工作冷却器仍然运行，导致变压器油温持续下降，最终导致变压器油温低至粘稠状态，降低了变压器油的品质，并因油粘稠导致潜油泵故障告警；
3）变压器在低温、低负荷运行时，工作冷却器的无用功导致电力资源的浪费，降低了变压器运行的经济效益；
4）不能实现变压器冷却系统的自动智能控制以及远方控制，不适应现代电网发展需要；
5）变压器的定期切换试验使变电运维人员增加了工作量，并且切换时存在一定安全风险。
1.2设计目标
在强迫油循环风冷变压器的冷却器控制回路内增加控制继电器，利用现有调控资源，通过变电站测控装置，实现调度端对变压器冷却器的控制。调度端通过变压器冷却器自动控制（以下简称AOC）系统，实现对变压器冷却器的智能控制，以达到变压器油温维持在合理范围的目的，并在低温、低负荷的情况下对冷却系统的运行状态进行全停控制，在高温、高负荷的情况下，全开所有冷却器，保证变压器油温在理想区间下运行，实现对变压器的风冷系统自动智能控制的目的。
1.3设计要求
（1）变压器冷却器控制回路要求
1）增加冷却器控制模式，按远近控回路设计要求，在近控状态下，实行原有现场冷却器控制回路进行冷却器的投退，在远控模式下，由调度主站AOC系统进行自动控制；
2）远控回路应独立于近控模式，在AOC系统自动控制时，近控模式回路应无电或全部闭锁；
3）AOC系统控制回路应能对冷却器系统的潜油泵和风扇进行独立控制，并应将潜油泵及风扇的运行状态上传至调度主站；
4）变压器油温及绕组温度遥测值应能正确上传至调度主站；
5）在远控模式下，当环境温度低于0℃，变压器所有风扇停运时，不应启动冷却器全停跳闸计时回路；
（2）AOC系统要求
1）要求系统采集变压器冷却器的风扇及潜油泵的运行状态；
2）要求系统采集变压器有功及电流值；
3）要求系统能够根据变压器油温、环境温度、变压器负载情况进行冷却器的智能控制；
4）在环境温度低于5℃时，变压器负载率低于20%（此为经验值，系统建设后可根据实际情况调整）时，AOC应能控制所有风扇全停，并保证1-2组潜油泵运转；
5）当环境温度高于30℃，主变负载率高于80%（此为经验值，系统建设后可根据实际情况调整）时，AOC应能控制变压器所有风扇及潜油泵全开；
6）当某组冷却器故障告警时，AOC应能自动闭锁相关冷却器不投入；
7）当正常运行时，所有冷却器全停或所有工作电源失去，应能及时启动冷却器全停跳闸计时，按变压器油温大于75℃计时25分钟变压器跳闸，或小于75℃计时1小时变压器跳闸。
8）AOC连续投退冷却器时，每组之间投退的时间间隔应按变压器现场运行规程规定的时间进行；
9）正常运行时，AOC系统应按变压器现场运行规程规定的时间期切换冷却器工作模式，保证冷却器不存在机械疲劳现象；
2.AOC系统的建设
2.1总体架构
图 1 AOC系统总体架构
（1）数据的采集
数据采集主要包括变压器每组风扇运行状态、每个潜油泵运行状态、变压器油温（应与现场温度计数量保持一致）、变压器绕组温度、变压器风冷跳闸回路状态；
（2）控制命令的下发
如上图1所示，AOC系统通过调度端前置机、调度数据网、变电站远动装置、站控层网络、测控装置对变压器的风扇、潜油泵及冷却器全停跳闸回路进行控制，达到AOC系统的控制命令下发的目的。
2.2 AOC系统功能展示
图2 AOC系统功能框架图
图2展示的为A地区XX变电站变压器冷却器运行状态及各项运行参数，其中框架图所示的内容如下：
（1）变电站
某地区变电站的名称；
（2）主变名称及参数
主要展示XX变电站的变压器名称、编号及运行参数，运行参数主要包含AOC系统逻辑判据所需参数，如油温、绕组温度、负载率等；另外可清晰展示目前AOC系统变压器冷却器运行的模式，主要有正常模式、高温模式、低温模式；此项模块可扩充，如现场冷却器运行方式，冷却器电源选择等。上图展示#1主变为正常模式，#2主变为低温模式。
（3）风扇组别
主要展示变压器每组冷却器的编号。
（4）风扇状态及油泵状态
展示了变压器冷却器的风扇及潜油泵状态，一般分为“运行”，“停运”两个状态；从上图可以看出，#1主变冷却器在正常模式下，#1、#3冷却器的风扇及潜油泵在“运行”，#2、#4冷却器的风扇及潜油泵在“停运”；#2主变冷却器在低温模式下，#1-#4冷却器的风扇均在“停运”，而#2、#4冷却器的潜油泵在“运行”，同时此项模块可通过状态按钮对每一组冷却器的风扇及潜油泵的运行状态进行控制。
（5）缺陷状态
此项主要标识变压器的某组冷却器中若存在故障，如监控员通过集中监视发现的监控缺陷及现场运行发现变压器的某组冷却器存在故障，均可人为进行缺陷状态选择，这样通过人为状态选择某组冷却器为故障状态，则AOC系统进行冷却器控制命令的下发时闭锁此组冷却器的投入。
3 总结
AOC系统的建立，以及相关的原理、功能和关键技术等方面的研究，实现了基于调度端的变压器冷却器自动控制技术，适应了现代电力系统中变电站集中监控的发展需求。该系统的开发，能够成为调度系统辅助工作的重要组成部分，减轻了变电站现场运维人员的工作压力，使电网设备更加智能、自动化程度更加深入，同时为建设变电站智能辅助系统的建设提供思路。
参考文献
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［2］王晓旭,郭亚昌,段晓晨等.新一代智能变电站辅助系统建设思路深化研究[J].山西科技,2016（06）：49-52.
［3］高志平.变压器强油风冷自动切换系统的研究[J].电力工业,2016：5-11.
论文作者:杨宏
论文发表刊物:《中国电业》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/11
标签：冷却器论文; 变压器论文; 系统论文; 变电站论文; 油泵论文; 风扇论文; 回路论文; 《中国电业》2019年第16期论文;