220kV及以上電壓等級變壓器冷卻系統(tǒng)高效節(jié)能控制研究

孫洪巖，田雨潔

摘 要：采用變頻技術(shù)，實現(xiàn)控制、調(diào)整變壓器冷卻系統(tǒng)輸出功率，盡可能與變壓器總損耗相等，同時結(jié)合變壓器上層油溫和外部環(huán)境氣溫的反饋，以變壓器頂層油溫及負荷等參數(shù)作為被控量，使變壓器冷卻控制水平得到顯著提高，避免變壓器冷卻器長期無效運行，從而達到節(jié)能降耗、減少設(shè)備檢修周期、改善生產(chǎn)運行環(huán)境，延長設(shè)備使用壽命之目的。

關(guān)鍵詞：變壓器冷卻系統(tǒng)；冷卻裝置；變壓器頂層油溫；負荷電流信號

0 引言

隨著電網(wǎng)智能化水平不斷提高，電網(wǎng)中的變壓器總?cè)萘考哼_到發(fā)電總?cè)萘康?-10倍，對變壓器繞組溫度實施降溫控制是極其必要的。

1 正文

大型變壓器冷卻系統(tǒng)改造升級是電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢.利用變頻技術(shù)及可編程控制器實現(xiàn)對大型變壓器冷卻裝置自動控制，能使變壓器溫度在不同環(huán)境溫度、不同負載條件下，控制在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，避免變壓器冷卻器長期無效運行，從而達到節(jié)能降耗、減少設(shè)備檢修周期、改善生產(chǎn)運行環(huán)境，延長設(shè)備使用壽命之目的。

2 項目研究內(nèi)容的原理簡述

（1）電力變壓器冷卻器全自動PLC變頻控制的研究

采用變頻技術(shù)，實現(xiàn)控制、調(diào)整變壓器冷卻系統(tǒng)輸出功率，盡可能與變壓器總損耗相等，同時結(jié)合變壓器上層油溫和外部環(huán)境氣溫的反饋，以變壓器頂層油溫及負荷等參數(shù)作為被控量，使變壓器冷卻控制水平得到顯著提高，避免變壓器冷卻器長期無效運行，從而達到節(jié)能降耗、減少設(shè)備檢修周期、改善生產(chǎn)運行環(huán)境，延長設(shè)備使用壽命之目的。

（2）應(yīng)用PLC實現(xiàn)變壓器冷卻系統(tǒng)Fuzzy控制的研究

采用變頻器對冷卻系統(tǒng)實施有效控制，通過PLC采集變壓器上層油溫和負荷電流信號，經(jīng)過Fuzzy程序運算后，變頻器冷卻系統(tǒng)對風(fēng)機進行自動調(diào)速，使變壓器的損耗發(fā)熱與冷卻器散熱始終達到最佳平衡狀態(tài)。

目前，大型變壓器應(yīng)用的強迫油循環(huán)風(fēng)冷電力變壓器的控制裝置，均采用傳統(tǒng)的繼電器單元控制模式。通過溫度控制器的機械觸點的開閉驅(qū)動交流接觸器，實現(xiàn)各組冷卻器的投入和退出。

常規(guī)PID 控制的理論基礎(chǔ)是利用變壓器實際頂層溫度與溫度偏差作為控制變壓器冷卻系統(tǒng)的依據(jù)，積分環(huán)節(jié)可以增加控制穩(wěn)定性，微分環(huán)節(jié)可以增加控制靈敏度，確保最佳設(shè)定值。誤差量是設(shè)定值，難以反映負荷不斷變化，負荷變化超出設(shè)定值時，單純采用PID 控制技術(shù)很難適難以適應(yīng)負荷變化。模糊控制器（Fuzzy）具有良好的控制精度和自適應(yīng)性。

在常規(guī)PID 控制的基礎(chǔ)上聯(lián)入模糊控制器Fuzzy，使之構(gòu)成Fuzzy與PID的復(fù)合控制，輸入的數(shù)據(jù)是變壓器最頂層的油溫和預(yù)設(shè)溫度的偏差、變壓器負荷電流I和油溫偏差變化率C，輸出量為冷卻器頻率F。利用PID 的積分控制消除穩(wěn)態(tài)誤差，利用PID 的常規(guī)控制消除穩(wěn)態(tài)誤差，利用PID 的比例控制有效提高動態(tài)響應(yīng)速度等，經(jīng)過Fuzzy的模糊運算與模糊判斷，最終確定動態(tài)變化，F(xiàn)uzzy與PID復(fù)合控制改善了Fuzzy 控制的穩(wěn)定性能，進一步提高變壓器冷卻系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和節(jié)能效果，這在智能電網(wǎng)變壓器冷卻系統(tǒng)控制中達到了技術(shù)先進水平。

因此，在常規(guī)PID控制的基礎(chǔ)上引入Fuzzy模糊控制構(gòu)成Fuzzy-PID復(fù)合控制，利用PID的比例控制提高動態(tài)響應(yīng)速度和積分控制消除穩(wěn)態(tài)誤差，從而改善Fuzzy控制的穩(wěn)態(tài)性能，采用這種復(fù)合控制方法調(diào)節(jié)冷卻電機的轉(zhuǎn)速從而高精度的保證變壓器發(fā)熱與散熱的實時平衡，延長變壓器的使用壽命，同時大大降低了變電所的所用電。

3 結(jié)論

改造后的變壓器冷卻系統(tǒng)的優(yōu)越性如下：①冷卻器控制實現(xiàn)了自動適應(yīng)、跟隨、智能化控制、無級調(diào)速.②變壓器冷卻器平穩(wěn)啟動，消除啟動時油流涌動和沖擊電流現(xiàn)象，確保了變壓器的正常運行.③延長冷卻系統(tǒng)壽命，降低了使用成本.④改善了變壓器油溫平衡的狀況，減少油流靜電事故的發(fā)生.⑤智能化的變壓器冷卻器控制系統(tǒng)可以節(jié)能20%～60%，并大大降低了噪聲。

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