河北工业大学硕士学位论文大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计姓名：李冬梅申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：毛一之2010-12河北工业大学硕士学位论文大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计摘要电力变压器作为电力系统和广大企业用户广泛应用的电气设备，在联络电网，电力的输送、分配和使用过程中发挥着核心关键作用，而变压器风冷控制系统则是保证其安全正常运行的重要部分。
传统的变压器风冷装置，由于控制系统主要由机械触点逻辑电路实现，安全隐患多，自动化程度低，不能适应当今无人值守变电站的需要，因此新的控制系统的设计方案势在必行。
本文针对传统变压器风冷控制系统存在的控制回路复杂、可靠性低、风机的保护方式简单、控制误差大、故障率高、维护工作量大、无法实现远程通讯等问题，经过多方面的技术分析和调研，设计开发了以单片机为核心的变压器风冷控制系统，该系统充分利用软件资源，在保证控制系统可靠性的基础上尽量简化装置的硬件电路，彻底摒弃继电器逻辑处理方式，完善了变压器风冷控制系统的功能。
系统以变压器顶层油温及负荷等参数作为被控量，采用具有延迟裕度的投、切温度阈值的控制策略和按风机累计运行时间自动均衡投切风机的控制方法来实现风机的自动控制。
另外，主回路选用无触点交流固态继电器代替交流接触器控制风冷装置的投切。
固态继电器关断速度快，避免因触点烧坏而导致风机停运。
该系统可克服传统变压器风冷控制系统逻辑控制功能低下、不便扩展、易发生接触不良等弊端，其功能完善、易于扩展、便于维护、运行安全可靠，实现了风冷控制系统的自动化控制，是传统变压器风冷控制系统的理想替代产品，具有工程应用价值。
关键词: 变压器，单片机，风冷系统，自动控制i大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计iiDESIGN ON AIR COOLING CONTROL SYSTEM OF LARGE FORCED-OIL TRANSFORMERABSTRACTAs electrical equipment, power transformer is widely used in power systems and enterpriseusers. It contacts network, converts the power supply network voltage to voltage that electrical equipments or devices can use directly and plays a key role in power transmission, distribution and use process. Transformer cooling control system is an important part to ensure its safety of normal operation. The traditional transformer cooling control system, due to the control system consisting of logic circuit of mechanical contacts,high security hidden hazards, low automatization, cannot adapt to the needs of today's unattended substation, so the new control system design is imperative. For the existing transformer cooling control system has many shortcomings, such as the complicated system control circuit, the low reliability, protection methods of fan being so simple, large control error, high fault rate, massive maintenance work and no method to realize remote communication, this paper develops a novel intelligent transformer cooling control system based on the center of microprocessor through all-round technology analysis and research. This system has full use of software resources, while ensuring the reliability of control system based on the hardware circuit as simply device , completely abandon the relay logic approach, improved the function transformer cooling control system. Transformer top oil temperature and system load and other parameters as the amount charged, by a margin of the vote delay, cutting the temperature threshold of the control strategies and the cumulative time fan automatically balanced by switching the fans control method to achieve automatic control of fans.河北工业大学硕士学位论文In addition, the main circuit uses non-contract AC solid-state relay (SSR) to control fans’ input and cut off instead of A.C. contactor. SSR has high switching off speed avoiding contract burned to shut down fans. This system can overcome the defects of traditional transformer cooling control system, such as logic control dysfunction, inconvenience expansion, poor contact and so prone to abuse. As its comprehensive functions, easy expansion, easy maintenance, safe and reliable operation, it achieves automatic control of air cooling system. So it is the ideal alternative of traditional transformer cooling control system with engineering applications value.KEY WORDS: transformer, single-chip microcomputer, air-cooled system, automatic controliii河北工业大学硕士学位论文第一章 绪论§1-1选题的背景及其意义电力变压器作为电力系统和广大企业用户广泛应用的电气设备，在联络电网，电力的输送、分配和使用过程中发挥着核心关键作用；电力变压器在能量转换过程中的效率非常高，现在运行的电力变压器效率一般都在99%以上，但由于它应用于国计民生的各个领域，遍布城乡各个角落，数量巨多，容量巨大，本身又不是做功和能量消耗的主体，只是变化电能的参数，因此运行过程中能量损耗也就非常可观。
目前不管是安装在发电厂还是运行在变电站的大型变压器，其运行中所带负荷随时都在发生变化，尤其是发电厂的升压变压器在调峰运行时，每日所带负荷都在50%～100%之间多次变化，这使得变压器的损耗也随之发生变化，从而造成油温的不断变化；另外，不管是一年四季环境气温的变化，还是每天昼夜气温的变化，也都造成了油温的变化，变压器油温的频繁和大幅度变化，将对其安全、经济运行和使用寿命产生较大的影响，因此要给大型变压器配备强迫油循环风冷设备。
风冷设备的投切控制与保护一直是变压器制造厂和用户共同关注的问题。
目前我国大型电力变压器的风冷装置配置情况是：根据容量的大小，配置数组风冷装置，每组风冷装置由一台油泵和三到四台风机组成。
运行时一般要求一台备用(风机故障时可自动投入运行)，一台辅助(负荷电流大于70 Ie，或上层油温高于某一定值时自动投入运行)，其余所有冷却器在变压器投入运行时全部投入[1,3]。
此配置不能根据油温的变化实时调整冷却器投入组数，有不足之处。
目前国内对大型变压器强迫油循环风冷设备的控制与保护仍采用的是机电逻辑方式回路实现的，由于其逻辑电路是由各种接触器、热继电器及保险丝等器件组成的，所以在其运行过程中存在很多缺陷，如：潜油泵及冷却器风机的主回路驱动采用的是接触器，因而机械触点多，电路组成复杂，故障率高；电动机的保护方式是保险丝加热继电器，仅能对电动机提供短路及过载（缺相）保护，无法进行故障预测；控制系统采用继电器逻辑控制，自动化程度低。
基于这些原因，使得变压器在运行中可靠性降低，运行维护工作量加大。
随着电网近年来的快速发展，智能化程度的提高，无人值守变电站正在不断增多，又由于大型变压器本身价值较高，损坏后造成的影响较大，因而要求变压器风冷系统的可靠性提高并能对温度进行远距离监视，实现智能化控制[2]，而传统的风冷控制系统是不能完成的；为了克服这些缺点和不足，保证电网的安全稳定运行，保证重要设备的安全及广大用户的可靠用电，对大型变压器传统风冷控制系统进行改进是非常迫切和必要的[4-6]。
单片机又称单片微型计算机，最早应用于工业控制领域，具有适应性强、可靠性高、抗干扰能力1大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计强、功能强大、智能化、在线时间长、编程简单等优点。