CN203433387U - 一种pid变频调速冷却控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PID变频调速冷却控制系统，其中，所述温度传感器（6-1）测量所述变压器（7）的工作温度，所述电流传感器（6-2）测量所述变压器（7）的工作电流；所述温度传感器（6-1）与所述温度变送器（5-1）相连接，所述电流传感器（6-2）与所述电流变送器（5-2）相连接，所述温度变送器（5-1）和所述电流变送器（5-2）均与所述PID控制器（4）相连接，所述电源（1）、所述变频调速器（2）和所述冷却风机（3）依次相连，所述PID控制器（4）与所述变频调速器（2）相连接，从而所述PID控制器（4）根据所述变压器（7）的所述工作温度和所述工作电流调节所述变频调速器（2）的输出功率，进而调节所述冷却风机（3）的转速。

Description

一种PID变频调速冷却控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种冷却控制系统，尤其涉及一种PID变频调速冷却控制系统。

背景技术

现有技术中，对35-500kV变电站中电力变压器的冷却电机没有调速功能：当变压器温度高的时候，冷却电机会即时启动；当变压器温度达到或低于设定值时，冷却风机则会停止运行，这样不仅缩短了风机的使用寿命，而且耗电较大，无形之中增加了企业的生产成本。

因此，希望提供一种能够降低企业生产成本的冷却控制系统。

发明内容

为此，本实用新型提出了一种可以解决上述问题的至少一部分的新型PID变频调速冷却控制系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种PID变频调速冷却控制系统，包括电源、冷却风机，其特征在于：进一步包括变频调速器、PID控制器、温度变送器、温度传感器、电流变送器和电流传感器，

其中，所述温度传感器测量变压器的工作温度，所述电流传感器测量所述变压器的工作电流；

所述温度传感器与所述温度变送器相连接，所述电流传感器与所述电流变送器相连接，所述温度变送器和所述电流变送器均与所述PID控制器相连接，

所述电源、所述变频调速器和所述冷却风机依次相连，所述PID控制器与所述变频调速器相连接，从而所述PID控制器根据所述变压器的所述工作温度和所述工作电流调节所述变频调速器的输出功率，进而调节所述冷却风机的转速。

可选地，根据本实用新型的一个实施方式，其特征在于：所述电源进一步包括直流电源、第一交流电源和第二交流电源，

所述PID变频调速冷却控制系统进一步包括三电源切换器，

所述三电源切换器的一端分别与所述直流电源、所述第一交流电源和所述第二交流电源相连接，另一端与所述变频调速器相连接。

可选地，根据本实用新型的一个实施方式，其特征在于：所述冷却风机进一步包括第一冷却风机、第二冷却风机、第三冷却风机和第四冷却风机。

可选地，根据本实用新型的一个实施方式，其特征在于：所述PID变频调速冷却控制系统进一步包括与所述第一冷却风机相连接的第一电机保护器、与所述第二冷却风机相连接的第二电机保护器、与所述第三冷却风机相连接的第三电机保护器以及与所述第四冷却风机相连接的第四电机保护器。

本实用新型提供的PID变频调速冷却控制系统至少能够减少电能消耗，并降低企业的生产成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一种PID变频调速冷却控制系统的结构示意图；以及

图2示出了根据本实用新型的一种优选实施方式的PID变频调速冷却控制系统的结构示意图。

其中：电源1、变频调速器2、冷却风机3、PID控制器4、温度变送器5-1、温度传感器6-1、电流变送器5-2、电流传感器6-2。

具体实施方式

本实用新型提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本实用新型的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本实用新型的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本实用新型范围的限制。

如图1所示的根据本实用新型的一种PID变频调速冷却控制系统的结构示意图，一种PID变频调速冷却控制系统，包括电源1、冷却风机3，其特征在于：进一步包括变频调速器2、PID控制器4、温度变送器5-1、温度传感器6-1、电流变送器5-2和电流传感器6-2，

其中，所述温度传感器6-1测量所述变压器7的工作温度，所述电流传感器6-2测量所述变压器7的工作电流；

所述温度传感器6-1与所述温度变送器5-1相连接，所述电流传感器6-2与所述电流变送器5-2相连接，所述温度变送器5-1和所述电流变送器5-2均与所述PID控制器4相连接，

所述电源1、所述变频调速器2和所述冷却风机3依次相连，所述PID控制器4与所述变频调速器2相连接，从而所述PID控制器4根据所述变压器7的所述工作温度和所述工作电流调节所述变频调速器2的输出功率，进而调节所述冷却风机3的转速。

变频调速器是把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

PID控制器（Proportion Integration Differentiation.比例-积分-微分控制器），由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。

PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同，PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。

变送器（transmitter）是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号（或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源）的转换器。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。变送器的种类很多，用在工控仪表上面的变送器主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器、电流变送器、电压变送器等等。

温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

电流传感器是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

现有技术中，对35-500kV变电站中电力变压器的冷却电机没有调速功能：当变压器温度高的时候，冷却电机会即时启动；当变压器温度低于设定值时，冷却风机则会停止运行，这样不仅缩短了风机的使用寿命，而且耗电较大，无形之中增加了企业的生产成本。本发明提供的PID变频调速冷却控制系统能够根据变压器7的工作温度和工作电流，实时调节所述冷却风机3的转速，从而避免了冷却风机骤然开启或骤然停止所述带来的大幅耗电，同时也降低了对冷却风机的损耗，从而延长了冷却风机的使用寿命。

以下结合附图对本实用新型作进一步地解释：

如图1所示，一种PID变频调速冷却控制系统，包括电源1、冷却风机3，其特征在于：进一步包括变频调速器2、PID控制器4、温度变送器5-1、温度传感器6-1、电流变送器5-2和电流传感器6-2，

其中，所述温度传感器6-1测量所述变压器7的工作温度，所述电流传感器6-2测量所述变压器7的工作电流；

所述温度传感器6-1与所述温度变送器5-1相连接，所述电流传感器6-2与所述电流变送器5-2相连接，所述温度变送器5-1和所述电流变送器5-2均与所述PID控制器4相连接，

所述电源1、所述变频调速器2和所述冷却风机3依次相连，所述PID控制器4与所述变频调速器2相连接，从而所述PID控制器4根据所述变压器7的所述工作温度和所述工作电流调节所述变频调速器2的输出功率，进而调节所述冷却风机3的转速。

为了进一步优化本实用新型的技术方案，如图2所示，所述电源1进一步包括直流电源、第一交流电源和第二交流电源，所述PID变频调速冷却控制系统进一步包括三电源切换器，所述三电源切换器的一端分别与所述直流电源、所述第一交流电源和所述第二交流电源相连接，另一端与所述变频调速器2相连接。此方案的优点在于采用三路电源供电，两路交流，一路直流供电，自动/手动切换。任一路电源正常都能保证主变冷却系统正常工作，从而提高了所述PID变频调速冷却控制系统的可靠性。

为了节约能源、降低企业的生产成本，本发明提供的实用新型中，所述冷却风机3进一步包括第一冷却风机、第二冷却风机、第三冷却风机和第四冷却风机。这一方案的优点还在于，当某一冷却风机出现故障时，有备用风机来替代，从而保证所述PID变频调速冷却控制系统的正常运行。

所述PID变频调速冷却控制系统进一步包括与所述第一冷却风机相连接的第一电机保护器、与所述第二冷却风机相连接的第二电机保护器、与所述第三冷却风机相连接的第三电机保护器以及与所述第四冷却风机相连接的第四电机保护器。电机保护器的作用是给电机全面的保护，在电机出现过载、缺相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、轴承磨损、定转子偏心时，予以报警或保护的装置。

电机保护器的常见类型有：

热继电器：普通小容量交流电机，工作条件良好，不存在频繁启动等恶劣工况的场合。

电子型：检测三相电流值，整定电流值采用电位器或拔码开关，电路一般采用模拟式，采用反时限或定时限工作特性。保护功能包括过载、缺相、堵转等，故障类型采用指示灯显示，运行电量采用数码管显示。

智能型：检测三相电流值，保护器使用单片机，实现电机智能化综合保护，集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定，通过操作面板按钮来操作，用户可以根据电机具体情况在现场对各种参数修正设定；采用数码管作为显示窗口，或采用大屏幕液晶显示，能支持多种通讯协议，如ModBUS、ProfiBUS等，价格相对较高，用于较重要场合；目前高压电机保护均采用智能型保护装置。

热保护型：在电机中埋入热元件，根据电动机绕组的温度进行保护，保护效果好；但电机容量较大时，需与电流监测型配合使用，避免电机堵转时温度急剧上升时，由于测温元件的滞后性，导致电机绕组受损。

磁场温度检测型：在电机中埋入磁场检测线圈和测温元件，根据电机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护，主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测，保护功能完善，缺点是需在电机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。

优选地，本实用新型选用智能型电机保护器，以实现本实用新型提供的PID变频调速冷却控制系统智能化运行。

为了使本实用新型提供的PID变频调速冷却控制系统更加符合智能化、现代化的要求，并实现远程监测与控制，同时提高本控制系统的可靠性，优选地，所述PID变频调速冷却控制系统进一步包括可编程控制器，所述可编程控制器分别与所述温度变送器5-1所述电流变送器5-2、所述PID控制器4、所述三电源切换器、所述第一电机保护器、所述第二电机保护器、所述第三电机保护器和所述第四电机保护器相连接。

可编程控制器即可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

为保证在所述变频调速器2发生故障时，冷却电机正常使用，变压器能安全运行，优选地，所述PID变频调速冷却控制系统进一步包括旁路系统，所述旁路系统的一端与所述三电源切换器相连接，另一端分别与所述第一电机保护器、所述第二电机保护器、所述第三电机保护器和所述第四电机保护器相连接。更优选的，所述旁路系统还与所述可编程控制器相连接，从而起到远程控制旁路系统运行的作用。其中，所述旁路系统指在变频调速器发生故障的情况下，能够起到代替作用，使得整个冷却控制系统正常运行的设备。

另外，在附图2中，主变温度信号指温度传感器测得的变压器的温度，主变电流信号时指电流传感器测得的所述变压器的电流，上述温度和电流都分别经由温度变送器和电流变送器转换为标准电压或电流信号，而后反馈给所述PID控制器。

综上所述，本发明的主要用于35-500kV变电站中主变冷却电机的控制与保护。其主要特点有：

高可靠性：采用三路电源供电，两路交流，一路直流供电，自动/手动切换。任一路电源正常都能保证主变冷却系统正常工作。

主变温度控制更精确：主变温度、电流信号经采样变送后，送到智能PID控制器，经计算后输出直流0-5V（与主变温度及电流信号成正比）。

控制变频调速器，使主变风机的转速从零到额定转速之间实时跟踪主变温度及电流变化，做到A主变温度或电流越高，风机转速越高B主变温度或电流上升率越高，风机转速越高C主变温度或电流长时间处在高位时，风机转速越高，从而精确控制主变工作温度的要求。

节能：能减少主变风机消耗的电能。

检修维护方便：带自动旁路运行功能，在故障或检修时能自动或手动切换到旁路运行，方便检修及使可靠性增加。

智能型：带通信功能，通讯距离≤1200m。可以把主变温度，电流，各风机的启动，停止，工作电流，电压，转速等开关量及模拟量上传到后台机，方便实现监控功能。

电机保护更加完善，避免了烧电机。采用微电脑型电机保护器，具有RS485通讯接口，可实现远程通讯。通讯距离≤1200m。电机保护有保护功能：过流、欠流、堵转、三相电流不平衡、断相、过压、欠压、漏电、短路等故障保护。此外还有设定功能：可现场设定额定电流值、起动时间、过压值、欠压值、欠流值、过流动作时间、堵转电流对额定电流的倍数、漏电电流值、通讯地址号、三相电流不平衡白分比。

箱体采用不锈钢制作，使用寿命长，耐腐蚀。外壳防护等级IP44。

箱内主要电器元件微型断路器，交流接触器，变频器，电机保护器，PLC，PID调节器均采用进口产品或同等质量的国产（合资）优质产品。

值得注意的是，本实用新型中所述电源1、变频调速器2、冷却风机3、PID控制器4、温度变送器5-1、温度传感器6-1、电流变送器5-2和电流传感器6-2、可编程控制器等元件或设备，既包括现有技术提供的也包括未来技术提供的。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (4)

1.一种PID变频调速冷却控制系统，包括电源（1）、冷却风机（3），其特征在于：进一步包括变频调速器（2）、PID控制器（4）、温度变送器（5-1）、温度传感器（6-1）、电流变送器（5-2）和电流传感器（6-2），

其中，所述温度传感器（6-1）测量变压器（7）的工作温度，所述电流传感器（6-2）测量所述变压器（7）的工作电流；

所述温度传感器（6-1）与所述温度变送器（5-1）相连接，所述电流传感器（6-2）与所述电流变送器（5-2）相连接，所述温度变送器（5-1）和所述电流变送器（5-2）均与所述PID控制器（4）相连接，

所述电源（1）、所述变频调速器（2）和所述冷却风机（3）依次相连，所述PID控制器（4）与所述变频调速器（2）相连接，从而所述PID控制器（4）根据所述变压器（7）的所述工作温度和所述工作电流调节所述变频调速器（2）的输出功率，进而调节所述冷却风机（3）的转速。

2.根据权利要求1所述的PID变频调速冷却控制系统，其特征在于：所述电源（1）进一步包括直流电源、第一交流电源和第二交流电源，

所述PID变频调速冷却控制系统进一步包括三电源切换器，

所述三电源切换器的一端分别与所述直流电源、所述第一交流电源和所述第二交流电源相连接，另一端与所述变频调速器（2）相连接。

3.根据权利要求2所述的PID变频调速冷却控制系统，其特征在于：所述冷却风机（3）进一步包括第一冷却风机、第二冷却风机、第三冷却风机和第四冷却风机。

4.根据权利要求3所述的PID变频调速冷却控制系统，其特征在于：所述PID变频调速冷却控制系统进一步包括与所述第一冷却风机相连接的第一电机保护器、与所述第二冷却风机相连接的第二电机保护器、与所述第三冷却风机相连接的第三电机保护器以及与所述第四冷却风机相连接的第四电机保护器。

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