[發明專利]用于控制電力設備的冷卻系統的方法和系統

有效

• 申請號: 201680071111.9
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN108292559B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 陳瑤;陳妮亞;于蓉蓉
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H01F27/08
• 分類號: H01F27/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝;范懷志

提供了一種用于控制電力設備的冷卻系統的方法和使用該方法的系統。該方法包括以下步驟：獲取第一和第二數據集，第一和第二數據集分別表示在歷史記錄中的第一和之后的第二負載周期的一系列時間間隔處特定于電力設備及其冷卻系統的運行成本相關參數；分別鑒于由第一和第二數據集表示的參數，建立第三和第四數據集，第三和第四數據集分別表示在第一和第二負載周期的一系列時間間隔處的冷卻系統的最佳冷卻能力參數；建立表示在關于第一和第二負載周期所建立的冷卻能力參數之間的冷卻能力參數差異的第五數據集；通過使用冷卻能力參數差異建立第六數據集；以及控制冷卻系統在當前負載周期的一系列時間間隔處按照由第六數據集表示的冷卻能力參數運行。

技術領域

本發明涉及電力設備的溫度控制，并且更具體地涉及通過數字數據處理來控制電力設備的溫度。

背景技術

例如，電力設備可以是電力變壓器、電機等，其損耗隨其負載水平而變化，并且其大部分損耗轉化為熱量。由于功率額定值較高，電力設備通常通過強制風冷、強制油冷、水冷或者它們的組合來冷卻。因此，電力設備需要冷卻系統，該冷卻系統例如可以是布置至少一個風扇或鼓風機，以泵送冷卻空氣或諸如油和水的液體冷卻劑。減慢或加快冷卻系統以使電力設備的溫度保持在預定范圍內的做法是常見的，并且有許多技術可以實現這一點。

電力設備的運行效率受到多個參數的影響，例如與功率損耗、壽命損耗和噪聲降低相關的成本。為了將優化電力設備的運行效率作為基于優化設計的目標，這些參數必須在互相沖突的約束條件下進行調整。例如，通常較低的繞組溫度導致較少的繞組銅損。但同時，冷卻系統的功耗會更高，考慮到電力設備繞組和冷卻系統自身，這意味著整體效率可能不太理想。除了效率之外，繞組溫度的變化也是影響電力設備生命周期的一個關鍵因素。溫度變化越頻繁，電力設備的老化越快。這樣電力設備的效率可能會得到優化，但是代價是使用壽命將會縮短。對于在市區運行的電力設備，噪聲水平也是需要考慮的一個重要標準，以便于減少對周邊居民尤其是在夜間的影響。

已經開發了一種變速冷卻系統控制器，旨在優化電力變壓器的運行效率。在專利WO 2015/058354中描述了一個示例。其中已經公開了考慮到其功率損耗、壽命損耗和噪聲對變壓器冷卻控制的限制來進行目標優化的構思。該解決方案涉及預處理用戶輸入的初始數據；收集在線數據，并基于根據針對時間間隔指定的標準的定量模型，計算優化的控制指令，以滿足變壓器損耗、上層油溫變化和噪聲的要求；以及通過控制可控開關和/或向啟動冷卻系統的變頻驅動器發送控制命令來執行控制動作。這種解決方案通過考慮到變壓器的銅損、電機風扇功耗和變頻驅動器速度調節進行冷卻控制來提高變壓器的運行效率。利用這種途徑，計算機可用于在較低變頻驅動器資本投入的情況下以有效的方式搜索最佳冷卻控制以選擇性地實現電機風扇負載的速度調節。

根據專利WO 2015/058354所描述的定量模型，其優化的準則的目標涉及在由負載周期組成的多個連續時間間隔中的特定時間間隔內的電力變壓器運行效率。負載周期可以是一段時間，在這段時間中，電力設備的負載水平以基本循環的方式出現，例如24小時。負載周期可以分成幾個等長或者不等長的時間單元，例如24個時間間隔，每個時間間隔持續一個小時。這種定量模型僅分別根據每個時間間隔來預測電力變壓器的運行效率。然而，由于涉及之前的時間間隔的響應量將對后續時間間隔產生影響，因此基于定量模型的單獨優化設計可能不足以滿足關于電力設備的負載周期的運行效率目標的最佳準則。例如，時間間隔n處的冷卻優化可能導致時間間隔n+1處的初始溫度更高。就計算涉及在起始時間間隔n之后的負載周期的時間間隔的響應量而言，這種溫度差異將逐步累加，這將逐漸增加變壓器的功率損耗和壽命損耗。因此，即使根據每個時間間隔的優化算法可以在每個時間間隔達到最佳結果，但對于整個負載周期來說不一定是最佳的。

發明內容