[发明专利]用于控制电力设备的冷却系统的方法和系统

说明书

本发明提供用于控制电力设备的冷却系统的方法和系统。方法包括：考虑表示针对当前负荷周期的一系列时间间隔预测的电力设备的运行状况相关参数的第二数据集来获得第一数据集，第一数据集表示针对当前负荷周期的一系列时间间隔预测的电力设备及其冷却系统特定的运行成本相关参数；根据针对当前负荷周期的电力设备及其冷却系统的运行成本优化准则，建立表示在当前负荷周期的一系列时间间隔处冷却系统的冷却容量参数的第三数据集；在当前负荷周期中，控制冷却系统以由所建立的第三数据集表示的在一系列时间间隔处的冷却容量参数运行。通过考虑不同时间间隔之间的相关性使得冷却优化在整个负荷周期中有效，优化在下一至少一个负荷周期中的冷却容量。

技术领域

本发明涉及电力设备的温度控制，并且更具体地涉及使用数字数据处理来控制电力设备的温度。

背景技术

例如，电力设备可以是电力变压器、电机等，其损耗随其负荷水平而变化，并且其大部分损耗被转换成热量。由于功率额定值较高，通常通过强制风冷却、强制油冷却、水冷却或其组合来冷却电力变压器。因此，电力设备需要冷却系统，冷却系统例如可以是用于泵送冷却空气或液体冷却剂(如油和水)的至少一个风扇或冷却泵的布置。对冷却系统减速或加速以将电力设备的温度保持在预定范围内的做法是常见的，并且有许多技术可以实现这一点。

电力设备的运行效率受到多个参数的影响(例如，与电力损耗、寿命损失和降低噪音相关的成本)。为了优化电力设备运行效率而将其作为优化设计的目标，这些参数需要在相互冲突约束条件下进行调整。例如，通常，较低的绕组温度导致较低的绕组铜损。但是，冷却系统的功耗同时将更高，考虑到变压器绕组和冷却系统本身，这意味着整体效率可能不太理想。除了效率之外，绕组温度的变化也是影响变压器寿命周期的关键因素之一。温度变化越频繁，变压器老化越快。这可能使得变压器的效率得到优化，但是会以缩短变压器寿命为代价。对于在市区运行的变压器，为了减少对居民的影响(特别是夜间)，噪音水平也是一个重要的考虑因素。

已经开发了变速冷却系统控制器，用于优化电力变压器的运行效率。在专利WO2015/058354中公开了一个示例，其中公开了针对变压器冷却控制考虑其功率损耗、寿命损失和噪声约束的目标优化的概念。该解决方案涉及：对用户输入的初始数据进行预处理；收集在线数据，并基于根据时间间隔特定的准则的定量模型，计算优化控制指令，以满足变压器损失、顶部油温变化和噪声的要求；以及通过控制可控开关和/或向启动冷却系统的变频驱动器发送控制命令来执行控制动作。这样的解决方案通过考虑变压器铜损、马达-风扇功率消耗和变频驱动器的速度调节而执行冷却控制，而改进变压器的运行效率。通过该方法，计算机可用于搜索最佳冷却控制，从而以高效的方式选择地利用低变频驱动器投资实现针对马达-风扇负载的速度调节。

根据专利WO 2015/058354中描述的定量模型，其优化准则的目标涉及在由负荷周期组成的多个连续时间间隔的某个时间间隔中的电力变压器运行效率。负荷周期可以是一段时间，其中电力设备的负荷水平以基本循环(例如，24小时)的方式出现。负荷周期可以被划分为或者等长或者不等的若干时间单位(例如，24个时间间隔、每个时间间隔持续一个小时)。该定量模型仅分别就每个时间间隔来预测电力变压器运行效率。然而，由于先前时间间隔的感兴趣值响应将对后续产生影响，因此基于定量模型的单独优化设计可能不足以满足关于电力设备的负荷周期的运行效率目标的最佳准则。例如，时间间隔n处的冷却优化可能导致时间间隔n+1处的较高初始温度。针对关于负荷周期的初始时间间隔n后续的时间间隔的感兴趣值响应的计算，这样的温度差将逐步累积，这将逐渐增加变压器功率损耗和寿命损失。因此，即使依据每个时间间隔的优化算法在每次间隔处都能达到最佳结果，但是对于整个负荷周期不一定是最好的。

发明内容