專利名稱：用于冷卻技術(shù)設(shè)備的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制技術(shù)設(shè)備的冷卻的方法，該技術(shù)設(shè)備具有至少一 個電氣部件以及帶有至少 一個用于冷卻該電氣部件的冷卻元件的冷卻系統(tǒng)，其 中，至少 一個傳感器測量溫度和/或處于冷卻系統(tǒng)中的冷卻介質(zhì)的黏度。
背景技術(shù)：
由于在電氣部件的運行中產(chǎn)生的熱能，電氣部件(特別是油浸變壓器)的 冷卻是必要的。傳統(tǒng)地，在油冷式變壓器的情況下，使用在繞組之間經(jīng)過的冷 卻循環(huán)系統(tǒng)，冷卻介質(zhì)如冷卻油在該系統(tǒng)中循環(huán)。通過冷卻油的變熱在冷卻循 環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生熱層，使冷卻油在冷卻系統(tǒng)內(nèi)部進行循環(huán)。同時，冷卻系統(tǒng)通常與 熱交換器相連，該熱交換器將冷卻油的熱量作為冷卻媒介向周圍空氣輸出。通 過提高處于與熱交換單元有接觸的空氣量，該熱交換器通常由附加的輻射器支 持。通過協(xié)調(diào)地控制在冷卻媒介內(nèi)部附加的油泵和輻射器功率，可以提供油浸 變壓器的有效冷卻。傳統(tǒng)地以極簡單的方式實施對該由油冷卻循環(huán)、熱交換單元和輻射器組成 的冷卻系統(tǒng)的控制。在超過冷卻系統(tǒng)內(nèi)部的確定的溫度等級的情況下，接通油 泵和/或通風裝置，其中通風裝置和/或泵最大僅有三個功率等級。在超過確定 的規(guī)定的固定值情況下進行這些單元的接通。然而，在此的缺陷在于，冷卻組 合僅在較高的溫度間隔之內(nèi)被接通或斷開。這導致在冷卻系統(tǒng)內(nèi)部油位的、以 及其上連接的膨脹箱的巨大體積變化。在膨脹箱內(nèi)部的大的體積變動情況下， 出現(xiàn)所謂的變壓器的"呼吸作用"，由此由于與周圍空氣的接觸而造成在冷卻介 質(zhì)中增加的濕度。這導致冷卻液體介質(zhì)的加速老化，而且還影響作為冷卻介質(zhì) 的冷卻油的絕緣性能。傳統(tǒng)地，間接測量或確定在冷卻系統(tǒng)內(nèi)部的溫度或在變壓器內(nèi)部占主導的 溫度。在此， 一方面考慮在繞組和周圍的冷卻系統(tǒng)之間的溫度跳變，該溫度跳 變?nèi)Q于在繞組內(nèi)部的電流的。因此使用變壓器次級電流來確定繞組溫度。然后變壓器次級電流又^t入到指針式溫度計中的熱電阻，并且由此通過與變壓器 負荷相應的溫度顯示起作用，該溫度顯示與在理想情況下實際測量的油溫相應。 由于該間接的測量方式形成平均的或最高的繞組溫度。然而，在此根據(jù)先前確定的特征線進行半電流(Halbstrom)的調(diào)整。此外，根據(jù)所謂的變壓器額定運 行狀態(tài)進行對在繞組和周圍冷卻介質(zhì)之間的溫度跳變的計算。在變壓器的不是 額定運行狀態(tài)的其它運行狀態(tài)的情況下，不可能毫無疑問地確定熱點溫度，因 為一方面作為額定運行狀態(tài)(并且由此對熱溫度的計算)的基礎(chǔ)的物理計算模 型不可以完全適用于變壓器的其它運行狀態(tài)。此外，不詢問冷卻系統(tǒng)當前的狀 態(tài)參數(shù)，例如目前有多少泵和通風裝置在運行，由此在確定目前的實際繞組溫 度情況下不考慮瞬時冷卻功率。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，避免上面提到的缺點并隨時提供給處于運行 中的技術(shù)設(shè)備以優(yōu)化的冷卻功率。根據(jù)本發(fā)明，上述技術(shù)問題是通過權(quán)利要求1的特征部分解決的。在此， 基于規(guī)則的應用和/或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)借助于控制總則(Steuemngsprofil)用來控制冷 卻元件，并且關(guān)于電氣部件的規(guī)定的運行狀態(tài)被優(yōu)化。例如，可以這樣設(shè)計該控制總則，即產(chǎn)生盡可能小的噪聲負荷，并且由此在額 定溫度和實測溫度之間的偏差情況下幾乎放棄使用通風裝置。該控制總則同樣 可以是針對電氣部件的長的運行時間，其中不允許超過在電氣部件內(nèi)部確定的 溫度。在本方法的優(yōu)選實施方式中，根據(jù)所測量的溫度和/或黏度和/或冷卻介質(zhì) 的流量和/或在電氣部件開發(fā)的情況中作為基礎(chǔ)的運行數(shù)據(jù)，實施對在電氣部件 內(nèi)部的溫度分布的計算。通過本發(fā)明的方法保證了 ，對冷卻元件的控制在每個單個變壓器上進行優(yōu) 化并且在考慮可用的冷卻元件、可用的冷卻功率、當前運行狀態(tài)以及各變壓器 的壽命的情況下進行特別地調(diào)準。由操作者選擇的控制總則用作對冷卻系統(tǒng)以 及由此對變壓器的優(yōu)化的運行關(guān)于所選擇的控制總則的控制的基礎(chǔ)，例如關(guān)于 最大運行時間的變壓器的控制。此外，在各控制總則的構(gòu)建中以及在熱點溫度的計算中，考慮變壓器的計劃和開發(fā)的數(shù)據(jù)和構(gòu)造值。此外，可以在變壓器的特定的控制總則中實現(xiàn)已經(jīng) 在變壓器測試部門中確定的在計算和實際運行之間的偏差。同樣存在關(guān)于冷卻系統(tǒng)的狀態(tài)以及關(guān)于變壓器的過去的、目前的和(在構(gòu) 成負荷模型的基礎(chǔ)的條件下)還有將來的運行狀態(tài)的狀態(tài)的診斷可能性。通過在數(shù)據(jù)庫中對冷卻系統(tǒng)的這些狀態(tài)參數(shù)的處理，可以建立運行狀態(tài)的歷史。此 外，可以根據(jù)實際的運行狀態(tài)優(yōu)化計算和安排維護間隔。與已經(jīng)在市場上出現(xiàn) 的監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)別首先在于，冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化集中于每個特定的變壓器上?？刂栖浖闹匾A(chǔ)是軟件SIMATIC。優(yōu)選地，為了計算溫度分布，測量周圍溫度以及流過電氣部件的電流，并 且引入到對溫度分布的計算中，其中，在超過規(guī)定的閾值時，根據(jù)所選擇的控 制總則用相應的更高的冷卻功率調(diào)節(jié)冷卻元件。根據(jù)本發(fā)明，借助于所選的控制總則這樣調(diào)節(jié)冷卻元件，即，保證在電氣 部件內(nèi)部保持相同的溫度分布。作為替換，借助于所選的控制總則這樣調(diào)節(jié)冷 卻元件，使得不超過在電氣部件內(nèi)部規(guī)定的最大溫度分布。在根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式中，至少兩個冷卻元件是單獨地和依賴 于轉(zhuǎn)速地可調(diào)的。此外，電氣部件是變壓器，以及冷卻元件是轉(zhuǎn)速可選的通風 裝置。本發(fā)明同樣如下體現(xiàn)在傳感器上所測量的溫度和/或黏度、所計算的溫度 分布以及對冷卻元件的調(diào)節(jié)值被傳輸?shù)娇刂剖?，其中，控制室獨立于所計算?溫度分布以及由此導出的對冷卻元件的調(diào)節(jié)值，在需要時獨立地調(diào)節(jié)冷卻元件。優(yōu)選地，可以隨時改變控制總則，并根據(jù)改變的控制總則計算電氣部件的 新的優(yōu)化的運行狀態(tài)。這樣，操作者例如可以直接在電氣部件上改變控制總則 以及由此改變電氣部件的期望的運行狀態(tài)。隨著控制總則的改變，根據(jù)本發(fā)明 的方法確定用來根據(jù)實測溫度達到額定溫度的優(yōu)化的冷卻功率。同樣，本發(fā)明的技術(shù)問題是通過權(quán)利要求12的特征來解決的。根據(jù)本發(fā) 明，具有用來計算在電氣部件內(nèi)部溫度分布的分析裝置，其中，該分析裝置可 以與用于在冷卻系統(tǒng)中的冷卻介質(zhì)的溫度測量和/或黏度測量的傳感器連接，并 且該分析單元根據(jù)所計算的溫度分布調(diào)節(jié)冷卻元件。


上述發(fā)細解釋本發(fā)明。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的等效電路圖。
具體實施方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。根據(jù)在溫度傳感器上測量的溫度 借助于在國際標準IEC標準IEC 60354定義的溫度參數(shù)，確定當前熱點溫度 (HPT)。此外，借助于溫度傳感器4測量周圍溫度，借助于對于在油中的氣態(tài) 部分的傳感器5.1和油濕度傳感器5.2測量油的狀態(tài)，以及通過浮標6測量在鍋 爐內(nèi)部的油位。這樣所確定的熱點溫度(HPT)被用于在特定的變壓器2上目 前應用的控制總則，以便確定技術(shù)設(shè)備1的實測溫度。為此，對于目前的運行 狀態(tài)、變壓器2的目前的壽命和由使用者規(guī)定的優(yōu)化的運行狀態(tài)，選擇優(yōu)化的 控制總則。如果優(yōu)化的控制總則目前不是必須的過程控制的基礎(chǔ)，則從數(shù)據(jù)庫 中讀出該控制總則。根據(jù)優(yōu)化的控制總則，將當前的熱點溫度(HPT)與優(yōu)化 的、基于控制總則所計算的溫度進行比較。對于基于控制總則額定溫度與熱點 溫度(HPT)相同的情況，系統(tǒng)借助于控制裝置7監(jiān)控熱點溫度發(fā)展，而不接 通通風裝置8.1, 8.2， 8.3和/或冷卻系統(tǒng)10中的冷卻循環(huán)的泵.9.1， 9.2, 9.3, 9.4。如果存在熱點溫度(HPT)與額定溫度的偏差，則將熱點溫度(HPT)與 額定溫度的差值的分析用于控制連接的通風裝置8.1， 8.2, 8.3和/或冷卻循環(huán)的 泵9.1, 9.2, 9.3， 9.4。上面提到的溫度的差值被作為如下的基礎(chǔ)必須由冷卻 系統(tǒng)10附加產(chǎn)生冷卻功率，以及將熱點溫度(HPT)與額定溫度匹配。根據(jù)控 制總則和通風裝置8.1， 8.2， 8.3和/或泵9.1， 9.2， 9.3, 9.4的數(shù)量和效率，控 制裝置7以相應的轉(zhuǎn)速或相應的功率控制通風裝置8.1， 8.2, 8.3和/或泵9丄 9.2， 9.3, 9.4。在冷卻系統(tǒng)10加強使用泵導致在冷卻系統(tǒng)10中的冷卻介質(zhì)的 加強的循環(huán)，并且由此導致熱量向周圍的散發(fā)。這種形式的冷卻是非常低噪聲 的。通風裝置8.1， 8.2, 8.3的使用導致冷卻介質(zhì)經(jīng)過熱交換單元與周圍空氣的 改善的熱交換，并且與冷卻循環(huán)泵9丄9.2， 9.3, 9.4相反是噪聲較強的。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的電路布線。在變壓器2上有不同的傳感器 3, 4, 5.1， 5.2， 6,這些傳感器給出對于熱點溫度(HPT)、周圍溫度、在變壓 器中液化的氣體、油濕度及油位的說明。這些傳感器3， 4, 5.1， 5.2, 6將由其 測量的實測數(shù)據(jù)傳送給控制裝置7的中央單元。該中央單元根據(jù)這些已有的測量數(shù)據(jù)計算變壓器2的當前狀態(tài)。將這樣所確定的變壓器2的當前狀態(tài)與對目前的變壓器狀態(tài)優(yōu)化的控制總則進行比較。如果所測量的測量值與根據(jù)控制總則的優(yōu)化的值有偏差的話，則根據(jù)作為基礎(chǔ)的控制總則控制通風裝置8.1, 8.2, 8.3和/或冷卻系統(tǒng)10的泵9.1, 9.2， 9.3， 9.4。控制總則保證了，通風裝置8.1， 8.2, 8.3和/或泵9.1, 9.2， 9.3， 9.4相對于其數(shù)量和功率被優(yōu)化為，與使實測溫 度向額定溫度調(diào)整的所需的冷卻功率相匹配。
權(quán)利要求
1.一種用于控制技術(shù)設(shè)備(1)的冷卻的方法，該技術(shù)設(shè)備具有至少一個電氣部件(2)以及與所述電氣部件(2)相連的帶有至少一個用來冷卻該電氣部件(2)的冷卻元件(8.1)的冷卻系統(tǒng)(10)，其中，至少一個傳感器(3)測量該電氣部件(2)的溫度和/或處于所述冷卻系統(tǒng)(10)的冷卻循環(huán)中的冷卻介質(zhì)的黏度，并且根據(jù)在所述傳感器(3)上測量的溫度計算在該電氣部件(2)內(nèi)部的溫度分布并根據(jù)該溫度分布調(diào)節(jié)所述冷卻元件(8.1)，其特征至于，基于調(diào)節(jié)的應用和/或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)借助于控制總則用來控制所述冷卻元件(8.1)，并且關(guān)于所述電氣部件(2)的規(guī)定的運行狀態(tài)被優(yōu)化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征至于，對在所述電氣部件(2)內(nèi) 部的溫度分布的計算，是根據(jù)所測量的溫度和/或黏度和/或所述冷卻介質(zhì)的流 量和/或在該電氣部件(2)的開發(fā)中作為基礎(chǔ)的運行數(shù)據(jù)來實施的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征至于，為了計算所述溫度分 布，測量周圍溫度以及流過所述電氣部件(2)的電流，并且引入到對所述溫度 分布的計算中，其中，在超過規(guī)定的閾值情況下，根據(jù)所選擇的控制總則用相 應的更高的冷卻功率調(diào)節(jié)所述冷卻元件(8.1)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的方法，其特征至于，借助于所選 的控制總則這樣調(diào)節(jié)所述冷卻元件(8.1 )，即，保證在所述電氣部件(2)內(nèi)部 保持相同的溫度分布。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征至于，借助于所選 的控制總則這樣調(diào)節(jié)所述冷卻元件(8.1 )，即，不超過在所述電氣部件內(nèi)部(2 ) 規(guī)定的最大溫度分布。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征至于，至少兩個冷卻 元件(8.1， 9.1)是單獨地和依賴于轉(zhuǎn)速地可調(diào)的。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征至于，所述電氣部件(2 ) 是變壓器。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征至于，所述冷卻元件 (8.1 )是轉(zhuǎn)速可選的通風裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征至于，所述冷卻元件(9.1)是在所述冷卻系統(tǒng)(10)的冷卻循環(huán)內(nèi)部的轉(zhuǎn)速可選的泵。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述傳感器 (3)上所測量的溫度和/或黏度、所計算的溫度分布以及對所述冷卻元件(8.1) 的調(diào)節(jié)值被傳輸?shù)娇刂剖遥渲?，該控制室獨立于所計算的溫度分布和由此?出的對所述冷卻元件(8.1 )的調(diào)節(jié)值，在需要時獨立地調(diào)節(jié)所述冷卻元件(8.1 )。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，可以隨時改變 所述控制總則，并且根據(jù)改變后的控制總則計算所述電氣部件(2)的新的優(yōu)化 的運行狀態(tài)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其特征至于，在控制裝置 (7)內(nèi)部集成了分析裝置(11)，并且所述分析裝置(11)用來計算在所述電氣 部件(2)內(nèi)部的溫度分布，其中，該分析裝置(11)至少與一個用于在冷卻系 統(tǒng)(10)的冷卻循環(huán)中的溫度測量和/或黏度測量的傳感器(3)是可連接的， 并且該分析單元(11 )借助于所述控制裝置(7)內(nèi)部的控制單元(l2)根據(jù)所 計算的溫度分布調(diào)節(jié)所述冷卻元件(8.1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制技術(shù)設(shè)備的冷卻的方法，該技術(shù)設(shè)備具有至少一個電氣部件，例如變壓器，以及帶有至少一個用于冷卻該電氣部件的冷卻元件的冷卻系統(tǒng)，其中，至少一個傳感器測量溫度和/或處于冷卻系統(tǒng)中的冷卻介質(zhì)的黏度。通過借助于可選擇的控制總則對電氣部件的控制，考慮電氣部件的特定數(shù)據(jù)，可以提供對所述冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化的控制。
文檔編號H01F27/10GK101331435SQ200680046756
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月13日
發(fā)明者岡特·?？颂? 托馬斯·布雷茨納, 沃爾特·雷布林, 赫爾穆特·休勒 申請人:西門子公司