Система управления охлаждающим блоком трансформатора

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении эффективности и срока службы трансформатора путем регулирования охлаждения трансформатора. Система (1) для управления охлаждающим блоком (3) трансформатора (2), в частности тягового трансформатора рельсового транспортного средства (8). Система (l) содержит трансформатор (2), охлаждающий блок (3), выполненный для охлаждения трансформатора (2), и блок (4) управления, выполненный для регулирования охлаждающего блока (3) для охлаждения трансформатора (2). Блок (4) управления выполнен для регулирования охлаждающего блока (3), используя данные измерений, отражающие по меньшей мере одно состояние системы (1), и/или данные об окружающей среде, в ожидании изменения температуры трансформатора (2) вследствие использования трансформатора (2) и/или вследствие влияния окружающей среды. Система (1) также имеет облачное хранилище (7A) данных и соединение для передачи данных измерений и/или данных об окружающей среде между блоком (4) управления и хранилищем (7A) данных. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к системе управления охлаждающим блоком трансформатора, в частности тягового трансформатора рельсового транспортного средства. Изобретение также относится к способу управления системой.

Трансформаторы, в частности тяговые трансформаторы рельсовых транспортных средств, часто подвержены колебаниям нагрузок из-за изменяющегося во времени потребления мощности на стороне потребителя. В случае тягового трансформатора рельсового транспортного средства такие колебания возникают, в частности, из-за различной мощности привода, необходимой тяговому железнодорожному вагону, изменяемого использования системы кондиционирования воздуха транспортного средства, освещения транспортного средства и подобного.

Однако эффективность трансформатора снижается при высоких температурах трансформатора, поскольку, помимо прочего, электрическое сопротивление обмоток увеличивается с увеличением температуры. Это означает, что большая часть электрической энергии теряется при преобразовании в тепло. Кроме того, срок службы трансформатора регулярно сокращается при превышении определенных температурных порогов.

Указанная проблема для встроенных тяговых трансформаторов рельсовых транспортных средств проявляется значительно сильнее, чем для отдельно стоящих трансформаторов, поскольку первые труднее охлаждать из-за более жестких конструктивных ограничений. При превышении определенной преобразованной мощности, как правило, требуется активное охлаждение с помощью охлаждающего блока, чтобы рассеять тепло, выделяемое при потере мощности, и избежать перегрева.

Однако охлаждающий блок, предусмотренный для трансформатора, имеет собственное потребление энергии и по соображениям эффективности не должен постоянно эксплуатироваться в режиме полной нагрузки.

Вместо этого, охлаждающий блок регулируется в зависимости от производительности и точно адаптирован к требуемой производительности. Таким образом в целом достигается повышение эффективности трансформатора и низкое энергопотребление охлаждающего устройства. Однако вследствие неизбежной задержки по времени, до того, как охлаждающий блок достигнет полной эффективности охлаждения, иногда происходит временный перегрев трансформатора при работе при полной нагрузке, например, для тягового трансформатора, когда рельсовое транспортное средство транспорт быстро ускоряется.

Поставленная задача изобретения заключается в том, чтобы повысить эффективность и срок службы трансформатора, включающего охлаждающий блок.

Согласно изобретению, эта задача решается в системе, упомянутой выше типа, за счет того, что система содержит:

- трансформатор,

- охлаждающий блок, выполненный для охлаждения трансформатора,

- блок управления, выполненный для регулирования охлаждающего блока для охлаждения трансформатора,

при этом блок управления выполнен для регулирования охлаждающего блока, используя данные измерений, отражающие по меньшей мере одно состояние системы, и/или данные об окружающей среде, в ожидании изменения температуры трансформатора вследствие использования трансформатора и/или вследствие влияния окружающей среды.

Блок управления регулирует охлаждающий блок «вверх», например, перед увеличением нагрузки на трансформатор и/или «вниз» перед тем, как нагрузка на трансформатор уменьшится. Для этого блок управления может, например, увеличивать или уменьшать скорость насоса. Таким образом, с одной стороны, можно избежать перегрева трансформатора, поскольку трансформатор предварительно охлаждается в качестве меры предосторожности в случае внезапного пика нагрузки. С другой стороны, охлаждающий блок уже может быть выключенным, когда блок управления ожидает, что нагрузка трансформатора скоро снизится, например, если ожидается участок маршрута с низкой скоростью или скоро будет достигнута конечная остановка. При таком решении блок управления, так сказать, «знает», что прежде чем потребуется какая-либо мощность, что он должен активировать охлаждающий блок в определенный момент времени, чтобы своевременно охладить трансформатор. Целенаправленное охлаждение приводит к снижению потерь в трансформаторе и, таким образом, увеличивает эффективность трансформатора, т.е. используется меньше электроэнергии. Кроме того, увеличивается срок службы трансформатора, так как можно избежать превышения температурных допусков. Предпочтительно, данные измерений описывают по меньшей мере одно состояние системы. Предпочтительно, данные измерений представляют собой измеренные в системе данные о состоянии, например, данные о температуре.

Настоящее решение можно использовать для новых трансформаторных систем и интегрировать в существующие трансформаторные системы. Инсталляция такой адаптируемости происходит либо с новыми трансформаторными системами непосредственно во время производства, либо с помощью комплекта для модернизации, который также можно использовать с любым тяговым трансформатором в рельсовом транспортном средстве. Таким образом можно дооснастить любой старый трансформатор, независимо от производителя. С помощью настоящего технического решения система может адаптироваться к соответствующим условиям окружающей среды, экономить энергию и увеличивать срок службы трансформатора.

Данные измерений состояния системы могут быть, в контексте настоящей заявки, например, данными измерений состояния трансформатора и/или охлаждающего блока. Однако другие данные измерений, например, с других частей рельсового транспортного средства, также могут быть использованы.

Регулирование охлаждения трансформатора может осуществляться, например, путем регулирования электродвигателя, и/или насоса, и/или вентилятора, и/или потока масла.

В одном варианте осуществления система включает по крайней мере один датчик, подключенный к блоку управления, причем упомянутый по меньшей мере один датчик содержит

- датчик температуры, установленный на трансформаторе,

- датчик температуры, расположенный в трубопроводе охлаждающей среды между трансформатором и охлаждающим блоком, и/или

- датчик массового расхода, расположенный в трубопроводе охлаждающей среды между трансформатором и охлаждающим блоком.

Один или несколько датчиков снабжают блок управления множеством данных измерений, на основе которых можно осуществлять целенаправленное регулирование охлаждающего блока. Блок управления может также регулировать охлаждающий блок в реальном времени, например, когда желаемое охлаждение трансформатора не происходит достаточно быстро или происходит быстрее, чем ожидалось. Например, охлаждающая мощность охлаждающего блока может снижаться с возрастом системы, и в ответ система может регулировать охлаждающий блок «вверх», чтобы компенсировать это. С другой стороны, неожиданное дополнительное изменение нагрузки трансформатора или условий окружающей приводит к тому, что температура трансформатора или охлаждающей среды падает быстрее или медленнее, чем ожидалось, и система может в ответ перенастроить охлаждающий блок. Датчик температуры может быть, например, датчиком температуры PT100. Датчик температуры, расположенный на трансформаторе, предпочтительно может быть расположен снаружи бака трансформатора.

Помимо измерения температуры, в новых трансформаторах могут также использоваться оптические датчики, которые измеряют, например, расход охлаждающей среды (например, масла) в трубопроводе охлаждающей среды. В то же время, в охлаждающий контур может быть встроен регулятор расхода, который плавно регулирует расход охлаждающей среды (скорость, производительность/мин). Такое регулирование может быть достигнуто с помощью пары пластин, которые могут перемещаться относительно друг друга, в результате чего сечение прохода охлаждающей среды через пластины увеличивают/уменьшают. Такой регулятор расхода часто позволяет осуществлять более быстрое и целенаправленное изменение охлаждающего действия, чем, например, просто перенастройка двигателя насоса в охлаждающем контуре.

В одном варианте осуществления данные измерений содержат по меньшей мере одно из:

- температуры трансформатора,

- температуры охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком,

- массового расхода охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком,

- мощности электродвигателя насоса в охлаждающем контуре охлаждающего блока,

- мощности по меньшей мере одного вентилятора охлаждающего блока.

Каждое из упомянутых данных измерений улучшает измерение состояния и, таким образом, предсказуемость системы. С помощью упомянутых данных измерений блок управления может регулировать блок охлаждения в реальном времени. Если, например, желаемое охлаждение трансформатора не ожидается достаточно быстро или быстрее, чем ожидалось, блок управления может отреагировать и осуществить регулирование, чтобы таким образом избежать переохлаждения или переохлаждения. Таким образом, система также может разумно реагировать на отклонения от ожидаемого снижения нагрузки и изменения температуры.

Кроме того, данные измерений предпочтительно содержат данные измерений температуры трансформатора, данные измерений температуры охлаждающей среды, подаваемого охлаждающим блоком, данные измерений массового расхода охлаждающей среды, подаваемой охлаждающим блоком, данные измерений мощности насосной охлаждающего блока и/или данные измерений мощности вентилятора охлаждающего блока.

В одном варианте осуществления упомянутые данные об окружающей среде содержат по меньшей мере одно из:

- топографической информации об участке пути, в частности рельсового транспортного средства, которое содержит трансформатор,

- нагрузочный профиль участка пути,

- участок пути, форму участка пути,

- местные погодные данные,

- данные о местонахождении трансформатора,

- информацию от других трансформаторов, в частности от других рельсовых транспортных средств, и их данные об окружающей среде.

Кроме того, данные об окружающей среде предпочтительно включают в себя данные о топографической информации об участке пути, в частности рельсового транспортного средства, которое содержит трансформатор, данные о нагрузочном профиле участка пути, местные погодные данные и/или данные о местоположении трансформатора.

Данные об окружающей среде очень важны, чтобы система могла максимально точно спрогнозировать ожидаемую нагрузку на трансформатор. Данные об окружающей среде могут включать, например:

информацию об участке пути поезда: Топографические данные участка пути, такие как высота и уклон, максимальная скорость и/или нагрузочный профиль участка пути, жилые районы или густонаселенные участки с (зависящими от времени) ограничениями скорости;

погодные данные, желательно подробные по участку пути;

- позиционирование трансформатора в реальном времени, например, по данным GPS.

Чем больше различных данных об окружающей среде доступно системе в любой момент времени, тем точнее можно спрогнозировать состояние трансформатора и, таким образом, регулировать охлаждающую мощность охлаждающего блока. Например, охлаждающая мощность может быть увеличена или уменьшена своевременно в соответствии с ожидаемой скоростью рельсового транспортного средства на участке пути. Аналогичным образом, если ожидается высокая наружная температура, обычно прогнозируется повышенный запрос на охлаждение посредством охлаждающего блока, и охлаждающий блок может регулироваться системой соответствующим образом.

В одном варианте осуществления система содержит хранилище данных, предпочтительно облачное хранилище данных и соединение для передачи данных между блоком управления и хранилищем данных, при этом система выполнена таким образом, что данные измерений, показывающие по меньшей мере одно состояние, передаются в хранилище данных отправляется, и/или система выполнена так, что данные об окружающей среде сохраняются в хранилище данных, а блок управления вызывает данные об окружающей среде через соединение для передачи данных. Альтернативно или дополнительно, система может содержать также локальное хранилище данных, например, как часть блока управления. Также возможно, что множество систем согласно изобретению соответственно подключены к центральному хранилищу данных через, предпочтительно, беспроводные, соединения для передачи данных. В частности, данные об окружающей среде целесообразно хранить централизованно. Локальное хранилище данных системы также может регулярно загружать, например, данные об окружающей среде, относящиеся к текущему участку пути, и сохранять их локально, например, в блоке управления, чтобы набор данных об окружающей среде по-прежнему был доступен даже в случае сбоя соединения для передачи данных.

Данные измерений, собранные локально на трансформаторе и/или охлаждающем блоке, можно сохранить в локальном хранилище данных и/или в облачном хранилище данных. Данные измерений также можно сначала сохранить в локальной хранилище данных, а затем перенести в облачное хранилище данных.

Соединение для передачи данных может осуществляться, например, через сотовую сеть и/или внутреннюю связь рельсового транспортного средства, например, Wi-Fi, Bluetooth или W-LAN. Как необработанные данные датчика (массовые данные), так и/или данные состояния, обработанные процессорным блоком блока управления, могут передаваться через соединение для передачи данных. В случае процессорного блока он может быть, например, процессором ASIC, или, предпочтительно, процессором, на котором установлена фирменная прошивка.

В одном варианте осуществления система содержит программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования, при этом программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования выполнено для определения с применением математической модели, использующей данные измерений, отражающих по меньшей мере одно состояние системы и/или данных об окружающей среде (погодные данные, топографические данные и подобные), что в последующий момент времени ожидается изменение температуры трансформатора вследствие прогнозируемого использования трансформатора и/или вследствие прогнозируемых воздействий окружающей среды. В этом варианте осуществления блок управления получает от программного обеспечения с алгоритмом прогнозирования, так называемого смарт-алгоритма, «информацию», в какой момент времени, с какой продолжительностью и интенсивностью должен происходить процесс охлаждения охлаждающим блоком. Такое программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования может использовать одно или несколько из следующего: алгоритм Монте-Карло, алгоритм для задачи коммивояжера (TSP), нейронные сети или эволюционный алгоритм.

В одном варианте осуществления программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования выполняется в облачном хранилище данных и через соединение для передачи данных связано с блоком управления. Также возможно, что части программного обеспечения с алгоритмом прогнозирования выполняются в локальном хранилище данных, например, в рельсовом транспортном средстве, а другая часть программного обеспечения с алгоритмом прогнозирования выполняется в облачном хранилище данных. В зависимости от объема программного обеспечения с алгоритмом прогнозирования и необходимой вычислительный мощности и емкости хранилища, может быть предпочтительно хранить некоторые или все прогнозные вычисления не локально, например, выполнять в облачном хранилище данных. Это особенно ограничивает, в случае рельсового транспортного средства, необходимое на месте компьютерное оборудование. Кроме того, программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования в облачном хранилище данных имеет то преимущество, что оно также может быть подключено к большому количеству систем и может «учиться» у этих систем. Таким образом, программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования может использовать, например, собранные данные для анализа с течением времени, как требуемая мощность охлаждения зависит от возраста и типа соответствующей системы, в частности трансформатора и охлаждающего блока, и может включать эту информацию в будущие прогнозы для соответствующей системы.

Наборы данных из данных измерений состояния системы и/или данных об окружающей среде, таким образом, могут обрабатываться программным обеспечением с алгоритмом прогнозирования. В результате набор команд может быть отправлен в блок управления. Затем блок управления регулирует охлаждающий блок в соответствии с инструкциями.

Задача согласно изобретению, также решается с помощью способа управления системой, содержащей:

- трансформатор,

- охлаждающий блок, выполненный для охлаждения трансформатора,

- блок управления, выполненный для регулирования охлаждающего блока для охлаждения трансформатора, при этом блок управления регулирует охлаждающий блок в ожидании изменения температуры трансформатора вследствие использования трансформатора и/или вследствие влияния окружающей среды. Таким образом, охлаждающий блок может быть отрегулирован «вверх», например, до увеличения нагрузки на трансформатор, и/или «вниз» до того, как нагрузка на трансформатор уменьшится. С помощью способа можно избежать перегрева трансформатора, так как трансформатор предварительно охлаждается в качестве меры предосторожности в случае внезапного пика нагрузки. Точно так же охлаждающий блок уже может быть выключен, когда блок управления ожидает, что нагрузка на трансформатор снизится в ближайшем будущем, например, если следует участок маршрута с уменьшенным нагрузочным профилем или если скоро будет достигнута конечная станция. Согласно способу, например, прогнозируется, что в более поздний момент времени потребуется более высокая мощность и что охлаждающий блок должен быть активирован в более ранний момент времени для своевременного охлаждения трансформатора. За счет целенаправленного охлаждения достигаются сниженные потери в трансформаторе. За счет этого повышается эффективность трансформатора, т.е. меньше электроэнергии теряется из-за потерь тепла. Кроме того, увеличивается срок службы трансформатора, так как можно избежать превышения допусков по температуре.

Это решение можно использовать для новых трансформаторных систем и интегрировать в существующие трансформаторные системы. Инсталляция такой адаптируемости происходит либо с новыми трансформаторными системами непосредственно во время производства, либо с помощью комплекта для модернизации, который также можно использовать с любым тяговым трансформатором в рельсовом транспортном средстве. Например, способ, согласно изобретению, может также осуществляться в более старой системе как «автономный» с помощью нового управляющего программного обеспечения блока управления.

Чем больше имеется данных измерений о состоянии системы и возможностях управления охлаждающим блоком, тем более эффективным может быть способ согласно изобретению. Поэтому может иметь смысл дооснастить старую систему, например, одним или несколькими датчиками.

Посредством такого технического решения способ позволяет согласовать охлаждение трансформатора с соответствующими условиями окружающей среды и нагрузки, сэкономить энергии и увеличить срок службы трансформатора.

В одном варианте осуществления система включает программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования, причем программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования рассчитывает с применением математической модели, использующей данные измерений, отражающих по меньшей мере одно состояние системы и/или данные об окружающей среде, что в последующий момент времени ожидается изменение температуры трансформатора вследствие прогнозируемого использования трансформатора и/или вследствие прогнозируемых воздействий окружающей среды, при этом программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования на основе рассчитанных ожиданий направляет блоку управления инструкции для регулирования охлаждающего блока.

Программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования может выполнятся в локальном хранилище данных и/или в облачном хранилище данных. Программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования в облачном хранилище данных имеет то преимущество, что оно также может быть подключено к большому количеству систем в соответствии с изобретением и может «учится» от всех этих систем. Таким образом, программное обеспечение с алгоритма прогнозирования может использовать, например, собранные данные для анализа с течением времени, как требуемая мощность охлаждения зависит от возраста и типа соответствующей системы (в частности, трансформатора и охлаждающего блока) и может включать эту информацию в будущие прогнозы для соответствующей системы.

Согласно способу, наборы данных из данных измерений состояния системы и/или из данных об окружающей среде могут обрабатываться программным обеспечением с алгоритмом прогнозирования. Как результат набор команд затем может быть отправлен программным обеспечением с алгоритмом прогнозирования в блок управления. Затем блок управления регулирует охлаждающий блок в соответствии с набором команд.

В одном варианте осуществления система, предпочтительно программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования, использует для расчета ожидания изменения температуры трансформатора по меньшей мере одно из следующих данных измерений, из:

- температуры трансформатора,

- температуры охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком,

- массового расхода охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком,

- мощности электродвигателя насоса в охлаждающем контуре охлаждающего блока,

- мощности по меньшей мере одного вентилятора охлаждающего блока, и/или

по меньшей мере одно из данных об окружающей среде, из:

- топографической информации об участке пути, в частности рельсового транспортного средства, которое содержит трансформатор,

- нагрузочного профиля участка пути,

- местных погодных данных,

- данных о местонахождении трансформатора,

- длительности пути согласно плану пути.

Чем больше различных данных измерений о состоянии системы и/или данных об окружающей среде доступно в любой момент времени, тем точнее можно спрогнозировать состояние трансформатора с помощью настоящего способа и, таким образом, можно будет адаптировать охлаждающую способность охлаждающего блока. Например, согласно способу, охлаждающую мощность можно своевременно увеличивать или уменьшать в соответствии с ожидаемой скоростью рельсового транспортного средства по маршруту. Аналогичным образом, если ожидается, что наружная температура будет высокой, обычно ожидается повышенная потребность в охлаждении охлаждающим блоком, и охлаждающий блок может регулироваться соответствующим способом.

Все признаки, описанные в отношении системы согласно изобретению, также применимы в отношении способа согласно изобретению, и наоборот.

Свойства, признаки и преимущества настоящего изобретения, описанные выше, и способ, которым это достигается становятся более ясными и понятными с учетом последующего описанием примерных вариантов осуществления, которые более подробно поясняются в связи с чертежами.

Показано:

Фиг. 1 - схематическая структура варианта осуществления системы согласно изобретению,

Фиг. 2 - сравнение примерных температурных профилей трансформатора системы, известной из уровня техники, и трансформатора системы, соответствующей изобретению, и

Фиг. 3 - примерный вариант осуществления способа согласно изобретению в виде блок-схемы.

Система 1 согласно изобретению показана на фиг. 1, включающая трансформатор 2, охлаждающий блок 3 и блок 4 управления. Охлаждающий блок 3 предназначен для охлаждения трансформатора 2 и для этой цели соединен с трансформатором 2 трубопроводами 5 охлаждающей среды. Охлаждающий блок 3 может содержать один или несколько дополнительных элементов, которые не показаны для ясности, таких как вентилятор, и/или насос, и/или двигатель.

Блок 4 управления предназначен для регулирования охлаждающего блока 3 трансформатора 2. В частности, блок 4 управления выполнен для регулирования охлаждающего блока 3 на основе данных измерений состояния системы 1 и/или данных окружающей среды в ожидании изменения температура трансформатора 2 вследствие использования трансформатора 2 и/или вследствие воздействия окружающей среды. Для этого система снабжена датчиками 6A, 6B, 6C, которые подключены к блоку 4 управления для снабжения блока 4 управления данными измерений состояния системы 1. Данные измерений от датчиков 6A, 6B, 6C могут посредством кабельной связи или по беспроводной связи (например, через Wi-Fi, Bluetooth, W-LAN или радиопередачу) передаются в блок 4 управления. Таким образом, указанные кабельные соединения между датчиками 6A, 6B, 6C и блоком 4 управления представлены только в качестве примера.

Первый датчик 6A в этом примерном варианте осуществления расположен на трансформаторе 2. Этот датчик 6A может быть, например, датчиком температуры, который передает в блок 4 управления данные о температуре трансформатора 2. Однако, система 1 может также содержать несколько датчиков 6А на трансформаторе 2, например дополнительные датчики температуры и/или устройства измерения тока или напряжения для определения мощности, потребляемой на стороне потребителя трансформатора 2.

В этом варианте осуществления второй датчик 6B расположен на охлаждающем блоке 3. Этот датчик 6B может, например, измерять мощность насоса охлаждающего блока 3 или мощность вентилятора охлаждающего блока 3 и передавать ее в блок 4 управления.

Третий датчик 6C расположен в одном из трубопроводов 5 охлаждающей среды или на ней. Этот датчик 6C может, например, быть датчиком температуры для измерения температуры охлаждающей жидкости и/или датчиком потока для измерения массового расхода охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком 3.

Альтернативно или дополнительно, на месте датчика 6С также может быть установлен регулятор потока, который регулирует поток охлаждающей среды к трансформатору 2 или от него. Регулятор расхода предпочтительно может регулироваться блоком 4 управления.

В этом примере система 1 также включает в себя два хранилища 7A, 7B данных. Первое хранилище 7A данных представляет собой облачное хранилище данных, которое подключено к блоку 4 управления через соединение для передачи данных. Хранилище 7B данных - это локальное хранилище данных, например жесткий диск и/или основная память блока 4 управления. Система 1 может быть выполнена так, что данные измерений состояния трансформатора 2 отправляются в одно или оба хранилища данных 7A, 7B через соединение для передачи данных. Система 1 также может быть настроена так, чтобы данные об окружающей среде сохранялись в одном или обоих хранилищах данных 7A, 7B, и блок 4 управления через соединение для передачи данных может запрашивать данные об окружающей среде.

Система 1 предпочтительно содержит программное обеспечение с алгоритмом прогноза, которое выполнено для определения с помощью математической модели, на основе данных измерений состояния трансформатора 2 и/или данных окружающей среды, что в последующий момент времени ожидается изменение температуры трансформатора 2 вследствие прогнозируемого использования трансформатора 2 и/или прогнозируемых воздействий окружающей среды.

Программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования можно выполняться в облачном хранилище 7A данных и соединяться с блоком 4 управления через соединение для передачи данных. Однако части или все программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования также может выполняться в локальном хранилище 7B данных. В зависимости от необходимости вычислительной мощности программного обеспечения с алгоритмом прогнозирования, может быть целесообразным выполнять более сложные вычисления нелокально, чтобы ограничить компьютерное оборудование, необходимое в блоке 4 управления. В частности, если программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования способно обучаться и подключено к множеству систем и трансформаторов, предпочтительно, если программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования выполняется в облачном хранилище данных 7A и может там, например, получать доступ к сохраненным наборам данных из различных систем согласно изобретению.

В настоящем варианте осуществления трансформатор 2 представляет собой тяговый трансформатор рельсового транспортного средства 8, в котором также размещены охлаждающий блок 3 и блок 4 управления. Система 1 в целом также применима для других 30 трансформаторов с переменной нагрузкой.

Данные об окружающей среде - это, например, топографическая информация об участке пути, в частности рельсового транспортного средства 8, включающем трансформатор 2, нагрузочный профиль участка пути, местные погодные данные или данные о местоположении трансформатора 2. Для этого система 1 может содержать блок GPS для определения местонахождения трансформатора 2 в реальном времени.

Фиг.2 показывает примерный профиль температуры T трансформатора предшествующего уровня техники в верхней части фигуры и примерный профиль температуры T трансформатора 2 в системе 1 в соответствии с настоящим изобретением в нижней части.

Т0 показывает нормальную рабочую температуру трансформатора 2, при которой трансформатор не работает или только, например слегка нагружен. TC показывает критическую температуру трансформатора 2, выше которой эффективность трансформатора быстро снижается, а срок службы трансформатора 2 сокращается. Желательно по возможности избегать превышения температуры TC.

В момент времени t2 в обеих частях чертежа начинается высокая нагрузка на трансформатор, например, в случае рельсового транспортного средства, вследствие быстрого ускорения. У одного трансформатора по предшествующему уровню техники, охлаждающий блок активируется только при возникновении высокой нагрузки. Однако до достижения полного охлаждающего эффекта охлаждающего блока требуется определенное время, вследствие чего трансформатор временно превысит критическую температуру TC, пока охлаждающий блок не сможет охладить трансформатор до приемлемой температуры ниже критической температуры TC. При превышении критической температуры TC тепловые потери трансформатора значительно увеличиваются, а срок службы сокращается.

Для системы 1 согласно изобретению охлаждающий блок 3 активируется блоком 4 управления перед началом высокой нагрузки в момент времени t1 перед началом высокой нагрузки на трансформаторе 2 в момент времени t2. В случае рельсового транспортного средства 8 блок 4 управления, например, «знает», что впереди ожидается скоростной участок маршрута, и, поэтому, следует ожидать высокой нагрузки на трансформатор 2 и преждевременно активировать охлаждающий блок 3. Это позволяет избежать критической температуры TC во многих или даже во всех случаях, а эффективность и срок службы трансформатора 2 увеличиваются.

Фиг.3 показывает примерный вариант осуществления способа согласно изобретению в виде блок-схемы. На этапе 100 будущее регулирование охлаждающего блока 3 трансформатора 2 рассчитывается блоком 4 управления и/или программным обеспечением с алгоритмом прогнозирования. На этапе 110 для этого осуществляется доступ к данным измерений. В качестве альтернативы или в дополнение на этапе 120 осуществляется доступ к данным об окружающей среде трансформатора 2. На этапе 130 с помощью данных измерений и/или данных об окружающей среде рассчитывают изменение температуры трансформатора 2 на основе использования трансформатора 2 и/или из-за влияния окружающей среды. На этапе 140 охлаждающий блок 3 затем регулируется блоком 4 управления «вверх» перед нагрузкой на трансформатор 2 и/или «вниз» до того, как произойдет снижение нагрузки на трансформатор 2. С помощью такого способа можно избежать большинства, если не всех, превышений безопасной рабочей температуры трансформатора 2, и, таким образом, увеличить эффективность и срок службы трансформатора 2. Также может быть создан «перечень правил» для охлаждающего блока 3 в зависимости от времени, положения маршрута и т.д. «Перечень правил» также можно пересматривать через регулярные промежутки времени, чтобы иметь возможность реагировать на неожиданные изменения данных измерений или данных об окружающей среде, например, в погодных условиях или из-за задержек при движении.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано более подробно с помощью предпочтительных примерных вариантов осуществления, изобретение не ограничивается раскрытыми примерами, и другие варианты могут быть выведены из него специалистом в данной области без выхода за объем притязаний настоящего изобретения.

Список ссылочных обозначений

1 Система

2 Трансформатор

3 Охлаждающий блок

4 Блок управления

5 Трубопровод охлаждающей среды

6А Датчик

6B Датчик

6C Датчик

7А Хранилище данных (облачное хранилище данных)

7B Хранилище данных (локальное хранилище данных)

8 Рельсовое транспортное средство

100 Этап

110 Этап

120 Этап

130 Этап

140 Этап

Т Температура

Т0 нормальная рабочая температура

ТС критическая температура

Т0 нормальная рабочая температура

t время

t1, t2 время.

1. Система (1) для управления охлаждающим блоком (3) трансформатора (2), в частности тягового трансформатора рельсового транспортного средства (8), содержащая:

- трансформатор (2),

- охлаждающий блок (3), выполненный для охлаждения трансформатора (2),

- блок (4) управления, выполненный для регулирования охлаждающего блока (3) для охлаждения трансформатора (2),

при этом блок (4) управления выполнен для регулирования охлаждающего блока (3), используя данные измерений, отражающие по меньшей мере одно состояние системы (1), и/или данные об окружающей среде, в ожидании изменения температуры трансформатора (2) вследствие использования трансформатора (2) и/или вследствие влияния окружающей среды,

при этом система (1) имеет облачное хранилище (7A) данных, и соединение для передачи данных измерений и/или данных об окружающей среде между блоком (4) управления и хранилищем (7A) данных.

2. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что система (1) имеет по меньшей мере один датчик (6A, 6B, 6C), подключенный к блоку (4) управления, причем по меньшей мере один датчик (6A, 6B, 6C) включает

- датчик температуры, установленный на трансформаторе (2),

- датчик температуры, расположенный в трубопроводе (5) охлаждающей среды между трансформатором (2) и охлаждающим блоком (3), и/или

- датчик массового расхода, расположенный в трубопроводе (5) охлаждающей среды между трансформатором (2) и охлаждающим блоком (3).

3. Система (1) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что упомянутые данные измерений включают по меньшей мере одно из:

- температуры трансформатора (2),

- температуры охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком (3),

- массового расхода охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком (3),

- мощности электродвигателя насоса в охлаждающем контуре охлаждающего блока (3),

- мощности по меньшей мере одного вентилятора охлаждающего блока (3).

4. Система (1) по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что упомянутые данные об окружающей среде содержат по меньшей мере одно из:

- топографической информации об участке пути, в частности рельсового транспортного средства (8), которое содержит трансформатор (2),

- нагрузочный профиль участка пути,

- участок пути, форма участка пути,

- местные погодные данные,

- данные о местонахождении трансформатора,

- информацию от других трансформаторов, в частности от других рельсовых транспортных средств, и их данные об окружающей среде.

5. Система (1) по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что система (1) выполнена таким образом, что данные измерений, отражающие по меньшей мере одно состояние, передаются в хранилище (7A) данных через соединение для передачи данных, и/или

система (1) выполнена таким образом, что данные об окружающей среде сохраняются в хранилище (7A) данных, а блок (4) управления запрашивает данные об окружающей среде через соединение для передачи данных.

6. Система (1) по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что система (1) содержит программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования, причем программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования выполнено для определения с применением математической модели, использующей данные измерений, отражающих по меньшей мере одно состояние и/или данные об окружающей среде, что в последующий момент времени ожидается изменение температуры трансформатора (2) вследствие прогнозируемого использования трансформатора (2) и/или вследствие прогнозируемых воздействий окружающей среды.

7. Система (1) по п.6, отличающаяся тем, что программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования выполняется в облачном хранилище (7A) данных и соединено с блоком (4) управления через упомянутое соединение для передачи данных.

8. Способ управления системой (1), содержащей:

- трансформатор (2),

- охлаждающий блок (3), выполненный для охлаждения трансформатора (2),

- блок (4) управления, выполненный для регулирования охлаждающего блока (3) для охлаждения трансформатора (2),

при этом система (1) имеет облачное хранилище (7A) данных и соединение для передачи данных между блоком (4) управления и хранилищем (7A) данных,

в котором блок (4) управления (4) регулирует охлаждающий блок (3) в ожидании изменения температуры трансформатора (2) вследствие использования трансформатора (2) и/или вследствие влияния окружающей среды.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что система (1) содержит программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования, причем

программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования рассчитывает с применением математической модели, использующей данные измерений, отражающих по меньшей мере одно состояние системы (1) и/или данные об окружающей среде, что в последующий момент времени ожидается изменение температуры трансформатора (2) вследствие прогнозируемого использования трансформатора (2) и/или вследствие прогнозируемых воздействий окружающей среды,

при этом программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования на основе рассчитанных ожиданий направляет блоку (4) управления инструкции для регулирования охлаждающего блока (3).

10. Способ (1) по п.8 или 9, отличающийся тем, что система (1), предпочтительно программное обеспечение с алгоритмом прогнозирования, использует для расчета ожидания изменения температуры трансформатора (2) по меньшей мере одно из следующих данных измерений, из:

- температуры трансформатора (2),

- температуры охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком (3),

- массового расхода охлаждающей среды, предоставляемой охлаждающим блоком (3),

- мощности электродвигателя насоса в охлаждающем контуре охлаждающего блока (3),

- мощности по меньшей мере одного вентилятора охлаждающего блока (3), и/или

по меньшей мере одно из данных об окружающей среде, из:

- топографической информации об участке пути, в частности рельсового транспортного средства (8), которое содержит трансформатор (2),

- нагрузочного профиля участка пути,

- местных погодных данных,

- данных о местонахождении трансформатора (2),

- длительности пути согласно плану пути.