CN103884473B - 一种水冷系统的漏水判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水冷系统的漏水判断方法，首先使得缓冲罐内的压力保持稳定，然后通过控制水温的变化，获得多个测量点的温度值与缓冲罐的液位高度值，然后根据这些值确定缓冲罐液位高度与各个测量点的温度的对应关系，在冷却水运行过程中，根据实时获得的各个测量点的温度和该对应关系计算出缓冲罐的参考液位值，然后将缓冲罐的实际液位值与参考液位值进行比较，根据其差别判断是否漏水。该方案中将温度的变化对液位的影响充分进行了考虑，避免了现有技术中只根据液位进行漏水判断，温度变化大时无法进行漏水判断或者易导致误判的技术问题，该方案排除了冷却水温度对缓冲罐液位的干扰，实现了对水冷系统漏水的连续监视，有效地消除了误报和漏报情况。

Description

一种水冷系统的漏水判断方法

技术领域

本发明涉及一种漏水判断方法，具体地说是一种换流阀的水冷系统的漏水判断方法。

背景技术

高压直流输电是目前普遍使用的一种输电方式，换流阀是高压直流输电系统的核心设备，通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制。换流阀正常工作是高压直流输电回路稳定运行的基础。换流阀在工作过程中产生热量，如果温度过高，会影响其内部元器件的使用寿命和准确程度，因此换流阀的冷却系统为其稳定、可靠运行提供保证。

为了保证换流阀的正常运行，换流阀的冷却系统需要高可靠性，换流阀的冷却系统一般为水冷系统，在该水冷系统内部设置有缓冲罐，该缓冲罐与其外部的冷却水连通，用于平衡该水冷系统内部的压力，该缓冲罐通过补气阀与氮气压力罐连接，通过排气阀与外部连通。在水冷系统的内部还包括散热装置，如散热风扇组，用于为冷却水降温。

通过冷却水的循环，降低换流阀在工作过程中产生的热量。为了保证该水冷系统的可靠性，漏水监视则是其中重要的一个环节。通过监视系统漏水，可以预防系统缺水引起的换流阀烧毁，通过提前停止或者转切换流阀系统的预防措施来降低损失。

目前，一般采用直接监视缓冲罐液位来判断系统是否漏水，如果液位下降超过一定范围则报漏水故障。但是换流阀系统启停，负荷及天气的变化会造成冷却水温度的变化，热胀冷缩，形成了对漏水判断的干扰。尤其在温度 下降的情况下，液位下降，容易造成误报警。一般的应对方法是：一定时间内冷却水温度变化超过一定范围则停止漏水判断一段时间。这样就无法实现对水量的长时间连续监视。另外，由于换流阀水冷系统，总管路很长，监视冷却水总质量明显不可行。对于关键和容易泄漏部位，可以采用接水托盘，内置液体检测开关，来检测特定部位的泄漏。但对于整体水路不具有可行性。

如中国专利文献CN201569553U中公开了一种直流换流阀漏水检测装置，在直流换流阀底部安装有集水装置，集水装置包括集水筒、浮体和遮光板，遮光板上有透光孔，通光孔的两边分别安装发射器和光接收器，光发射器和光接收器通过光缆与阀基电子VBE上的漏水监测逻辑电路连接。该技术方案中，在集水装置中安置浮体，配合漏水的多少，浮体上升相应高度，利用光发射、接收原理，浮体上遮光板的透光孔随着水位的上升会将连通的光挡住，水位的高低决定遮光板能否透过光信号，从而测出了漏水的多少。该方案的主要手段为获取液位的变化，但是液位受到多种因素的影响，在不考虑漏水因素造成的液位变化情况下，还受到系统压力和温度的影响。只根据液位进行漏水判断，有造成误判或者漏判的可能性，尤其是在系统启停或者气温大幅变化的情况下，冷却水的温度变化也比较大，为防止误判，需要停止漏水判断。这样造成了监视的不连续性，也提高了漏报的风险。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的水冷系统的漏水判断方法只根据液位的变化来判断，当温度变化较大时液位变化大，容易造成误判或漏判，从而提出一种考虑温度变化、提高了漏水判断的准确性的水冷系统的漏水判断方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种水冷系统的漏水判断方法，包括如下步骤：

通过补气或排气的方式，使得缓冲罐内的压力保持稳定；

控制冷却水的温度变化，在不同情况下采集各个测量点的温度以及缓冲罐的液位高度，建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系；

当水冷系统运行时，根据各个测量点的温度以及所述对应关系计算所述缓冲罐的参考液位；

根据实际液位与参考液位的差别，判断所述水冷系统是否发生漏水。

优选地，所述的漏水判断方法，所述测量点包括冷却水进阀、冷却水出阀、散热装置进阀或散热装置出阀中的一个或几个。

优选地，所述的漏水判断方法，所述建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系的过程，包括：

构建缓冲罐液位与各个测量点的关系式为：L_液位＝a＋f(T₁，…，T_i，…，T_j)，

其中，a为常数，T_i为第i个待测点的温度，i≤j，j为测量点的个数，

L_液位为缓冲罐液位的高度，f(T₁，…，T_i，…，Ｔ_ｊ）为多元多次函数关系式；

通过数学方法对待定的常数a以及函数关系式中的各个系数进行求解。

优选地，所述的漏水判断方法，所述函数关系式为多元一次线性关系式或多元二次线性关系式；求解的所述数学方法包括解方程组或曲线拟合法。

优选地，所述的漏水判断方法，所述建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系的过程，包括采用神经网络的方法建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的神经网络模型。

优选地，所述的漏水判断方法，所述的当水冷系统运行时，根据各个测量点的温度以及所述对应关系计算所述缓冲罐的参考液位的过程，包括：

水冷系统运行时，实时地获取所述各个测量点的温度；

将各个测量点的温度值代入所述关系式中，将求得的缓冲罐液位的高度作为缓冲罐的参考液位；或者将各个测量点的温度值输入训练好的所述神经网络模型中，然后将神经网络模型输出的缓冲罐液位的高度作为缓冲罐的参考液位。

优选地，所述的漏水判断方法，所述根据实际液位与参考液位的差别，判断所述水冷系统是否发生漏水的过程包括：

实际液位低于参考液位且超过液位轻度漏水阈值时，且持续时间超过轻度漏水时间阈值，则产生轻度漏水信号；

实际液位继续低于参考液位并超过液位重度漏水阈值，则产生重度漏水信号。

优选地，所述的漏水判断方法，还包括：轻度漏水信号生成后没有生成重度漏水信号，且实际液位稳定在一定范围内超过一定时间后，消除轻度漏水信号。

优选地，所述的漏水判断方法，所述消除轻度漏水信号时，实际液位的变化值稳定在5mm以内且超过2小时。

优选地，所述的漏水判断方法，消除轻度漏水信号后，还包括将当前参考液位修正为当前的实际液位，重新启动漏水监控。

优选地，所述的漏水判断方法，还包括水冷系统补水时，停止漏水监控，补水结束后，系统运行一段时间后，将参考液位修正为当前的实际液位，启动漏水监控。

优选地，所述的漏水判断方法，还包括：当水冷系统停止后，漏水监控停止，系统启动后运行一段时间后，将当前的参考液位修正为当前的实际液位，然后启动漏水监控。

优选地，所述的漏水判断方法，还包括：实际液位低于参考液位的值超过液位修正阈值且持续时间达到液位修正时间阈值后，则将参考液位修正为当前的实际液位，并重新启动漏水监控。

优选地，所述的漏水判断方法，所述液位轻度漏水阈值为15-25mm，所述轻度漏水时间阈值为3-8分钟；所述液位重度漏水阈值为35-45mm；所述 液位修正阈值为5mm，所述液位修正时间阈值为24小时。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

（1）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，首先使得缓冲罐内的压力保持稳定，然后通过控制水温的变化，获得多个测量点的温度值与缓冲罐的液位高度值，然后根据这些值确定缓冲罐液位高度与各个测量点的温度的对应关系，在冷却水运行过程中，根据实时获得的各个测量点的温度和该对应关系计算出缓冲罐的参考液位值，然后将缓冲罐的实际液位值与参考液位值进行比较，根据其差别判断是否漏水。该方案中将温度的变化对液位的影响充分进行了考虑，避免了现有技术中只根据液位进行漏水判断，在系统启停或者气温大幅变化的情况下，冷却水的温度变化也比较大，液位的波动大，无法进行漏水判断或者易导致误判的技术问题，该方案充分考虑了温度的影响，将液位的变化与温度的影响充分融合，即使温度变化较大的情况下也可以进行有效的漏水判断，保证了漏水监视的连贯性和准确性。

（2）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，所述测量点包括冷却水进阀、冷却水出阀、散热装置进阀或散热装置出阀中的一个或几个，也可以是其他任一的测量位置，只要位置固定即可，后续都针对此测量点进行测量，作为参考液位的计算依据，便可以根据各个具体的设备选择合适的位置进行温度采集，简单方便。

（3）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，构建了缓冲罐液位与各个测量点的函数关系式，由于温度与液位成正比，因此通过设置比例系数的方式来构建关系式，为了保证其一致性以及可调整性，还设置了一个常数a，该关系式整体上体现了温度与液位的变化关系，符合逻辑、满足客观性，而且计算起来简单准确，只需根据测量点的个数进行多次测量即可获得各个待定系数。

（4）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，还可以使用神经网络的方法来建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系，该方式可借助现有的神经网络模型，通过训练的方式使其满足当前的条件，得到合适的神经网 络模型的参数，从而减少了计算量，且保证了模型的精度，提高了漏水判断的准确性。

（5）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，求解的方法包括解方程组或曲线拟合法，采用这些基本的数学算法即可实现，计算简单准确。

（6）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，通过判断实际液位与参考液位的差别来进行漏水判断，此处设置差别化判断，当实际液位低于参考液位达到一定程度，且持续一段时间后认为轻度漏水，实际液位持续降低且达到一定程度则认为重度漏水，此时需要采取停换流阀等措施。

（7）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，轻度漏水信号生成后没有生成重度漏水信号，且实际液位稳定在一定范围内超过一定时间后，消除轻度漏水信号，由于轻度的漏水及时修复后不影响系统运行，因此实际液位在一定范围内稳定了可以认为漏水及时进行了修复，可继续运行。

（8）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，消除轻度漏水信号后，将当前参考液位修正为当前的实际液位，重新启动漏水监控，由于轻度漏水后实际液位必然变化，因此参考液位也应该适当调整，故将参考液位修正为当前的实际液位，为后续漏水判断提供更好的依据。

（9）本发明所述的水冷系统的漏水判断方法，在水冷系统补水后以及系统重新启动后，都需要对参考液位进行修正，通过修正可以保证参考液位一直处于合理的范围，通过不断修正的方式为漏水判断提供有效的依据，避免了状态变更后修正液位偏差较大，影响判断的问题。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是换流阀水冷系统的组成结构图；

图2是本发明所述的水冷系统的漏水判断方法的流程图。

图中附图标记表示为：1-循环泵，2-换流阀，3-散热风扇组，4-缓冲罐， 5-氮气瓶，6-进阀温度传感器，7-出阀温度传感器，8-液位传感器，9-排气阀，10-补气阀，11-加热器。

具体实施方式

实施例1：

换流阀是高压直流输电系统的核心设备，通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制。为了将换流阀工作过程中产生的热量及时排出，降低换流阀的温度，需要设置冷却系统。如图1所示，给出一个换流阀及其水冷系统的示意图，换流阀2的周围为水冷系统，循环泵1带动整个水冷系统的冷却水循环流动，将热量排出。在冷却水进阀处，设置有进阀温度传感器6，在冷却水出阀处，设置有出阀温度传感器7，水冷系统还连接有散热风扇组3，用于为循环出来的受热后的冷却水散热。此外，水冷系统还连接有加热器11，在冷却水温度过低时对其加热。在水冷系统内还设置有缓冲罐4，缓冲罐4内的液位高度通过液位传感器8获得，该缓冲罐4通过排气阀9与外部连通，通过补气阀10与氮气瓶5连接，该缓冲罐4用于平衡该水冷系统内部的压力。

本实施例中提供一种水冷系统的漏水判断方法，流程图如图2所示，根据缓冲罐中的液位的高度和冷却水的温度来综合进行漏水判断，具体的方法为：

（1）首先，调整缓冲罐4内的压力。通过控制补气阀10补气，或通过排气阀9进行排气的方式，使得缓冲罐内的压力保持稳定。当压力稳定后，缓冲罐4内的液位高度，只与水冷系统的冷却水温度有关系。

（2）控制冷却水的温度变化，在不同情况下采集各个测量点的温度以及缓冲罐的液位高度，建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系，此处的对应关系可以是函数关系也可以是神经网络等其他智能识别方法建立的映射关系。

首先，通过启停加热器11，在不同情况下，测得多组温度数据和缓冲罐液位的高度数据。此时的温度数据采集的是冷却水进阀和冷却水出阀的温度， 分别通过进阀温度传感器6和出阀温度传感器7测得，缓冲罐4内液位的高度由液位传感器8获得。

建立液位与温度的对应关系式为：

L_液位＝a+b×T_进阀+c×T_出阀，

其中，a、b、c为待定的系数，L_液位为缓冲罐4的液位高度值，T_进阀为冷却水进阀温度，T_出阀为冷却水出阀温度，可以通过解方程或曲线拟合方式求取该关系式。

采用解方程法求取上述关系式的过程如下：

该关系式中有a、b、c三个未知数，故需采集三组数据。通过启动不同的加热器组数以及设定散热器风扇的转速，实际得到三组数据，分别为：L_液位1、T_进阀1、T_出阀1；L_液位2、T_进阀2、T_出阀2；L_液位3、T_进阀3、T_出阀3；然后代入上述关系式求解方程组，如下：

采用解方程组的方式求解出a、b、c的值。

然后根据a、b、c的值确定关系式：

L_液位＝a+b×T_进阀+c×T_出阀；L_液位为缓冲罐4的液位高度值，T_进阀为冷却水进阀温度，T_出阀为冷却水出阀温度。

这样，就获得了缓冲罐4液位高度与冷却水进阀温度和冷却水出阀温度之间的关系式。

作为其他可以替换的实施方式，求解该关系式的方式还可以采用曲线拟合法。此外，在其他的实施例中，还可以选择其他测量点的温度，如还可以选择散热装置进阀或散热装置出阀的温度数据，也可以将水冷系统中其他任意位置作为测量点，来获得冷却水的温度。

在其他的实施方式中，测量点的个数也不固定，可以选择两个、三个或 者更多，如选择j个测量点时，j≧2;

构建缓冲罐液位与各个测量点的关系式为：

其中，a为常数，T_i为第i个待测点的温度，b_i为第i个待测点的温度系数，j为测量点的个数，L_液位为缓冲罐液位的高度。该关系式构建了缓冲罐液位与各个测量点的关系式，由于温度与液位成正比，因此通过设置比例系数的方式来构建关系式，为了保证其一致性以及可调整性，还设置了一个常数a，该关系式整体上体现了温度与液位的变化关系，符合逻辑、满足客观性，而且计算起来简单准确，只需根据测量点的个数进行多次测量即可获得各个待定系数。

然后，通过数学方法对待定的常数a以及各个待测点的温度系数b_i进行求解。由于上述变量为j+1个，采用待定系数法需要建立j+1个方程，通过控制冷却水的温度变化，在j+1种情况下采集上述j个测量点的温度以及缓冲罐的液位高度，获得j+1个上述关系式，构成j+1元一次方程，通过解方程的方式得到a以及b_i的值，从而得到上述缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系。

作为可以替换的其他实施方式，上述关系式可以采用其他形式的函数关系式，如采用其他的多元多次的函数表达式，如采用二次函数函数表示：依此类推，甚至可以是更高的次数的函数。此可以看出该函数表达式的形式可以有多种，在实现时本领域的技术人员可以根据实际需要求来选择，如根据所需的控制精度、测量点的个数、计算复杂度等，综合评价后来选择函数的类型。

这样，就可以建立关系式L_液位=a₀+f(T_进阀,T_出阀)，其中a₀为待定的常数系数，f(T_进阀,T_出阀)中的待定系数为a_i，i为该关系式中系数的个数，根据曲线拟合法来求取该关系式；

求取关系式中各系数，使得误差平方和最小，

即令的值最小；

其中，a₀…a_i为待定的系数，n为测量的次数，T_进阀i为第i次测量时冷却水进阀的温度，T_出阀i为第i次测量时冷却水出阀的温度，L_液位i为第i次测量时缓冲罐液位的高度；

求取关系式中的各系数，使误差平方和最小，针对各个待定的系数分别求导，使导数为0，得到如下方程组：

求解方程组，即可得到函数中各个变量的值，从而确定关系式：

L_液位=a₀+f(T_进阀,T_出阀)，

其中T_进阀为冷却水进阀的温度，T_出阀为冷却水出阀的温度，L_液位为缓冲罐液位的高度。

（3）当水冷系统运行时，根据各个测量点的温度以及所述对应关系计算所述缓冲罐的参考液位。

水冷系统运行时，实时地获取所述各个测量点的温度，如冷却水进阀温度为T_进阀0、冷却水出阀温度为T_出阀0。

将上述测量的温度值代入上述关系式中，得到：

L_液位0＝a+b×T_进阀0+c×T_出阀0；

将求得的缓冲罐液位的高度L_液位0作为缓冲罐的参考液位。

（4）根据实际液位与参考液位的差别，判断所述水冷系统是否发生漏水。 具体为：

首先，根据液位传感器获得当前缓冲罐的实际液位高度L_液位实，然后进行判断：

实际液位L_液位实低于参考液位L_液位0超过液位轻度漏水阈值（一般选择15-25mm，此处选择20mm）时，且持续时间超过轻度漏水时间阈值（一般选择3-8分钟，此处选5分钟），则产生轻度漏水信号。

实际液位L_液位实继续低于参考液位L_液位0并超过液位重度漏水阈值（一般选择35-45，此处选择40mm），产生重度漏水信号。

此处，通过判断实际液位与参考液位的差别来进行漏水判断，此处设置差别化判断，当实际液位低于参考液位达到一定程度，且持续一段时间后认为轻度漏水，实际液位持续降低且达到一定程度则认为重度漏水，此时需要采取停换流阀等措施。

本实施例所述的漏水判断方法中，首先使得缓冲罐内的压力保持稳定，然后通过控制水温的变化，获得多个测量点的温度值与缓冲罐的液位高度值，然后根据这些值确定缓冲罐液位高度与各个测量点的温度的对应关系，在冷却水运行过程中，根据实时获得的各个测量点的温度和该对应关系计算出缓冲罐的参考液位值，然后将缓冲罐的实际液位值与参考液位值进行比较，根据其差别判断是否漏水。该方案中将温度的变化对液位的影响充分进行了考虑，避免了现有技术中只根据液位进行漏水判断，在系统启停或者气温大幅变化的情况下，冷却水的温度变化也比较大，液位的波动大，无法进行漏水判断或者易导致误判的技术问题，该方案充分考虑了温度的影响，将液位的变化与温度的影响充分融合，即使温度变化较大的情况下也可以进行有效的漏水判断，保证了漏水监视的连贯性和准确性。

实施例2：

在本实施例中，建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系时，采用二次函数来建立该关系式，选取温度与液位关系为：

可以通过解方程和曲线拟合方式求取

该关系式。

方法1：解方程法。

该关系式中有a、b₁、b₂、c₁、c₂五个未知数，故需采集五组数据。通过启动不同的加热器组数以及设定散热器风扇的转速，实际得到五组数据为。

求解方程组：

求解出a、b₁、b₂、c₁、c₂的值。即可确定关系式。

方法2：曲线拟合法

可以多采集几组数据，为多组数据：

求取关系式中的各系数，使误差平方和最小。即令

的值最小。其中，a、b₁、b₂、c₁、c₂为变量，分别求导数。

其中，对a求导表达式为：

对b₁求导表达式为：

对b₂求导表达式为：

对c₁求导表达式为：

对c₂求导表达式为：

令上述三个表达式为0，得到如下方程组：

求解方程组，即可得到a、b₁、b₂、c₁、c₂的值，从而确定关系式。

通过上述分析可以看出，在建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系时，可以根据需要选择合适的函数关系，如一次函数或二次函数，甚至者更多阶次的函数，都是可以实现的。

实施例3：

在本实施例中，采用神经网络的方式来建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系，具体的方法如下：

首先，通过补气或排气的方式，使得缓冲罐内的压力保持稳定。

然后，控制冷却水的温度变化，在不同情况下采集各个测量点的温度以及缓冲罐的液位高度。在确认系统不漏水的情况下，通过改变加热器加热组数以及冷却风机的频率，得到不同的温度及对应的液位值，并使用得到的这些值作为输入样本对神经网络进行训练，此处的神经网络可以使用现有技术中的神经网络模型，通过该样本训练的方式得到合适的神经网络模型，从而建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系；

当水冷系统运行时，根据各个测量点的温度以及所述对应关系计算所述缓冲罐的参考液位。此时，将各个测量点的实时测量的温度输入训练好的神经网络模型中，该神经网络模型根据计算，可以得到该状态下的缓冲罐的参考液位。

然后，将实际测量到的缓冲罐的液位作为实际液位，根据实际液位与计算出的参考液位的差别，判断所述水冷系统是否发生漏水。如实际液位低于参考液位且超过液位轻度漏水阈值时，且持续时间超过轻度漏水时间阈值，则产生轻度漏水信号；实际液位继续低于参考液位并超过液位重度漏水阈值，产生重度漏水信号。同时，轻度漏水信号生成后没有生成重度漏水信号，且实际液位稳定在一定范围内超过一定时间后，消除轻度漏水信号。

实施例4：

在本实施例中，将实施例1或实施例2中方案的基础上，将判断是否发生漏水的情况进一步细分，使其具有更好的针对性，具体如下：

轻度漏水信号生成后没有生成重度漏水信号，且实际液位稳定在一定范围内超过一定时间后，消除轻度漏水信号。如轻度漏水信号生成后没有生成重度漏水信号，实际液位稳定在5mm以内且超过2小时，则消除轻度漏水信号。

消除轻度漏水信号后，还将当前参考液位修正为当前的实际液位，重新启动漏水监控。

水冷系统补水时，停止漏水监控，补水结束后，系统运行一段时间后，将参考液位修正为当前的实际液位，启动漏水监控。

当水冷系统停止后，漏水监控停止，系统启动后运行一段时间后，将当前的参考液位修正为当前的实际液位，然后启动漏水监控。

实际液位低于参考液位的值超过液位修正阈值且持续时间达到液位修正时间阈值后，则将参考液位修正为当前的实际液位，并重新启动漏水监控。如实际液位低于参考液位的值超过5mm且持续时间达到24小时后，则将参考液位修正为当前的实际液位，并重新启动漏水监控。

本实施例中的换流阀水冷系统的漏水判断方法，保证了换流阀水冷系统的连续可靠运行，对系统的冷却水是否存在漏水情况进行监视。正常情况下，换流阀水冷系统总水量是固定的，而且各测量点温度的水所占总水量的比例 也是固定的，通过补气和排气阀来维持缓冲罐中气体压力的稳定，进而维持系统压力的稳定，则缓冲罐液位就与系统各处的温度存在函数关系。通过改变冷却系统在不同的加热器加热和散热风扇转速，可以得到各测量位置温度及相应的液位值，通过解方程或者曲线拟合，可以确定函数关系。这样在漏水监视运行时，可以根据各点不同的温度，测算出缓冲罐液位，如果缓冲罐实际液位低于测算液位，并超过一定时间，则判断为漏水。排除了换流阀系统负荷变化造成冷却水热胀冷缩对漏水判断的干扰，消除了误报警的问题。实现了漏水连续可靠监视。

实施例5：

本实施例中提供一种水冷系统的漏水判断方法，换流阀水冷系统总水量是固定的，而且各测量点温度的水所占总水量的比例也是固定的，所以通过监测各温度测量点，并通过补气和排气阀来维持缓冲罐中气体压力的稳定，从而实现缓冲罐液位与各温度测量值之间存在固定关系，即液位即是系统冷却水的“温度计”。调试或者检修情况下，通过启动不同的加热器和冷却风扇转速，可以得到各温度测量点的不同温度及对应液位值，从而可以确定缓冲罐液位与各点温度值的函数关系。漏水监控运行时，如果实际的测量液位低于测算液位超过一定范围超过一时间，则判断为系统漏水。

本实施例中的水冷系统的漏水判断方法的过程如下：

（1）通过补气或排气的方式，使得缓冲罐内的压力保持稳定。换流阀水冷系统的管路系统是固定的，各水路部位的水量是固定的。通过缓冲罐的排气和补气阀，实时进行排气或补气，从而维持系统压力的稳定，可以实现缓冲罐液位与系统综合温度之间的函数关系。即可以实现缓冲罐液位是换流阀水冷系统的系统“温度计”。

上述通过排气和补气阀，维持缓冲罐内压力的稳定时，波动范围越小越好，一般要求小于0.05Bar。这样可以抵消冷却水热胀冷缩对管路系统造成的膨胀和收缩，温度变化仅限于对缓冲罐液位造成变化。

（2）控制冷却水的温度变化，在不同情况下采集各个测量点的温度以及缓冲罐的液位高度，建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系。

预先确定水冷系统各测量点温度与缓冲罐液位的函数关系。在设备调试阶段，通过启停加热器，以及设定散热器风扇的转速，可以得到多组，缓冲罐液位与进阀和出阀温度的数据。

得到关系式：L_液位1=f（T_进阀1,T_出阀1），L_液位2=f（T_进阀2，T_出阀2）等。

通过曲线拟合或者解方程的方法，选取相应的数据组个数，可以得到缓冲罐液位与进阀、出阀温的关系式。L_液位=f（T_进阀，T_出阀）。

在本实施例中，所述测量点包括冷却水进阀、冷却水出阀，建立关系式L_液位=a+T_进阀×b+T_出阀×c，根据曲线拟合法来求取该关系式。

求取关系式中各系数，使得误差平方和最小，

即令的值最小；

其中，a、b、c为待定的系数，n为测量的次数，T_进阀i为第i次测量时冷却水进阀的温度，T_出阀i为第i次测量时冷却水出阀的温度，L_液位i为第i次测量时缓冲罐液位的高度；

求取关系式中的各系数，使误差平方和最小，针对各个待定的系数分别求导，使导数为0。

其中，对a求导表达式为：

对b求导表达式为：

对c求导表达式为：

令上述三个表达式为0，得到如下方程组：

求解方程组，即可得到a、b、c的值，从而确定关系式：

L_液位=a+T_进阀×b+T_出阀×c

L_液位=a+T_进阀×b+T_出阀×c，其中T_进阀为冷却水进阀的温度，T_出阀为冷却水出阀的温度，L_液位为缓冲罐液位的高度。

（3）实际运行中根据不同的温度测算出应该的缓冲罐液位值。当水冷系统运行时，根据各个测量点的温度以及所述对应关系计算所述缓冲罐的参考液位。

水冷系统运行时，实时地获取所述各个测量点的温度，如冷却水进阀温度为T_进阀0、冷却水出阀温度为T_出阀0。

将上述测量的温度值代入上述关系式中，得到：

L_液位0＝a+b×T_进阀0+c×T_出阀0；

将求得的缓冲罐液位的高度L_液位0作为缓冲罐的参考液位。

（4）根据实际液位与参考液位的差别，判断所述水冷系统是否发生漏水。如将参考液位与实际值进行比较，如果实际值低于参考液位值超过一定程度和时间，则判断为漏水，具体的方式如下：

①实际液位值低于参考液位值超过20mm，且时间超过5分钟，则产生轻度漏水信号。

②实际液位值继续低于参考液位值并超过40mm，则产生重度漏水信号此时，需要停止换流阀或采取其他措施。

③如轻度漏水信号出现后没有出现重度报警，且实际液位的变化值稳定在5mm内超过2个小时，则消除轻度漏水信号。并修正参考液位值，使之与实际液位值相等，然后重新启动漏水监视。这表明轻度漏水获得了及时的修复，此后不会影响系统运行。

④如果系统运行状态下补水，漏水监视停止。补水结束后，系统运行10分钟后，修正参考液位值，使之与实际液位值相等，启动漏水监视。由于补水后的液位必然发生变换，通过补水后的液位变化来校正该参考液位，使得以后的判断更为准确，降低误判发生。

⑤水冷系统停止后，漏水监视停止。系统启动后，先运行10分钟，然后修正参考液位值，使之与实际液位值相等，然后启动漏水监视。通过这种方式来校正停机检修造成的液位变化。

⑥如果实际液位值低于参考液位值超过5mm，并且达到24小时，修正参考液位值，使之与实际液位值相等，然后重新启动漏水监视。由于系统微渗漏是难以避免的，也是允许的，因此通过随时校正参考液位提高后续的判断的准确性。

该方案中，对于系统运行超过相当长的时间，以及系统补水造成的实际液位与测算液位的差，可以通过测算值加上系统长时间运行造成的冷却水正常的损耗，以及系统补水后造成的液位变化，予以修正。对于冷却水系统长时间的少量泄漏累计液位降低，或者系统补水引起的液位升高，由于水系统的膨胀系数不变或者影响很小，对缓冲罐的参考液位予以修正，提高了判断的准确性。

换流阀水冷系统漏水判断是系统可靠运行的重要保证条之一。由于受到多种不确定因素影响，目前判断方法容易产生故障误报或漏报情况。本实施例提供的漏水判断方法，采用稳定缓冲罐压力，使得液位仅与系统的冷却水 温度有关。设备调试时，通过改变系统冷却水的温度，确定与液位值的函数对应关系。正常运行时，根据系统冷却水温度，估算出液位高度。如果实际值低于估算值超过一定范围和时间，则判断系统漏水。该方法排除了冷却水温度对缓冲罐液位的干扰，消除了误报警，实现了对水冷系统漏水的连续监视，使得漏水监视连贯，无需中断，有效地消除了误报和漏报情况。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种水冷系统的漏水判断方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过补气或排气的方式，使得缓冲罐内的压力保持稳定；

控制冷却水的温度变化，在不同情况下采集各个测量点的温度以及缓冲罐的液位高度，建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系；

当水冷系统运行时，根据各个测量点的温度以及所述对应关系计算所述缓冲罐的参考液位；

根据实际液位与参考液位的差别，判断所述水冷系统是否发生漏水。

2.根据权利要求1所述的漏水判断方法，其特征在于，所述测量点包括冷却水进阀、冷却水出阀、散热装置进阀或散热装置出阀中的一个或几个。

3.根据权利要求1或2所述的漏水判断方法，其特征在于，所述建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系的过程，包括：

构建缓冲罐液位与各个测量点的关系式为：L_液位＝a+f(T₁,…,T_i，…,T_j)，

其中，a为常数，T_i为第i个待测点的温度，i≤j，j为测量点的个数，

L_液位为缓冲罐液位的高度，f(T₁,…,T_i，…,T_j)为多元多次函数关系式；

通过数学方法对待定的常数a以及函数关系式中的各个系数进行求解。

4.根据权利要求3所述的漏水判断方法，其特征在于，所述函数关系式为多元一次线性关系式或多元二次线性关系式；求解的所述数学方法包括解方程组或曲线拟合法。

5.根据权利要求1或2所述的漏水判断方法，其特征在于，所述建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的对应关系的过程，包括采用神经网络的方法建立缓冲罐液位与各个测量点的温度的神经网络模型。

6.根据权利要求5所述的漏水判断方法，其特征在于：所述的当水冷系统运行时，根据各个测量点的温度以及所述对应关系计算所述缓冲罐的参考液位的过程，包括：

水冷系统运行时，实时地获取所述各个测量点的温度；

将各个测量点的温度值代入所述关系式中，将求得的缓冲罐液位的高度作为缓冲罐的参考液位；或者将各个测量点的温度值输入训练好的所述神经网络模型中，然后将神经网络模型输出的缓冲罐液位的高度作为缓冲罐的参考液位。

7.根据权利要求6所述的漏水判断方法，其特征在于：所述根据实际液位与参考液位的差别，判断所述水冷系统是否发生漏水的过程包括：

实际液位低于参考液位且超过液位轻度漏水阈值时，且持续时间超过轻度漏水时间阈值，则产生轻度漏水信号；

实际液位继续低于参考液位并超过液位重度漏水阈值，则产生重度漏水信号。

8.根据权利要求7所述的漏水判断方法，其特征在于，还包括：轻度漏水信号生成后没有生成重度漏水信号，且实际液位稳定在一定范围内超过一定时间后，消除轻度漏水信号。

9.根据权利要求8所述的漏水判断方法，其特征在于，所述消除轻度漏水信号时，实际液位的变化值稳定在5mm以内且超过2小时。

10.根据权利要求7-9任一项所述的漏水判断方法，其特征在于，消除轻度漏水信号后，还包括将当前参考液位修正为当前的实际液位，重新启动漏水监控。

11.根据权利要求7-9任一项所述的漏水判断方法，其特征在于，还包括水冷系统补水时，停止漏水监控，补水结束后，系统运行一段时间后，将参考液位修正为当前的实际液位，启动漏水监控。

12.根据权利要求11所述的漏水判断方法，其特征在于，还包括：当水冷系统停止后，漏水监控停止，系统启动后运行一段时间后，将当前的参考液位修正为当前的实际液位，然后启动漏水监控。

13.根据权利要求12所述的漏水判断方法，其特征在于，还包括：实际液位低于参考液位的值超过液位修正阈值且持续时间达到液位修正时间阈值后，则将参考液位修正为当前的实际液位，并重新启动漏水监控。

14.根据权利要求13所述的漏水判断方法，其特征在于，所述液位轻度漏水阈值为15-25mm，所述轻度漏水时间阈值为3-8分钟；所述液位重度漏水阈值为35-45mm；所述液位修正阈值为5mm，所述液位修正时间阈值为24小时。