[发明专利]一种水冷磁体安全保护方法

权利要求书

1.一种水冷磁体安全保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在水冷磁体首次上电运行之前，按由小到大顺序和等间隔原则，确定水冷磁体工作电流集合；

(2)在水冷磁体首次运行时，按照确定的工作电流集合给水冷磁体进行通电；

(3)采集水冷磁体运行参数，并对采集数据进行滤波处理；

(4)在首次标定运行过程中，利用水冷磁体线圈电阻与其消耗功率之间的线性关系，建立水冷磁体首次运行时的保护策略，对水冷磁体进行初步的有效保护；

(5)采用水冷磁体线圈电阻多项式模型，对其进行标定拟合，建立水冷磁体线圈电阻数学表达式；

(6)基于所建立的水冷磁体线圈电阻数学模型，确定水冷磁体故障判断机制，对标定后实际运行中的水冷磁体进行保护。

2.如权利要求1所述的一种水冷磁体安全保护方法，其特征在于，所述水冷磁体运行参数的采集包括水冷磁体工作电流、线圈电压、入口水温、出口水温、入口水压和出口水压参数的测量与采集。

3.如权利要求2所述的一种水冷磁体安全保护方法，其特征在于，所述水冷磁体运行数据的滤波处理包括所有水冷磁体运行参数的5ms内的平均滤波、50ms内的滑动窗口滤波。

4.如权利要求1所述的一种水冷磁体安全保护方法，其特征在于，所述水冷磁体线圈电阻标定的方法步骤是：

a、在水冷磁体首次运行之前，按由小到大顺序和等间隔原则，确定水冷磁体工作电流集合I_i(i＝1,2,...,n，n≥5)，其中I₁为最小工作电流，I_n为最大工作电流；

b、保持水冷磁体入口水温不变，使水冷磁体工作电流由最小值I₁台阶式升至最高电流I_n；

c、每个电流台阶期间，当出口水温稳定时，测量并记录水冷磁体工作电流I_i，水冷磁体线圈端电压U_i，以及冷却水入口温度T_INi，出口温度T_OUTi，(i＝1,2,...,n，n≥5)；

d、上述过程中，当工作电流上升到I₃以后(包括I₃)，水冷磁体保护方法步骤如下：

i)、由采集的工作电流I_j和线圈端电压U_j(j＝1,2,...,i-1，3≤i≤n)，计算得到电流为I_j时线圈电阻R(I_j)和其消耗功率P(I_j)，计算公式如下：

R(I_j)＝U_j/I_j

P(I_j)＝U_j*I_j

ii)、由(R(I_j)，P(I_j))(j＝1,2,...,i-1，3≤i≤n)，根据最小二乘法拟合出线圈电阻与消耗功率的线性关系；

iii)、采集当前电流台阶下的线圈电压U_i和工作电流I_i(3≤i≤n)，由欧姆定理得到测量电阻R_im；

iv)、由上述拟合出的线性关系，得出预期的线圈电阻R_ic；

v)、计算出R_im相对于R_ic的相对偏差ε，计算公式如下：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{R_{im}-R_{ic}}{R_{ic}}\×100\%$

vi)、当相对偏差ε超过设定范围时，即进行断电保护；

e、由U_i和I_i，根据欧姆定理R(I_i)＝U_i/I_i，计算得到电流为I_i时水冷磁体线圈电阻R(I_i)；

f、由R(I_i)、入口温度T_INi、出口温度T_OUTi，计算得到水温为0℃时的电阻R₀(I_i)，计算公式为：

T_i＝(T_INi+T_OUTi)/2

R₀(I_i)＝R(I_i)/(1+αT_i)

其中α为水冷磁体线圈电阻热系数；

g、由n项(R₀(I_i)，I_i)(i＝1,2,...,n)组成下列方程组：

$\begin{array}{c}{R}_0\left(I_0\right)=A_0+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i\×I_0^i\\ R_0\left(I_1\right)=A_0+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i\×I_1^i\\ .\\ .\\ .\\ R_0\left(I_n\right)=A_0+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i\×I_n^i\end{array}$

h、解出上述方程组，得A_i(i＝0,1,...,n)。

5.如权利要求4所述的一种水冷磁体安全保护方法，其特征在于，所述的水冷磁体故障判断机制的方法步骤是：

a、实时采集水冷磁体运行参数，包括线圈电压U，工作电流I，入口水温T_IN，出口水温T_OUT；

b、计算出水冷磁体线圈0℃水温下的测量电阻R_0m，计算公式如下：

R_m＝U/I

T＝(T_IN+T_OUT)/2

R_0m＝R_m/(1+αT)

c、根据所述的水冷磁体线圈电阻标定方法，得到水冷磁体线圈于电流为I时的0℃水温下的预期电阻R_0C；

d、计算出R_0m相对于R_0C的偏差ε，计算公式如下：

ε＝(R_0m-R_0C)/R_0C

e、计算出磁体线圈等效温度T_eq，计算公式为：

T_eq＝(R_m/A₀—1)/α

其中α为水冷磁体线圈电阻的温度系数；

f、当ε或T_eq的值超过预期范围时，对水冷磁体进行断电保护。