风冷技术对降低框架断路器温升的研究及应用

高压开关温升试验方法的研究作者：孙蕊高杨周忠杰来源：《今日自动化》2020年第03期[摘要] 随着人们对电力越来越高的要求，我国的电力建设目前备受关注。

近年来，我国大力进行电力建设，在进行电力建设的过程中，需要通过高压电进行电力输送，因此电力的安全十分重要，而高压开关作为电力基础设施中十分重要的设备，对于其安全系数，也有着极高的要求。

要检测高压开关的各项指标，就需要通过高压开关温升试验来进行。

本文对高压开关温升试验进行研究，进一步获得满足高压电路工程需要的开关设备。

[关键词]高压开关;温升试验;仿真实验[中图分类号]TM564 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）03–00–03[Abstract]With the increasing demand of the people for electric power， my country's electric power construction is currently attracting attention. In recent years， my country has vigorously carried out power construction. In the process of power construction， it is necessary to transmit power through high-voltage power， so the safety of power is very important. As a very important device in the power infrastructure， high-voltage switches also have extremely high requirements for their safety factors. To detect the various indicators of the high-voltage switch， it is necessary to pass the high-voltage switch temperature rise test. This article studies the temperature rise test of high-voltage switches， and further obtains switchgear that meets the needs of high-voltage circuit engineering.[Keywords]high voltage switch; temperature rise test; simulation experiment在电力系统的运行过程中，发热是一个十分重要的问题。

基于特殊环境因素下高、低压成套开关设备设计和制造的探讨作者：广州白云电器设备股份有限公司电气研究所杨成懋，王义，张宇怀来源：赛尔输配电产品应用开关卷总第82期摘要：本文根据目前市场需求，结合国家对环境技术的研究，提出高原环境和高污秽环境下对高低压成套开关设备的影响。

根据这些影响提出解决相关的技术问题的措施和方案关键点，并具体运用到实际的设计过程中，最终保障使用两类特殊环境下的产品顺利开发起到指导作用，同时保证产品质量，满足了社会的需求。

关键词：市场需求，研发方向，环境技术，设计，工艺前言：迈入二十一世纪以来，我们国家在经济、政治和文化等各个层面都得到快速稳定发展，尤其经济的快速发展，不仅给中国各行各业的发展带来了勃勃生机，同时也深刻的影响着人们的思想观念、行为方式。

行业及其所生产的产品发展方向，必然受到其所在的业务环境、市场需求发展方向、以及国家政策等方面的影响，同时也与使用者思想观念、行为方式有密切的联系。

高、低压成套开关设备，作为对电能的接受、输送、分配、控制及保护作用的电器产品，如何来适应各种各样的需求；如何规划其发展方向，产品的研发方向该如何确定，这些问题摆在行业领导企业管理者面前的重大战略问题。

解决这些问题，应该根据市场的需求和国家政策的引导，来正确决策产品的发展，满足电力行业的不同环境使用场合以及当前和未来的技术、功能的需要；同时还应与基本国情、国家未来经济、社会发展的整体规划的需求相协调。

白云电器作为在华南地区专业于输变配电领域的大型电器制造企业，针对市场环境的发展，以优良的产品服务社会为宗旨，不断提升产品质量；综合市场环境和国家政策的指导，在高、低压成套开关设备领域深耕细作、固本强基，不断地研发和完善满足顾客需求的各种技术方案，其中包括两项专门根据环境技术来确立的研发方向，下面根据研发的情况，跟同行共同分享、探讨。

一、环境因素确定的高低压成套开关设备的两大发展方向针对环境因素而确定产品的发展方向，也是目前高、低压成套开关设备的发展方向之一，目前市场需求提出了两大发展方向。

ＡＣＢ框架式断路器温升试验的研究朱军（上海人民电器厂退休高级工程师）本人40年工作经历中做过N次温升试验，心得颇多。

现在低压电器行业流行施耐德的M开关仿制品。

以上海人民电器厂的RMW系列产品为例。

RMW1-4000断路器的结构来自于RMW1-3200中4极开关。

它取消了N极，同时将中间两极并联成B极，原N极变成A 极。

当然还采取将增加软连接截面的措施，结果试品的试前最高温升为72K。

由于RMW1-4000没有N极，它不适合需要切断零线场合下使用。

作为替代人民厂研制了RMW2-4000/4。

RMW2-4000的B极散热条件比相邻两极更恶劣，因此它的试前温升超过80K而没法使用。

仔细检查原因发现断路器的动触头上的温升高达160℃左右。

接下来就是如何把这些热量散出去，只有将发热铜排垂直安装来增加空气对流，此时它的试前温升68~72K。

可以使用了，但是给用户使用带来了不方便。

为什么有这种现象？这是M开关的结构和工作特性决定的。

由于M开关静触头省略了浮动结构，因此它的触头接触方式只能采用线接触。

线接触的接触电阻大于面接触，它的导热性远小于面接触，所以资4000A电流作用下产生了高温。

解决的方法目前只有两个，其一增加B极的极数，也就是降低它的电流密度，其二增加发热铜排效果，要么增加铜排的数量，要么铜排垂直安装。

还有其它什么方法呢？噢，还有人提出可以在断路器上安装散热风扇，要么就是在出线段安装巨大的散热器。

问题是热风扇的寿命如何？坏了如何报警？我以为可以将触头的线接触改为面接触，这样就可以降低接触电阻。

我在《RMW2-4000研究性试验小结.doc》中已经提出，估计我们企业的设计人员可能很为难。

怎么下手？本人经过长期思考形成一个方案可以一试。

想知道？可以谈上一路。

如果谈得好我将奉送另一个降低温升的方法，那可是脑筋急转弯的方法。

其它创新改进我会在《探讨智能ACB的创新设计.doc》文章谈及。

最后我还是喜欢议论一下，我的方案降低温升大概10K左右。

断路器主回路电阻超标原因分析及处理[摘要]断路器作为变电系统中重要的电能调控设备，其运行质量水平的高低尤为重要。

某220kV变电站，其中一条220kV线路的LW252型高压断路器在实际运行过程中，由于负荷波动较大，动作次数较频繁，运行工作环境也变得相对较差，引起动静触头主回路电阻不断增加。

结合工程运行现状及故障现象，从故障现状、故障排除、故障处理等多方面，对LW252型断路器主回路电阻值超标及温升过大故障的处理进行了详细分析研究，并采取返厂维修更换措施，有效消除了故障，确保设备的安全可靠运行。

【关键词】220kV变电站；高压断路器；主回路电阻抄表；温升；故障处理1、引言断路器作为电力系统中电能分配调度和保护控制的核心设备，其运行的安全可靠性直接影响到整个电网系统的供电水平。

实际在进行电能分配、输电以及用电等过程中，无论采取何种导电材料作为传输媒介，其均可能由于材料存在一定电值阻，进而形成一个较为复杂的电磁环境，相应就会产生较大的热损耗，一旦断路器触头、母线联接部位由于安装质量水平、绝缘下降、误操作等原因造成其接触面不能有效接触引起电阻值不断增大，则会引起断路器主回路电阻值不断增大。

热量在这些部位不断聚集，一旦其超过安全运行允许温度值时，就会使这些部位出现过热故障，轻者会引起断路器绝缘和动作性能降低，重者可能会导致电力系统大面积发生停电事故。

2、LW252型断路器运行现状分析某220kV中枢变电站作为当地电网的重要组成部分，其总容量为480MV A，装有两台容量为240MV A的三相耦合电力变压器，电压变比为220/110/10kV。

其中，252kV设备和126kV设备均为室外AIS敞开式电气设备，10kV用电缆引致室内组屏供电。

该变电站在进行#2主变及相应间隔安装后，于2012年3月11日进行#2主变挂网运行，试运行各设备性能表现良好，监测监控数据信息均满足相关技术规范要求，于是正式投运。

在投运后第11个月，由于该地区工业的快速发展，LW252型断路器各项运行功能参数性能均较为良好。

低压断路器的温升极限低压断路器是一种常见的电气设备，用于保护电路免受过电流和短路等故障的影响。

在正常工作过程中，低压断路器会产生一定的热量，这就是所谓的温升。

而低压断路器的温升极限则是指在规定的工作条件下，断路器允许的最大温升值。

低压断路器的温升极限是一个重要的参数，它直接关系到断路器的性能和安全性能。

一旦断路器的温升超过了极限值，就会导致断路器过热，甚至引发火灾等危险。

因此，合理控制低压断路器的温升，对于保证电气设备的正常运行和延长使用寿命具有重要意义。

低压断路器的温升受到多种因素的影响，其中最主要的是电流负载和环境温度。

电流负载是指断路器在正常工作过程中所承受的电流大小，它越大，断路器的温升也就越高。

而环境温度则是指断路器所处环境的温度，环境温度越高，断路器的散热能力就越差，温升也会相应增加。

为了确保低压断路器的安全运行，国际电工委员会（IEC）和国家标准化组织（ISO）等机构制定了一系列标准和规范，对低压断路器的温升进行了详细的规定。

根据这些标准，低压断路器的温升极限一般分为两个等级：A级和B级。

A级是指断路器在规定的工作条件下，其温升不得超过规定值。

而B级则是指断路器在同样的工作条件下，其温升允许超过规定值，但不能超过A级温升值的两倍。

低压断路器的温升极限与断路器的设计和制造密切相关。

一方面，断路器的内部结构和材料选择会直接影响其散热能力和温升情况。

例如，合理设计的断路器内部通风结构和散热片等可以增加散热面积，提高散热效果，从而降低温升。

另一方面，断路器的制造工艺和质量控制也会对温升产生影响。

例如，焊接工艺的合理选择和质量的控制可以减少接触电阻，降低温升。

为了满足不同应用场合的需求，市场上出现了各种不同类型和规格的低压断路器。

这些断路器在温升极限、额定电流和断路容量等方面存在差异。

在选择和应用低压断路器时，用户应根据实际需要和工作条件，合理选择断路器的类型和规格，并确保其温升在允许范围内。

362023.07.DQGY浅析12kV 大电流开关柜动静触头啮合对中度的问题黄河清（天一同益电气股份有限公司）摘要：针对12kV 大电流移开式开关柜与断路器手车配合的动静触头啮合对中度的问题展开研究，提出了改进方法和优化措施。

动静触头啮合不对中易导致断路器配柜异响、抬升现象、推进机构力矩太大、动静触头碰撞磨损和投运发热等问题。

为此，提出校验和解决动静触头不对中问题的方法，使配合尺寸满足厂控要求，同时为已投入运行且动静触头不对中的开关柜消除动静触头不对中隐患提出解决办法，提升设备运行的安全性。

关键词：12kV 开关柜；动静触头啮合对中度；中隔板；楔口定位0 引言作为现有电网系统的核心组成部分，12kV 移开式开关柜被广泛应用于变电站、开闭所和住宅配电房，其安全稳定的运行对于供电可靠性至关重要。

目前全国从事中压开关柜成套的厂家约有2200多个，各厂家在设计水平、制造工艺等方面存在较大差异。

同时，由于开关柜成套厂家并未生产断路器等手车产品，使得客户需额外指定采购某一家的开关柜或断路器，使得入网12kV 移开式开关柜的柜体和断路器手车由不同厂家拼装而成。

因此，现有KYN 系列的开关柜普遍存在动静触头啮合对中度的问题，进而导致断路器配柜时产生异响、爬坡时手车推进机构力矩过大、运行发热、碰撞磨损等问题，严重时可能造成烧损事故。

对于电流大于2500A 的KYN 系列的中置柜，此问题尤为突出。

为此，本文对电流大于2500A 的12kV 移开式开关柜动静触头啮合对中度产生的原因进行多方面的分析，针对现有问题提供有效的改进方法和优化措施以改善产品质量，为后续研究和生产人员提供该题的解决思路。

1 问题表现和原因分析1.1 问题表现动静触头的对中度是开关柜安全运行的保障之一，是影响设备健康的重要因素，动静触头不对中可能引发多层次的问题和事故。

（1）操作不正常开关柜和断路器因动静触头不对中而存在垂直偏差问题，导致操作不正常，具体问题表现如表1所示。

对真空断路器发热问题的探究摘要：目前，电力系统中断路器品种主要是真空断路器和sf6断路器，由于sf6气体具有特异的热化学性和电负性，被广泛用于高压及超高压领域，但是，sf6也是主要的地球温室效应气体，为此，从全球环境保护出发，sf6气体的使用将受到严格地限制，相较之下，真空断路器对环境污染最小，符合环保要求，因而，研究开发真空开关是保证电力系统稳定运行和保护环境的重要举措。

可是，现阶段由于技术、经济的原因，真空断路器主要运用于40.5kv及以下，由于真空断路器的特殊结构，其工作中的发热会造成零部件的温度过高，导致材料的性能下降，最后导致故障，甚至造成严重事故。

发热问题已成为真空断路器断路器故障的重要因素。

关键词：真空断路器；电接触理论；电接触材料；温升中图分类号：tm591 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）02-0119-03高压断路器是电力系统中最重要的保护和控制设备，已有百年以上的历史。

可分触头在高电压下开断大电流要发生强烈的电弧，只有在电弧被熄灭后才能真正开断电路。

作为断路器用的灭弧介质，相继有大气、压缩空气、矿物油等被利用，后又研究了在真空及六氟化硫（sf6）气体中开断电流，才使高压断路器技术迅速发展。

随着断路器技术的进展和无油化的要求，压缩空气断路器和油断路器现已被淘汰，目前使用的断路器品种主要就是真空断路器和sf6断路器[1]。

近年来，随着人们对环境保护的日益重视，sf6断路器在高压领域中的运用受到极大限制，而真空开关利用真空达到绝缘和灭弧的作用，不会排放对人类有害的气体，并且无火灾爆炸危险、使用寿命长久，得到人们的青睐，因而，真空断路器是一种很有发展前途的无油化开关。

可是，由于技术、经济等方面的影响，真空开关现阶段主要运用于40.5kv及以下，更高电压等级的真空断路器并没有实际产品和运用，近来，为了实现真空开关在高电压等级的突破，国内外真空开关专家致力于研制高电压等级真空断路器，在研究有多个真空灭弧室串联组成的高电压等级真空断路器和提高单断口真空灭弧室的额定电压来进一步优化多断口高电压等级真空断路器方面并且取得较大进展[2]，触头结构、触头材料等关键技术得到显著提高。

环境温度对开关电源适配器温升的影响及规律探究摘要：本文基于现有的理论和文献资料，探究了环境温度对开关电源适配器温升的影响及规律。

通过对开关电源适配器内部热量产生、散热机制和散热条件等方面的分析，得出了环境温度对开关电源适配器温升的影响规律和影响程度的定性描述，即环境温度越高，开关电源适配器温度升高的速度越快。

关键词：开关电源适配器；环境温度；影响规律；定性描述引言：开关电源适配器是现代电子设备中广泛应用的一种电源，其工作过程中会产生一定的热量，导致其温度升高。

环境温度是影响开关电源适配器温度的主要因素之一，因此研究环境温度对开关电源适配器温升的影响及规律，对于提高开关电源适配器的稳定性和可靠性具有重要意义。

本文通过对开关电源适配器内部热量产生、散热机制和散热条件等方面的分析，得出了环境温度对开关电源适配器温升的影响规律和影响程度的定性描述，为开关电源适配器的设计和优化提供了一定的参考。

一、开关电源适配器的热量影响分析（一）开关电源适配器内部热量产生的原因和机制开关电源适配器内部热量产生的原因主要是电能转化为热能的损耗。

开关电源适配器内部包含多个元器件，例如变压器、电源芯片和电容器等，它们在电能转化和电压调节过程中会产生一定的热损耗。

这些损耗主要由以下三个方面引起：一、电源芯片损耗。

开关电源适配器中的电源芯片主要用于电能的转换和电压的调节，它会不断地切换电路以实现电压转换，这个过程中会有一定的能量损耗，导致电能转化为热能。

二、变压器损耗。

开关电源适配器中的变压器主要用于电压变换，变压器的磁通变化也会产生涡流损耗和铁损耗，同样会产生热量。

三、电容器损耗。

开关电源适配器中的电容器主要用于储存能量和平滑电压，电容器的充放电也会导致一定的热量产生。

开关电源适配器内部热量产生的机制主要是由能量转化和传递的过程组成。

在电能转化的过程中，电源芯片、变压器和电容器等元器件会将电能转化为热能，这些热能会导致元器件温度升高[1]。

中压12kV1250A开关柜温升问题的分析以及解决方案何振力【摘要】开关柜的的温升试验是GB3906标准中规定的型式试验的一个检测项目,开关柜内的温度升高会造成柜内绝缘材料的老化加速,会危害电气设备的使用安全和使用寿命,甚至会造成设备的一次电气绝缘对地击穿或相间击穿最终形成内部故障.本文就国网的馈线开关设备的结构设计并结合设备运行热量的散失加以分析,并提出解决问题的办法.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2017(000)032【总页数】2页(P41-42)【关键词】开关柜;温升散热;试验【作者】何振力【作者单位】福州天宇电气股份有限公司,福建福州 350000【正文语种】中文随着国家经济的飞速发展,目前电力系统中10kV线路日趋增多,且各地的用电负荷也急剧攀升,作为输电传输控制的12kV的开关柜所承载的负荷电流也大幅上升,开关柜内的母线采用搭接方式固定,同时开关手车存在“动静”滑动连接,以及真空灭弧室存在隔离端口(合闸时压力接触),这些搭接存在搭接电阻,电流增大时会造成这些部位温度上升。

结合现有的技术以及工艺方案,以及各行业标准,目前所有馈线一次回路≤1250A的控制回路都是自然冷却,热量的散失完全靠热传递来进行,没有强制风冷的措施。

温度过高时,金属离子内部运动加速,会加速比如触头盒、母线套管、安装底座真空极柱的老化,存在安全隐患。

12kV开关柜一次回路导电以及热量散热通道如图1。

开关柜的结构按照功能划分为四块,一是低压控制室(仪表室),靠柜前上；二是母线室,连接左右功能柜的一次母线搭接,靠近柜后中间靠上部位；三是断路器室,高压控制室,控制此回路的开断功能；四是电缆室,安装有电流互感器,零序互感器,接地开关,以及温湿度监测和加热器等。

断路器室下端是二次电缆室,当需要带有线路电压监测时,可以安装一次电压PT设备和放电计数器。

一次主回路,分三相ABC相,母线室通过主母线、支母线通过触头盒内部的“静触头”与断路器室的断路器的上触臂的“梅花触头”滑动搭接,断路器的下触臂通过相同的方式与电缆室的支母线搭接,同时电缆室互感器的两端采用螺栓紧固搭接,完成电能的再次分配。

KYN28A-12型6kV开关柜温升发热原因和改进措施探讨摘要：随着经济社会的发展，电网建设不断完善，电网电压等级也逐步提高，为了满足各种电压等级电网对开关柜的需求，电力行业在开关柜的制造技术和产品性能上进行了大量改进。

KYN28A-12型6 kV开关柜是电力行业中的常用产品之一，因其体积小、结构紧凑、运行安全可靠等特点被广泛应用于变电站中。

但随着运行时间的增加，开关柜的温升发热现象不断增加，严重影响了设备的安全稳定运行。

文章针对KYN28A-12型6 kV开关柜温升发热的原因，从材料、设计、制造、安装等方面进行分析，并提出改进措施，有效提高了开关柜的温升和绝缘强度。

关键词：电网建设；KYN28A-12型6 kV开关柜；温升发热引言：在电力系统的运行过程中，电力设备的运行环境较为复杂，其中开关柜是电力设备中较为关键的一种，开关柜在运行过程中会受到环境因素和工作人员操作等因素影响，导致开关柜出现故障。

6 kV开关柜的温升发热问题是电力系统运行过程中经常遇到的一个问题，本文主要分析了KYN28A-12型6 kV开关柜在运行过程中出现的温升发热现象，并针对温升发热现象提出了几点改进措施。

1.KYN28A-12型6kV开关柜温升发热原因KYN28A-12型6 kV开关柜主要由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、母线等组成。

开关柜在运行过程中，由于环境温度和绝缘水平的变化，特别是在进行负荷试验或停电检修时，温升可能超过允许值，从而导致发热故障。

现以某变电站为例说明该问题。

该站于2007年投入运行，在2009年进行检修时发现KYN28A-12型6 kV开关柜内部绝缘件温度异常，最高温度达到80℃。

该开关柜的温升超过了其运行的额定值，从而导致其发生绝缘故障。

经过一年多的运行维护，发现该开关柜存在的主要问题有以下两个方面：1.1开关柜内绝缘件温度高绝缘件是开关柜内的主要发热元件，它在高压开关设备中起着支撑作用，其是否可靠运行直接影响着电气设备的安全运行。

12kV干燥空气气体绝缘开关柜热分析及优化赵婧;杨长洲;徐敏;肖松【摘要】数学建模、热源计算、仿真结果和温升实验表明,在相同充气压力下,SF6的对流散热能力远大于干燥空气;在同尺寸、同气压且自然对流的条件下,干燥空气气体绝缘开关柜的温升比SF6气体开关柜高出约12K,干燥空气开关柜温升超出了国标.故采用提高主回路导体和壳体表面的发射系数,添加主回路散热器等方法对开关柜结构进行优化,仿真结果表明,优化后的干燥空气开关柜温升符合国家标准要求,提高了干燥空气开关柜的可靠性和安全性.【期刊名称】《厦门理工学院学报》【年(卷),期】2018(026)005【总页数】6页(P19-24)【关键词】12kV气体绝缘开关柜;热分析;干燥空气;SF6气体【作者】赵婧;杨长洲;徐敏;肖松【作者单位】厦门理工学院电气工程与自动化学院,福建厦门361024;厦门理工学院电气工程与自动化学院,福建厦门361024;厦门理工学院电气工程与自动化学院,福建厦门361024;厦门理工学院电气工程与自动化学院,福建厦门361024【正文语种】中文【中图分类】TM591中压开关柜是配电系统的重要组成部分，随着人们对环保问题的日益重视，干燥空气气体绝缘开关柜成为一种发展趋势[1]。

除环保性能外，中压开关柜的热性能关系到整个开关柜能否正常工作和长期使用。

当开关柜运行电流过大、安装工艺不完善或者设计存在一定缺陷时，容易造成开关柜的温升超标，进而直接影响开关柜的安全稳定运行[2-4]。

目前，不少高校和企业研究人员对气体绝缘开关柜做了相关的研究。

张俊民等[5]对27.5 kV GIS开关柜母线室建立了传导、对流和辐射换热相互耦合的数学模型，得到了母线室内的三维温度场与气流场的分布;程显等[6-7]对SF6和N2混合气体开关柜进行仿真计算，当通入1.1倍额定电流时开关柜温升在国标规定范围内，可知SF6混合气体一定程度上可满足开关柜散热的需求。

第１３卷㊀第１１期Ｖｏｌ．１３Ｎｏ．１１㊀㊀智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ㊀㊀２０２３年１１月㊀Ｎｏｖ．２０２３㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９５－２１６３（２０２３）１１－０１６１－０５中图分类号：ＴＰ３１１．１文献标志码：Ａ基于ＳＶＲ数据中心空调系统瞬态热参数预测黄金森，朱㊀兵，张一鸣，殷佳辉，苗益川（贵州大学电气工程学院，贵阳５５００２５）摘㊀要：数据中心空调系统是维持数据中心的关键设备，直接影响到数据中心的安全运行，目前对空调系统的研究大多集中在节能降耗以及气流优化等领域㊂在空调故障影响等瞬态变化领域的研究仍然较少㊂因此有必要探究空调系统故障对机房气流组织的影响，建立针对空调失效极端工况下的快速温度预测模型，为能效控制系统及运行系统提供参考㊂本文根据空调系统故障实验分别建立了空调冷冻水泵失效及风机失效情况下的关键位置的温度变化时间序列预测模型，模型基于线性核函数支持向量回归机㊂研究表明相较于非线性核函数支持向量机，线性核函数支持向量机更适合进行冷冻水泵失效时的热参数预测㊂关键词：数据中心；机器学习；热参数预测；数据驱动ＴｒａｎｓｉｅｎｔｔｈｅｒｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＳＶＲｄａｔａｃｅｎｔｅｒａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍＨＵＡＮＧＪｉｎｓｅｎ，ＺＨＵＢｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｉｍｉｎｇ，ＹＩＮＪｉａｈｕｉ，ＭｉａｏＹｉｃｈｕａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５００２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄａｔａｃｅｎｔｅｒａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓａｋｅｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｔｏｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｄａｔａｃｅｎｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｔａｃｅｎｔｅｒ．Ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓａｉｒｆｌｏｗｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｆｅｗｅｒｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｅｍｅｒｇｅｄｉｎｔｈｅａｒｅａｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｃｈａｎｇｅｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆａｉｌｕｒｅｏｎｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｒｖｅｒｒｏｏｍａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈａｆａｓｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｅｘｔｒｅｍｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｅｎｅｒｇｙ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｓａｔｃｒｉｔｉｃａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｕｎｄｅｒａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｃｈｉｌｌｅｄｗａｔｅｒｐｕｍｐｆａｉｌｕｒｅａｎｄｆａｎｆａｉｌｕｒｅａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｌｉｎｅａｒｋｅｒｎｅｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｌｉｎｅａｒｋｅｒｎｅｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅｉｓｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃａｓｅｏｆｃｈｉｌｌｅｄｗａｔｅｒｐｕｍｐｆａｉｌｕｒｅｔｈａｎｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｋｅｒｎｅｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄａｔａｃｅｎｔｅｒ；ｍａｃｈｉｎｅｌｅａｒｎｉｎｇ；ｔｈｅｒｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｄａｔａｄｒｉｖｅｎ基金项目：贵州省科技支撑计划项目（２０１７ＹＦＢ０９０２１００）㊂作者简介：黄金森（１９９８－），男，硕士研究生，主要研究方向：建筑节能㊁能源系统优化㊂通讯作者：朱㊀兵（１９６７－），女，高级工程师，主要研究方向：分布式能源系统㊁建筑节能技术㊂Ｅｍａｉｌ：４５２１７９２２４＠ｑｑ．ｃｏｍ收稿日期：２０２３－０６－１００㊀引㊀言截至２０２１年，中国数据中心机架总规模超过５２０万，在用服务器规模达到１９００万台，预计未来国内数据中心装机容量将继续保持快速增长［１］㊂庞大的装机容量使得数据中心行业用电量飞速增长，预计到２０２５年国内数据中心用电量将达到３９５０亿千瓦时，占全社会用电量的５．８％［２］㊂Ｎｉ等学者［３］调查了１００个数据中心能耗情况，暖通空调系统能耗占总能耗平均值为３８％，其中，在调查的能耗最低占比为２１％，最高占比为６１％，可见数据中心空调系统节能潜力巨大㊂仅通过改造机房结构进行气流组织优化的传统措施已不能满节能需求，在此基础上开发动态优化冷源供应控制系统是目前行业的迫切需要，而建立动态优化供冷控制系统首要任务是实现数据中心气流组织热参数的快速预测㊂Ａｔｈａｖａｌｅ等学者［４］评估了人工神经网络（ＡＮＮ）㊁高斯过程回归（ＧＰＲ）和支持向量回归（ＳＶＲ）３种机器学习方法对数据中心稳态工况下机架入口温度分布的预测性能，研究表明三种方法所得到的稳态模型具有相当的准确性，对于冷却故障情况下的瞬态预测，核函数的选择决定了ＳＶＲ和ＧＰＲ所开发模型的外推能力㊂本文使用带线性核函数的支持向量回归机对空调故障情况下热参数进行预测㊂１㊀实验数据分析空调系统冷冻水泵故障是数据中心日常运行中常见的故障情况之一，在实验室ＲＬ［５］中进行空调冷冻水泵故障实验和风机故障实验㊂实验过程中，在每个模拟机箱的入口设置了９个测温点，１０块高架地板每块上方设置一个测温点，空调回风口设置６个测温点，空调出风口设置４个测温点，每个测温点布置１个热电偶测温，取每个位置所有热电偶的平均值，实验温度测量的不确定度约为０．５ １Ｋ㊂１．１㊀冷冻水泵失效实验冷冻水泵失效实验研究了冷冻水泵失效后６ｍｉｎ内高架地板入口，空调回风口㊁空调进风口㊁每个模拟机箱入口的温度变化，实验中为了避免实验设备损坏，在Ｒ１㊁Ｒ２㊁Ｒ３负荷均为２０％的条件下进行实验，在服务器及空调稳定运行过程中关闭，冷冻水回水阀，从关闭时开始约６０ｓ冷冻水回水阀完全关闭冷冻水泵停止运行时间总计６ｍｉｎ㊂在此期间，测量了空调回风温度㊁空调出风温度㊁高架地板入口温度等参数㊂机房及静压箱内的空气循环如图１所示㊂空调回风口机柜机柜入口机柜出口高架地板入口冷冻水泵风机静压箱C R A C图１㊀机房及静压箱内的空气循环示意图Ｆｉｇ．１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆａｉｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｒｏｏｍａｎｄｐｌｅｎｕｍ㊀㊀在冷冻水泵失效的６ｍｉｎ内空调回风温度㊁空调出风温度㊁高架地板入口温度与模拟机箱Ｒ１Ｃ４的入口温度变化情况如图２所示㊂冷冻水泵停止运行意味着从机房进入空调的热风无法被循环水冷却，只能与滞留在换热器内的冷冻水进行热交换，由于此时冷冻水处于静止状态，换热系数较低，因此空调的时间常数比正常运行情况下更长㊁约为７０ｓ㊂由于风机正常运行，所以机房内流场未发生较大变化，空调的出风温度逐渐上升，最终接近于空调回风温度㊂高架地板的出风温度曲线与空调出风温度曲线出现交叉，在４０ｓ左右空调出风温度超过高架地板出风温度，空调出风温度上升速度高于高架地板出风口的温度，这是因为静压箱内混凝土底板㊁侧墙等建筑材料比热容比空气大，在静压箱内空气温度迅速升高时起到了冷却作用㊂模拟机箱Ｒ１Ｃ４进风温度变化趋势与空调回风温度变化趋势大致相同，在０ ５０ｓ区间内温度变化较小，这是因为冷源失效的初始时刻静压箱内储备了一定量的冷空气，因此仍可以维持一定时间的制冷效果；５０ｓ后基本呈线性增长趋势，此时由于静压箱内储备的冷空气逐渐耗尽，在服务器的加热作用下，机房内空气循环的平均温度逐渐升高㊂高架地板入口温度空调出风温度空调回风温度R I C4进风温度300298296294292290288286284050100150200250300350时间/s温度/K图２㊀水泵失效期间机房部分位置温度变化图Ｆｉｇ．２㊀Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｍｅｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｒｏｏｍｄｕｒｉｎｇｗａｔｅｒｐｕｍｐｆａｉｌｕｒｅ１．２㊀空调风机失效实验空调系统冷风扇故障同样是数据中心日常运行中常见的故障情况之一，为了避免实验设备损坏，风机失效实验在Ｒ１㊁Ｒ２㊁Ｒ３负荷均在３０％的条件下进行，在服务器及空调稳定运行过程中关闭空调风机停止运行时间总计６ｍｉｎ㊂在此期间没有新风进入机房，模拟机箱入口循环吸入自身排气㊂实验测量了Ｒ３Ｃ４㊁Ｒ２Ｃ４㊁Ｒ１Ｃ４㊁Ｒ１Ｃ３共４个模拟机箱的入口温度变化，４个模拟机箱的入口温度变化情况相差不大㊂图３展示了在空调风机失效的６ｍｉｎ内模拟机箱Ｒ３Ｃ４和Ｒ１Ｃ４的入口温度变化情况㊂在风机失效后的３６０ｓ内，模拟机箱Ｒ１Ｃ４与Ｒ３Ｃ４的变化趋势大致相同：在风机失效后的０ １８０ｓ区间内，机柜入口温度约上升了１２Ｋ；在１８０ ３６０ｓ区间内，机柜入口温度约上升了５Ｋ㊂温度变化呈现出先快后慢的趋势，这是由于风机失效后，空调出风流量逐渐减小，静压箱与机房之间的压差逐渐消失，冷风无法穿过高架地板进入机房㊂此时由于冷却不足，模拟机箱不断循环吸入自身排气，使得机柜内部温度不断升高，入口温度迅速上升㊂与此同时，机柜入口空２６１智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１３卷㊀气流速降低导致边界层厚度增加，湍流程度降低，从而使空气对流换热系数降低，随着温度的上升空气与服务器之间的温差降低，温度上升速度减小㊂R 3C 4入口温度R 1C 4入口温度310308306304302300298296294292290温度/K0306090120150180210240270300330360时间/s图３㊀风机失效期间Ｒ３Ｃ４及Ｒ１Ｃ４入口温度变化图Ｆｉｇ．３㊀ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＲ３Ｃ４ａｎｄＲ１Ｃ４ｉｎｌｅｔｄｕｒｉｎｇｆａｎｆａｉｌｕｒｅ２㊀时间序列预测简介时间序列预测原理是根据某个变量的历史变化情况对该变量在未来某段时间或某个时刻的变化情况做出预测㊂时间序列预测不局限于对未来值的预测，还包括异常检测时间序列分类等领域㊂时间序列也叫时间数列㊁历史复数或动态数列，是在某一时间区间内按顺序记录下的相同指标的数据集合，具有可比性㊂常见的时间序列预测模型有时间分解㊁自回归（ＡＲ）模型㊁移动平均（ＭＡ）模型㊁自回归滑动平均（ＡＲＭＡ）模型㊁差分自回归移动平均（ＡＲＩＭＡ）模型㊁带输入差分自回归平均移动（ＡＲＩＭＡＸ）模型等，然而由于ＡＲ㊁ＭＡ㊁ＡＲＭＡ模型特性，三者只适合对平稳时间序列进行线性拟合，当处理的时间序列呈现上升或下降的趋势时预测效果不尽人意㊂因此ＡＲＩＭＡ模型应运而生，该模型通过对不平稳的时间序列进行差分或对数化运算，将其转化为平稳时间序列后对其进行自回归滑动平均分析［６］㊂ＡＲＩＭＡＸ则是在ＡＲＩＭＡ的基础上实现了基于输入变量时间序列预测㊂随着计算机技术的飞速发展推动了机器学习和深度学习等建模方法的迅速崛起，相较于传统时间序列预测模型，机器学习模型非线性拟合能力更强，可以对超大维度及变化复杂的时间序列数据进行处理㊂支持向量回归机在处理小样本数据时相较于其他算法更有优势，且空调冷冻水泵停机后温度变化接近线性，因此与文献［４］使用的非线性核函数支持向量机不同，本文使用基于线性核函数的支持向量回归机对空调系统失效时机房内温度变化情况进行预测，实验样本数量为３６０组，是空调失效３６０ｓ内关键位置的温度变化情况，每秒记录一次㊂在空调失效的３６０ｓ内，前１８０ｓ的数据用于模型训练，后１８０ｓ的数据进行外推预测㊂时间步长设置为１５ｓ，单时间步预测，即使用某点前１５个数据对其进行预测，对实验数据进行滑窗处理，将训练集输入整理为１５个数据为一组，时间序列的实现过程见图４㊂输入输出训练集测试集训练集预测值测试集输入输出测试集输入训练集图４㊀时间序列外推预测示意图Ｆｉｇ．４㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ３㊀基于ＳＶＲ的时间序列预测３．１㊀冷冻水泵失效参数预测如前文所述，前１８０ｓ的数据用于训练模型，后１８０ｓ的数据用于测试外推精度，检验支持向量回归模型对时间序列的预测精度㊂使用带线性核函数的支持向量回归机对空调回风温度及Ｒ１Ｃ４模拟机箱入口温度进行预测㊂３．１．１㊀空调回风温度预测冷冻水泵停机后，空调回风温度实验值与预测值对比结果如图５所示㊂预测值与观测值在３６０个观测点的误差分布如图６所示㊂2972962952942932922912900306090120150180210240270300330360时间/s温度/K实验值预测值外推预测测试集训练集图５㊀空调回风温度时间序列预测结果Ｆｉｇ．５㊀Ｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｒｅｔｕｒｎａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ３６１第１１期黄金森，等：基于ＳＶＲ数据中心空调系统瞬态热参数预测0306090120150180210240270300330360时间/s0.30.20.10-0.1-0.2-0.3温度/K预测误差图６㊀空调回风温度时间序列预测误差Ｆｉｇ．６㊀Ｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｒｅｔｕｒｎａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ㊀㊀从图５和图６中可以明显看到，在１６ １８０ｓ的区间内（由于时间序列的滑动窗口长度（时间步长）为１５，因此前１５ｓ的数据不作为参考），时间序列训练集吻合效果较好，最大绝对误差小于０．１Ｋ㊂在１８０ ３６０ｓ区间内，预测结果可以准确反映温度变化的总体趋势，但线性模型无法反映实际测量结果的轻微波动，空调回风温度预测模型评价指标见表１㊂㊀㊀从评价指标看，外推预测的最大绝对预测误差为０．２５５Ｋ，均方根误差为０．０６２７Ｋ，均远小于空调回风温度的测量不确定度１Ｋ㊂模型训练时间约为１ｓ，可以认为线性核函数支持向量机在１８０ ３６０ｓ外推区间内实现了对空调回风温度的快速准确预测㊂表１㊀空调回风温度预测评价指标Ｔａｂ．１㊀Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｒｅｔｕｒｎａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ数据集ＭＥＭＡＥＭＳＥＲＭＳＥＭＡＰＥＲＲ２Ｔｒａｉｎ０．０６７４６０．０１６５９０．０００４１０．０２０２６０．００６０．９９９６６０．９９９３３Ｔｅｓｔ０．２５４４８０．０４５３８０．００３９３０．０６２６７０．０３５０．９９５４７０．９９０９６３．１．２㊀Ｒ１Ｃ４模拟机箱入口温度预测冷冻水泵停机后模拟机箱Ｒ１Ｃ４入口温度实验值与预测值对比结果如图７所示㊂预测值与观测值在３６０个观测点的误差分布如图８所示㊂0306090120150180210240270300330360时间/s295294293292291290289288实验值预测值外推预测测试集训练集温度/K 图７㊀模拟机箱Ｒ１Ｃ４入口温度时间序列预测结果Ｆｉｇ．７㊀ＴｉｍｅｓｅｒｉｅｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｈａｓｓｉｓＲ１Ｃ４㊀㊀从图７和图８中可以明显看到，在前１８０ｓ训练集内支持向量回归机预测值与观测值总体拟合良好，误差随着曲线的波动小范围内变化㊂在１８０３６０ｓ区间内，预测值均小于实验值，外推预测误差随曲线波动变化，平均误差逐渐增大㊂从变化趋势看，在３６０ｓ之后的预测值精度将难以保证，模拟机箱Ｒ１Ｃ４入口温度预测模型评价指标见表２㊂0306090120150180210240270300330360时间/s0.20.10-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5温度/K 预测误差图８㊀模拟机箱Ｒ１Ｃ４入口温度时间序列预测误差Ｆｉｇ．８㊀ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｈａｓｓｉｓＲ１Ｃ４表２㊀模拟机箱Ｒ１Ｃ４入口温度预测评价指标Ｔａｂ．２㊀ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓｏｆｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｈａｓｓｉｓＲ１Ｃ４数据集ＭＥＭＡＥＭＳＥＲＭＳＥＭＡＰＥＲＲ２Ｔｒａｉｎ０．０８６２１０．０１５２９０．０００４３０．０２０８１０．００５０．９９９８１０．９９９６２Ｔｅｓｔ０．３８１５７０．２０３１７０．０４７４８０．２１７８９０．０６９０．９６３２１０．９２７７７㊀㊀从评价指标来看测试集的各项误差均大于训练集，测试集均方根误差为０．２１８Ｋ，最大误差为０．３８２Ｋ，均小于实验测量的不确定度，且模型训练时间小于１ｓ，因此可认为实现了较为准确的快速温度预测㊂测试集相关性相较于训练集明显下降，这主要是实验值曲线波动较大造成的㊂在气流组织变化较快的位置，预测模型准确性会有所降低㊂根据本文中空调回风温度预测模型㊁模拟机箱Ｒ１Ｃ４入口温度预测模型的评价指标对比文献［４］中研究成果，可以发现与非线性核函数支持向量机相比，线性核函数支持向量机更适用于冷冻水泵失效时的热参数预测，因为在冷冻水泵失效后的短期内机柜入口温度变化趋势及空调回风温度变化趋势接近线性㊂４６１智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１３卷㊀３．２㊀风机失效参数预测冷冻水泵停机后空调回风温度实验值与预测值对比结果如图９所示㊂预测值与观测值在３６０个观测点的误差分布如图１０所示㊂㊀㊀从图９和图１０中可以明显看到，在前１８０ｓ训练集内支持向量回归机预测值与观测值总体拟合良好，误差随着曲线的波动小范围内变化㊂在１８０３１０ｓ外推预测区间实验值并非严格线性变化，并且实验数据有一定的噪声，造成预测误差较大㊂预测值在１８０ ３４５ｓ内预测值均低估了实验值，随着实际温度上升速度下降，预测值与实验值出现相交，可以看出在３６０ｓ之后预测值将不断增长，预测结果将不再可信，模拟机箱Ｒ１Ｃ４入口温度预测模型评价指标见表３㊂㊀㊀从评价指标来看，测试集的误差远大于训练集，最大误差达到０．８６２Ｋ，均方根误差为０．４９６Ｋ，且测试集的相关性不高，Ｒ２约为０．８５㊂此外，由于模型的惩罚因子较大，训练时间约为６ｓ㊂这是因为当风机失效后，机柜入口温度变化趋势与冷冻水泵失效后不同，温度上升速度先快后慢，机柜入口温度变化趋势呈非线性，因此线性核函数支持向量机的预测结果不够理想㊂0306090120150180210240270300330360时间/s实验值预测值外推预测测试集训练集310308306304302300298296294292290288温度/K图９㊀模拟机箱Ｒ３Ｃ４入口温度时间序列预测误差Ｆｉｇ．９㊀ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓａｔｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｈａｓｓｉｓＲ３Ｃ４0306090120150180210240270300330360时间/s0.50.40.30.20.1-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-1.0温度/K预测误差图１０㊀模拟机箱Ｒ３Ｃ４入口温度时间序列预测误差Ｆｉｇ．１０㊀ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓａｔｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｈａｓｓｉｓＲ３Ｃ４表３㊀模拟机箱Ｒ３Ｃ４入口温度预测评价指标Ｔａｂ．３㊀ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓｏｆｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｈａｓｓｉｓＲ３Ｃ４数据集ＭＥＭＡＥＭＳＥＲＭＳＥＭＡＰＥ／％ＲＲ２Ｔｒａｉｎ０．１００９４０．０２７５６０．００１１４０．０３３８６０．０１００．９９９９３０．９９９８６Ｔｅｓｔ０．８６２０７０．４３５２００．２４６４８０．４９６４７０．１４２０．９２１７９０．８４９６９４㊀结束语根据Ｅｒｄｅｎ［５］在ＲＬ实验室进行的空调系统故障实验分别建立了空调冷冻水泵失效时的空调回风温度预测模型与模拟机箱Ｒ１Ｃ４入口温度预测模型及风机失效情况下模拟机箱Ｒ３Ｃ４入口温度预测模型㊂３个模型均基于线性核函数支持向量回归机，冷冻水泵失效时的空调回风温度预测模型和Ｒ１Ｃ４入口温度预测模型，在１８０ ３６０ｓ区间内均实现了较为准确的快速外推预测，均方根误差分别为０．０６３Ｋ㊁０．２１８Ｋ，但风机失效时的Ｒ３Ｃ４入口温度预测模型表现不够理想，外推预测均方根误差为０．０４９６Ｋ，但最大预测误差达到０．８６２Ｋ，其原因是风机失效后的机柜入口温度上升速度逐渐减小，变化趋势呈非线性特征，如果有关于温度变化趋势的先验知识，通过选择一个线性增长的核函数来提高基于ＳＶＲ的模型的外推能力㊂研究表明了相较于非线性核函数支持向量机，线性核函数支持向量机更适合进行冷冻水泵失效时的热参数预测㊂参考文献［１］中国信息通信研究院．中国算力发展指数白皮书［Ｒ］．北京：中国信息通信研究院，２０２２．［２］ＣＹ３１５．２０１９－２０２５年中国数据中心用电需求规模及占全社会用电量比值预测［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１９－１２－６）．［２０２１－１１－０１］．ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｃｈｙｘｘ．ｃｏｍ／ｉｎｄｕｓｔｒｙ／２０１９１２／８１８３６２．ｈｔｍｌ．［３］ＮＩＪｉａｃｈｅｎｇ，ＢＡＩＸｕｅｌｉａｎ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｅｎｅｒｇｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓ［Ｊ］．ＲｅｎｅｗａｂｌｅａｎｄＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｖｉｅｗｓ，２０１７，６７：６２５－６４０．［４］ＡＴＨＡＶＡＬＥＪ，ＹＯＤＡＭ，ＪＯＳＨＩＹ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄａｔａｄｒｉｖｅｎｍｏｄｅｌｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｅｓｆｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅａｔａｎｄＭａｓｓＴｒａｎｓｆｅｒ，２０１９，１３５：１０３９－１０５２．［５］ＥＲＤＥＮＨＳ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄａｎａｌｙｔｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａｉｒｃｏｏｌｅｄｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓ［Ｄ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＳｙｒａｃｕｓｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１３．［６］许锐．基于ＥＥＭＤ的金融时间序列多尺度分析［Ｄ］．合肥：中国科学技术大学，２０１６．５６１第１１期黄金森，等：基于ＳＶＲ数据中心空调系统瞬态热参数预测。

KYN28型配电柜的结构改造及温升控制试验研究陈成【摘要】近年来,由于工作产生过热而引发设备故障的现象,已经成为我国高压配电柜行业面临的主要技术问题.本文从改进KYN28型配电柜结构方面来分析如何解决配电柜温升控制问题,设计并制造了样柜,通过温升试验对比改进前后数据,验证改进方案是有效、合理的,并成功运用于企业实践.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】4页(P146-149)【关键词】配电柜;控制温升;验证【作者】陈成【作者单位】无锡科技职业学院,江苏无锡214028【正文语种】中文【中图分类】TH120 引言KYN28型中置式铠装配电柜是配电柜市场上一种典型的高压开关设备，它可以配置ABB公司生产的VD4、国内各厂家生产的VS1（ZN73）、GE公司生产的VB2等多种型号的真空断路器以及C3系列的固定负荷开关。

KYN28型配电柜是我国高压配电柜行业的主导设备，它具有体积小巧、外形美观、结构刚性好，检修方便，互换性好等特点。

近年来，随着中压输配电开关设备的大容量、大电流趋势发展，用电负载不断增大，由于工作产生过热而引发设备故障的现象，已经成为我国高压配电柜行业面临的主要技术问题。

配电柜中的热源主要由各种电阻产生，柜内发热功率高于散热功率，想要降低配电柜的发热功率，主要还是从怎样减小各种电阻和减小邻近效应、集肤效应对电阻的影响，但仅仅依靠降低配电柜发热来控制配电柜的温升是远远不够的，从目前的技术水平看，减小接触电阻的手段非常有限，并且成本高，因此还必须考虑改善配电柜的散热条件，散热最有效的手段就是强制风冷。

笔者结合企业实际工作经历，从改善配电柜散热条件方面来讨论如何进行配电柜的温升控制。

对比改造前的配电柜结构，从增加柜体散热面积和增加通风口面积、增加强制风冷方式和柜内风道冷却方式、改进静触头设计及靠近热源处材料涂覆黑色电泳漆等几方面进行KYN28型配电柜的结构改造设计。

论降低固定式中压开关设备温升之结构创新设计摘要：本创新设计实现了固定式中压开关设备“自然风冷”的散热结构，攻破了传统开关柜在此电流等级下需要安装风机来强迫通风降温的难关。

同时，该设备在散热、触头连接、绝缘等结构设计上实现了全方位的创新，取得了解决温升、加强设备可靠性方面的重大突破。

因此，该设备已获得实用新型及发明专利。

该文主要结合传统开关设备存在体积大，载流、绝缘、机械事故率高等缺陷的分析，以提高开关设备的性能和质量，降低设备温升为前提，从设备触头滑动可靠连接、散热、降低电阻发热源、避免涡流发热、绝缘以及外观等方面探讨了固定式中压开关设备结构创新设计的要点和工艺。

关键词：固定式中压开关设备温升结构创新设计中图分类号：tm564 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）12（a）-00-02电力是社会各项组织活动的生命源泉。

近年来，随着我国宏观经济的发展，城乡电网大规模建设和改造进程不断加快，电力系统设计的技术参数不断提高，同时对供电质量、可靠性及外观的要求也越来越高。

开关设备是供电系统的有机组成部分，在保证电力系统正常运行中发挥着重要的作用。

然而，目前市场上广泛运用的开关设备在长期的实践工作中呈现出体积大，载流、绝缘、机械事故率高等一系列缺陷，严重威胁着供电设备的安全运行以及工作人员的生命质量，引起社会的广泛关注。

一种大电流、小型化、高可靠性、绿色环保的新型固定式中压开关设备亟待开发。

基于此背景，笔者所在研究团队结合国家标准gb/t 11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求》，共同创新设计了一种降低固定式中压开关设备温升的开关设备结构，现报道如下。

1 设计目的中置式结构开关设备的主要故障是设备在运行过程中，在长期载流情况下，断路器手车上、下隔离动触头过热导致温升值超过标准范围。

当升高热量超过一定范围时，会进一步引发引线过热现象，发生绝缘事故，导致设备烧毁故障。