一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法和系统，包括：利用光纤测温技术测量HVDC换流阀内各晶闸管的壳温；根据HVDC换流阀内各晶闸管的壳温计算HVDC换流阀内各晶闸管的结温；当HVDC换流阀内任一或多个晶闸管的壳温和/或结温超出预设阈值时，则发出HVDC换流阀内相应晶闸管温度告警。本发明专利技术提供的技术方案，可以全面实时的完成对换流阀晶闸管壳温和结温的监测且保证监测的准确性，同时以监测的晶闸管壳温和结温作为告警依据对晶闸管安全运行进行告警，提高了换流阀运行的安全性。提高了换流阀运行的安全性。提高了换流阀运行的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力设备在线监测领域，具体涉及一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法和系统。

技术介绍

[0002]高压直流输电(High
‑
Voltage Direct Current transmission，简称“HVDC”)在大容量、远距离输电领域具有独特优势，是优化资源配置和解决能源分布不均的有效途径。
[0003]目前，已经建成和在建的高压直流输电工程具备了一定规模，输送容量和电压等级也逐步提升，在电网中所扮演角色越来越重要，其运行时的安全稳定问题被予以了高度的关注和研究。
[0004]换流阀是直流输电工程的核心设备，工程造价高，其价值约占换流站成套设备总价的22～25％。晶闸管换流阀是HVDC系统的“心脏”，其可靠性关系到直流电网的安全有效运行。换流阀运行时，其核心器件晶闸管的温度是影响换流阀稳定运行的主要因素。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电工程降额运行甚至全部停运，严重情况下，可能会导致换流阀体或者阀厅内起火，进而引发重大安全事故。如何快速、准确发现设备各种安全问题及故障隐患，避免换流阀晶闸管等关键零部件温度异常所导致的火灾隐患，是需要认真研究的课题。
[0005]根据IEC 60700
‑
1的要求，HVDC换流阀挂网运行前需通过运行试验，其中包括对换流阀热特性的考核。为有效验证包括换流阀晶闸管在内的核心元器件在高压大电流下的热量输出和交换是否满足设计要求，实现在线温度监测非常必要。能为换流阀产品设计提供有效的数据支持，具有重要的研究价值和工程应用价值。
[0006]测量电力系统高压设备温度的方法主要有：
①
热电偶，直接与目标设备接触，这种设备主要缺点是抗电磁干扰能力弱，应用于高压领域存在绝缘问题，只能应用于点测量，多点测量成本过高，因为传感器安装问题不能实现分布式温度测量；
②
温度贴纸，无法实时、连续监测温度，只能进行单次测试，且需要人员巡视，无法进行自动监测，智能化程度低；
③
红外测温仪或红外热成像仪，该类设备采用非接触测量方法，便于监测人员安全操作，但无法实现实时监测，点测量而不能分布式测量，使得监测不全面。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法和系统，该方法可以全面实时的完成对换流阀晶闸管壳温和结温的监测且保证监测的准确性，同时以监测的晶闸管壳温和结温作为告警依据对晶闸管安全运行进行告警，提高了换流阀运行的安全性。
[0008]本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：
[0009]本专利技术提供一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法，其改进之处在于，所述方法包括：
[0010]利用光纤测温技术测量HVDC换流阀内各晶闸管的壳温；
[0011]根据HVDC换流阀内各晶闸管的壳温计算HVDC换流阀内各晶闸管的结温；
[0012]当HVDC换流阀内任一或多个晶闸管的壳温和/或结温超出预设阈值时，则发出HVDC换流阀内相应晶闸管温度告警。
[0013]优选的，所述利用光纤测温技术测量HVDC换流阀内各晶闸管的壳温，包括：
[0014]基于铺设于HVDC换流阀内各晶闸管散热器表面上的传感光纤，采用光纤测温技术获取传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊频率；
[0015]基于传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊频率，确定各晶闸管的壳温；
[0016]其中，所述传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊频率为传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊散射频谱中峰值最大时对应的频率。
[0017]本专利技术提供一种HVDC换流阀晶闸管温度监测系统，其改进之处在于，所述系统包括：
[0018]光纤测温模块，用于利用光纤测温技术测量HVDC换流阀内各晶闸管的壳温；
[0019]计算模块，用于根据HVDC换流阀内各晶闸管的壳温计算HVDC换流阀内各晶闸管的结温；
[0020]告警模块，用于当HVDC换流阀内任一或多个晶闸管的壳温和/或结温超出预设阈值时，则发出HVDC换流阀内相应晶闸管温度告警。
[0021]与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0022]本专利技术提供的技术方案，利用光纤测温技术测量HVDC换流阀内各晶闸管的壳温；根据HVDC换流阀内各晶闸管的壳温计算HVDC换流阀内各晶闸管的结温；当HVDC换流阀内任一或多个晶闸管的壳温和/或结温超出预设阈值时，则发出HVDC换流阀内相应晶闸管温度告警。该方案可以全面实时的完成对换流阀晶闸管壳温和结温的监测且保证监测的准确性，同时以监测的晶闸管壳温和结温作为告警依据对晶闸管安全运行进行告警，提高了换流阀运行的安全性。
附图说明
[0023]图1是一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法流程图；
[0024]图2是一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法系统结构图；
[0025]图3是本专利技术实施例中分布式光纤测温装置结构图；
[0026]图4是本专利技术实施例中通态电压与损耗计算单元对应的控制框图；
[0027]图5是本专利技术实施例中结温计算单元对应的控制框图；
[0028]图6是本专利技术实施例中告警单元工作原理示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员
在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]为克服传统温度传感器或是因为不能工作在强电磁场环境中，或是因为多点测量成本过高，或是因为存在传感器安装等问题不能完成分布式温度测量的缺陷，本专利技术提供了一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法，如图1所示，考虑到光纤既是传感器，也是信号传输载体，其可实现换流阀晶闸管壳温的连续、实时监测，所述方法利用单根传感光纤实现对阀厅内所有晶闸管的壳温的监测，又考虑到晶闸管结温可以由晶闸管壳温来计算，所述方法在已知晶闸管壳温的情况下，结合晶闸管的电流、损耗(发热量)、温升等数据，计算晶闸管结温；并基于晶闸管壳温、结温分别实现壳温越限报警和结温越限报警；所述方法的壳温报警定值和结温报警定值可分别设置，温度监测内容丰富，有助于运维人员全面了解换流阀晶闸管运行情况，当温度越限时可提出针对性解决方案和措施。本专利技术方法的具体步骤，包括：
[0032]步骤101，利用光纤测温技术测量HVDC换流阀内各晶闸管的壳温；
[0033]步骤102，根据HVDC换流阀内各晶闸管的壳温计算HVDC换流阀内各晶闸管的结温；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种HVDC换流阀晶闸管温度监测方法，其特征在于，所述方法包括：利用光纤测温技术测量HVDC换流阀内各晶闸管的壳温；根据HVDC换流阀内各晶闸管的壳温计算HVDC换流阀内各晶闸管的结温；当HVDC换流阀内任一或多个晶闸管的壳温和/或结温超出预设阈值时，则发出HVDC换流阀内相应晶闸管温度告警。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用光纤测温技术测量HVDC换流阀内各晶闸管的壳温，包括：基于铺设于HVDC换流阀内各晶闸管散热器表面上的传感光纤，采用光纤测温技术获取传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊频率；基于传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊频率，确定各晶闸管的壳温；其中，所述传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊频率为传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊散射频谱中峰值最大时对应的频率。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于传感光纤与各晶闸管散热器表面接触点处的布里渊频率，确定各晶闸管的壳温，包括：按下式确定HVDC换流阀内第i个晶闸管在t时刻的壳温T
i,S
(t)：式中，f
i,S
(t)为t时刻传感光纤与HVDC换流阀内第i个晶闸管散热器的接触点处的布里渊频率，f
i,S*
为HVDC换流阀内第i个晶闸管散热器温度为基准温度时传感光纤与HVDC换流阀内第i个晶闸管散热器的接触点处的布里渊频率，C
V,T
为光纤频移变动的温度系数，为HVDC换流阀内第i个晶闸管散热器的基准温度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据HVDC换流阀内各晶闸管的壳温计算HVDC换流阀内各晶闸管的结温，包括：获取HVDC换流阀内各晶闸管的工作电流；利用HVDC换流阀内各晶闸管的工作电流确定HVDC换流阀内各晶闸管的通态电压；将HVDC换流阀内各晶闸管的工作电流与通态电压的乘积作为HVDC换流阀内各晶闸管的瞬时损耗；基于HVDC换流阀内各晶闸管的瞬时损耗和HVDC换流阀内各晶闸管的壳温确定HVDC换流阀内各晶闸管的结温。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用HVDC换流阀内各晶闸管的工作电流确定HVDC换流阀内各晶闸管的通态电压，包括：按下式确定HVDC换流阀内第i个晶闸管在t时刻的通态电压V
i
(t)：式中，I
i
(t)为HVDC换流阀内第i个晶闸管在t时刻的工作电流，A为第一常数，B为第二常数，C为第三常数，D为第四常数,i∈(1～N),N为HVDC换流阀内包括的晶闸管个数。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于HVDC换流阀内各晶闸管的瞬时损耗和HVDC换流阀内各晶闸管的壳温确定HVD...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷朝煜，郝良收，熊银武，柴斌，周亮，魏孟刚，郝菁菁，崔春艳，张宇宁，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司中电普瑞电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：