[发明专利]非接触式换流阀温度在线监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于换流阀运行状态在线监测领域，具体涉及一种非接触式换流阀温度在线监测方法及装置。

背景技术

高压直流输电(HVDC)的基本原理是通过整流器将交流电变换成直流电形式，再通过逆变器将直流电变换为交流电，实现电能传输和电网互联。换流阀是直流输电中最重要的元件。换流阀是为实现换流需要的三相桥式换流器的桥臂，是实现交直流电能互相转换的换流器的基本设备单元，其安全运行在整个直流输电工程中起着核心作用。换流阀工作时产生的热量，将导致芯片温度升高，如果没有适当的散热措施，可能使芯片温度超过允许的最高结温，从而导致器件性能恶化以致损坏。因此，高压直流输电中的主要设备换流阀的散热问题成为非常重要的课题。如果换流阀出现散热问题，将导致换流阀温度升高，若未及时发现和处理，将影响换流阀的工作效率甚至使用寿命。目前，还没有一种有效的换流阀温度在线监测方法。

现在常用的换流阀温度监测方法有以下几种：

1、以换流阀水冷却系统的出口水温作为间接温度测量点，通过建立散热器、加热器、换流阀的传热数学模型，间接推算出换流阀温度。该方法的缺点是无法准确获得换流阀温度，尤其无法发现换流阀的局部热点。

2、红外测温法，通过工作人员手持红外测温仪测量换流阀温度。但是，通过红外图谱间接获取温度数据，准确性有时不能满足要求；同时对红外图谱的计算机识别技术水平还不能替代人工识别，自动化程度不高，测量范围小；同时红外测温仪结构复杂，体积庞大，成本较高，并不适于换流阀温度的在线监测。

3、利用光纤光栅电缆温度传感器测量换流阀温度，该方法的原理基于电缆在工作状态下的温度场分布和通过温度对布喇格波长的调制来实现的。当光纤光栅的温度发生变化时，由于光纤的热胀冷缩以及热光效应，光纤光栅选择性反射的布喇格波长会发生变化。在常规的温度范围内，波长变化与温度变化保持线性关系，因此只要测得光纤光栅的布喇格波长，就可知光纤光栅的温度。但是该方法需要在换流阀上安装大量光纤，最大缺点是会改变换流阀上的电场分布，造成局部电场升高，威胁绝缘的有效性。

由上述分析可见，现有的换流阀温度测量方法都有各自的局限性，目前还不适合作为换流阀温度在线测量方法。因此，需要一种行之有效的换流阀温度在线监测方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种非接触式换流阀温度在线监测方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一、非接触式换流阀温度在线监测方法，其特点是：位于高电位区的温度传感器采集换流阀散热器表面的温度数据，将温度数据转换为数字信号后通过电磁波载波发射至位于低电位区的接收装置，接收装置将接收的数字信号还原为数字形式的温度信号，根据还原的数字形式的温度信号获得换流阀温度。

上述根据还原的数字形式的温度信号获得换流阀温度具体为：

接收装置对接收的数字信号进行解调获得数字形式的温度信号，根据接收装置的调制方式和数字形式的温度信号获得换流阀温度。

二、非接触式换流阀温度在线监测终端，包括：

设于换流阀散热器表面的RFID温度传感器、位于低电位区的电磁收发装置和处理器，RFID温度传感器和电磁收发装置之间无电连接，电磁收发装置和处理器相连接。

上述RFID温度传感器为无源RFID温度传感器。

上述电磁收发装置为非接触式读卡器。

上述处理器为单片机，通过串口与电磁收发装置连接。

三、非接触式换流阀温度在线监测装置，包括：

设于换流阀散热器表面的RFID温度传感器、位于低电位区的电磁收发装置、处理器和换流阀温度监控工作站，RFID温度传感器和电磁收发装置之间无电连接，电磁收发装置和处理器相连接，处理器和换流阀温度监控工作站之间通过局域网进行连接。

上述处理器通过以太网接口连接智能换流站的局域网，智能换流站的局域网通过交换机连接换流阀温度监控工作站。

上述处理器采用IEC61850协议与换流阀温度监控工作站进行通信。

本发明终端将RFID（射频识别）温度传感器设于高电位区，将电磁收发装置设于低电位区，RFID温度传感器和电磁收发装置之间利用空气作为绝缘介质、利用电磁波传递能量与信号，从而实现换流阀温度的在线监测。RFID温度传感器与电磁收发装置间无直接电连接，在不影响换流阀安全运行的前提下，可准确测量换流阀的运行温度。