[发明专利]一种高压直流输电系统接地极温度场监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，具体地，涉及一种高压直流输电系统接地极温度场监测系统及方法。

背景技术

我国能源与负荷中心在地域上分布极不均衡，决定了我国能源远距离、大规模流动的必然趋势。HVDC（High-Voltage Direct Current，高压直流输电）以其送电容量大、输送距离远的优点，在能源流动中具有不可替代的地位。

高压直流输电技术在很多方面不同于交流输电，有它自身固有的特点和技术要求，接地极设计技术就是其中的一例。高压直流输电系统是将工作接地和安全保护接地分开，工作接地称之为接地极。接地极是换流站金属大地回路运行方式的重要组成部分，在直流输电系统运行中起着极其重要的作用：一是直接长时间地为系统输送电力，提高系统运行的可靠性；二是钳制换流站中性点电位，避免两极对地电压不平衡而损害设备。

目前已投入运行的高压直流输电系统多为双端直流输电系统，其特点是只有一个送端换流站和一个受端换流站。在双端直流输电系统中，接地极可以持续地为直流系统传递直流电流，从而形成送端换流站、架空导线、受端换流站和大地组成的同流回路，保证持续地输送直流功率。送端换流站的直流电流通过架空导线引至接地极极址中心区的设备上，通过导流系统馈入大地，然后由大地流向受端换流站接地极，从而完成大地回路。

图1所示为接地极导流系统构成示意图，换流站通过架空导线将直流电流引接至终端塔，在终端塔架空导线将直流电流引接至导流引线，再由导流引线将直流电流引接至埋在终端塔周围地下的馈电电缆，最后由馈电电缆将直流电流引至接地极上并传输给大地。

目前常见的接地极按照形状的不同可分为多圆环形、垂直形、椭圆形、星形等类型。如图2所示，垂直形接地极一般是由若干根垂直埋设于地下的馈电棒组成，每一根馈电棒都与馈电电缆相连接，用于将馈电电缆传输的直流电流引入大地；如图3所示，多圆环形接地极一般由浅埋于地下且与地面平行的同心双圆环形焦炭轨道组成，焦炭轨道与馈电电缆相连接，用于将馈电电缆传输的直流电流引入大地。

通过接地极流入大地的入地电流，在接地极上的分布是不均匀的。一般而言，接地极的端部溢流最大，中间部位最少，其差值可达数倍。这种分布导致了接地极利用率低，部分部位过热和过早腐蚀，地表电位分布不均匀等问题。当今，为了节省用地和降低工程造价，普遍采用多个直流输电系统共用一个接地极的方式。但对于共用接地极的方式，当共用接地极的直流系统中采用单极大地或双极不平衡运行方式时，大电流流经接地极会引起接地极周围的土壤发热，使土壤温度升高，严重时，可能会影响接地系统的正常工作，如果接地极在温度过高的环境中工作，出现烧毁的概率将大大增加，并将产生更加严重的后果。如500kV直流输电系统葛上线的上海端的南桥直流接地极，曾因为电流分布不均匀而发生事故，接地极和引流电缆被烧毁。因此为了确保接地极能够安全运行，在日常运行期间需要随时掌握接地极极址区域的温度情况。

由于接地极处于地下，现有技术一般利用设置于接地极极址区域的监测井来获取接地极现场的温度信息，其具体方案为：在馈电电缆接入点的地方设置监测井，监测井采用PVC管，监测井垂直设置于接地极上方或靠近接地极两侧，底部开露，上端与地面齐平，在监测井的不同位置处安装温度传感器来检测相应位置附近的温度，并由温度传感器将采集的温度数据无线传输给远程主机。然而这种方案具有如下缺点：

1、受监测井的选取位置、温度传感器数量等的限制，采集到的温度信息不能覆盖接地极的整体温度场，不能有效地还原出真实的接地极温度场情况；

2、要实时采集温度信息，温度传感器必须具有充足的电源，但由于接地极极址一般选取在偏远的空旷地段，限制了电源的供给，即使有些设备采用了风光互补方式供电，也存在一定程度的供电不足情况发生，导致检测到的温度信息丢失；

3、无线传输温度采集数据对设备的性能要求较高，传输距离较短，抗干扰能力差。

本发明是在国家863计划项目基金(2012AA050209)资助下，提出了一种高压直流输电系统接地极温度场监测系统及方法。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种高压直流输电系统接地极温度场监测系统及方法，以解决现有的接地极温度场监控技术监测点不全、监测密度差、需要在接地极极址提供电源以及容易丢失数据等问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种高压直流输电系统接地极温度场监测系统，包括：光纤、布里渊分布式光纤传感器和接地极温度场监测主机，其中，

所述光纤沿接地极进行布设；