非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置，該方法為：位于高電位區(qū)的溫度傳感器采集換流閥散熱器表面的溫度數(shù)據(jù)，將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過電磁波載波發(fā)射至位于低電位區(qū)的接收裝置，接收裝置將接收的數(shù)字信號還原為數(shù)字形式的溫度信號，根據(jù)還原的數(shù)字形式的溫度信號獲得換流閥溫度。本發(fā)明收發(fā)裝置與位于高電位區(qū)的溫度傳感器間無直接電接觸，安全性好；溫度傳感器直接設置于換流閥散熱器表面，精度高；可直接應用于智能換流站，實現(xiàn)了換流閥溫度的在線監(jiān)測。
【專利說明】非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于換流閥運行狀態(tài)在線監(jiān)測領域，具體涉及一種非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流輸電(HVDC)的基本原理是通過整流器將交流電變換成直流電形式，再通過逆變器將直流電變換為交流電，實現(xiàn)電能傳輸和電網(wǎng)互聯(lián)。換流閥是直流輸電中最重要的元件。換流閥是為實現(xiàn)換流需要的三相橋式換流器的橋臂，是實現(xiàn)交直流電能互相轉(zhuǎn)換的換流器的基本設備單元，其安全運行在整個直流輸電工程中起著核心作用。換流閥工作時產(chǎn)生的熱量，將導致芯片溫度升高，如果沒有適當?shù)纳岽胧?，可能使芯片溫度超過允許的最高結(jié)溫，從而導致器件性能惡化以致?lián)p壞。因此，高壓直流輸電中的主要設備換流閥的散熱問題成為非常重要的課題。如果換流閥出現(xiàn)散熱問題，將導致?lián)Q流閥溫度升高，若未及時發(fā)現(xiàn)和處理，將影響換流閥的工作效率甚至使用壽命。目前，還沒有一種有效的換流閥溫度在線監(jiān)測方法。
[0003]現(xiàn)在常用的換流閥溫度監(jiān)測方法有以下幾種:
[0004]1、以換流閥水冷卻系統(tǒng)的出口水溫作為間接溫度測量點，通過建立散熱器、加熱器、換流閥的傳熱數(shù)學模型，間接推算出換流閥溫度。該方法的缺點是無法準確獲得換流閥溫度，尤其無法發(fā)現(xiàn)換流閥的局部熱點。
[0005]2、紅外測溫法，通過工作人員手持紅外測溫儀測量換流閥溫度。但是，通過紅外圖譜間接獲取溫度數(shù)據(jù)，準確性有時不能滿足要求；同時對紅外圖譜的計算機識別技術(shù)水平還不能替代人工識別，自動化程度不高，測量范圍?。煌瑫r紅外測溫儀結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大，成本較高，并不適于換流閥溫度的在線監(jiān)測。
[0006]3、利用光纖光柵電纜溫度傳感器測量換流閥溫度，該方法的原理基于電纜在工作狀態(tài)下的溫度場分布和通過溫度對布喇格波長的調(diào)制來實現(xiàn)的。當光纖光柵的溫度發(fā)生變化時，由于光纖的熱脹冷縮以及熱光效應，光纖光柵選擇性反射的布喇格波長會發(fā)生變化。在常規(guī)的溫度范圍內(nèi)，波長變化與溫度變化保持線性關系，因此只要測得光纖光柵的布喇格波長，就可知光纖光柵的溫度。但是該方法需要在換流閥上安裝大量光纖，最大缺點是會改變換流閥上的電場分布，造成局部電場升高，威脅絕緣的有效性。
[0007]由上述分析可見，現(xiàn)有的換流閥溫度測量方法都有各自的局限性，目前還不適合作為換流閥溫度在線測量方法。因此，需要一種行之有效的換流閥溫度在線監(jiān)測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0010]一、非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測方法，其特點是:位于高電位區(qū)的溫度傳感器采集換流閥散熱器表面的溫度數(shù)據(jù)，將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過電磁波載波發(fā)射至位于低電位區(qū)的接收裝置，接收裝置將接收的數(shù)字信號還原為數(shù)字形式的溫度信號，根據(jù)還原的數(shù)字形式的溫度信號獲得換流閥溫度。
[0011]上述根據(jù)還原的數(shù)字形式的溫度信號獲得換流閥溫度具體為:
[0012]接收裝置對接收的數(shù)字信號進行解調(diào)獲得數(shù)字形式的溫度信號，根據(jù)接收裝置的調(diào)制方式和數(shù)字形式的溫度信號獲得換流閥溫度。
[0013]二、非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測終端，包括:
[0014]設于換流閥散熱器表面的RFID溫度傳感器、位于低電位區(qū)的電磁收發(fā)裝置和處理器，RFID溫度傳感器和電磁收發(fā)裝置之間無電連接，電磁收發(fā)裝置和處理器相連接。
[0015]上述RFID溫度傳感器為無源RFID溫度傳感器。
[0016]上述電磁收發(fā)裝置為非接觸式讀卡器。
[0017]上述處理器為單片機，通過串口與電磁收發(fā)裝置連接。
[0018]三、非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，包括:
[0019]設于換流閥散熱器表面的RFID溫度傳感器、位于低電位區(qū)的電磁收發(fā)裝置、處理器和換流閥溫度監(jiān)控工作站，RFID溫度傳感器和電磁收發(fā)裝置之間無電連接，電磁收發(fā)裝置和處理器相連接，處理器和換流閥溫度監(jiān)控工作站之間通過局域網(wǎng)進行連接。
[0020]上述處理器通過以太網(wǎng)接口連接智能換流站的局域網(wǎng)，智能換流站的局域網(wǎng)通過交換機連接換流閥溫度監(jiān)控工作站。
[0021]上述處理器采用IEC61850協(xié)議與換流閥溫度監(jiān)控工作站進行通信。
[0022]本發(fā)明終端將RFID (射頻識別)溫度傳感器設于高電位區(qū)，將電磁收發(fā)裝置設于低電位區(qū)，RFID溫度傳感器和電磁收發(fā)裝置之間利用空氣作為絕緣介質(zhì)、利用電磁波傳遞能量與信號，從而實現(xiàn)換流閥溫度的在線監(jiān)測。RFID溫度傳感器與電磁收發(fā)裝置間無直接電連接，在不影響換流閥安全運行的前提下，可準確測量換流閥的運行溫度。
[0023]粘貼于換流閥散熱器表面的RFID溫度傳感器用于采集換流閥散熱器表面溫度，電磁收發(fā)裝置用來接收RFID溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)，處理器用來對溫度數(shù)據(jù)進行處理以獲得換流閥溫度。作為優(yōu)選，RFID溫度傳感器為無源RFID溫度傳感器，不需要安裝電池，免維護。電磁收發(fā)裝置為非接觸式讀卡器；
[0024]本發(fā)明終端的工作原理為:
[0025]電磁收發(fā)裝置以發(fā)射電磁波的形式向RFID溫度傳感器輸送能量與讀取溫度信號，接收到電磁收發(fā)裝置發(fā)射信號的RFID溫度傳感器將采集的溫度信號以電磁波載波方式返回至電磁收發(fā)裝置，電磁收發(fā)裝置對接收的電磁波載波信號進行解調(diào)，獲得數(shù)字形式的溫度信號，并將數(shù)字形式的溫度信號傳輸至處理器，處理器根據(jù)電磁收發(fā)裝置采用的調(diào)制方式和接收的數(shù)字形式的溫度信號計算獲得換流閥溫度。
[0026]本發(fā)明終端可通過以太網(wǎng)接口將測量的換流閥溫度數(shù)據(jù)上傳至智能換流站的局域網(wǎng)，并通過交換機繼續(xù)傳輸換流閥溫度數(shù)據(jù)至換流閥溫度監(jiān)控工作站，從而可實現(xiàn)換流閥溫度的在線顯示、記錄和報警。
[0027]作為優(yōu)選，本發(fā)明終端處理器采用IEC61850協(xié)議傳送數(shù)據(jù)，即可將換流閥溫度數(shù)據(jù)直接傳送至智能換流站。具體傳送數(shù)據(jù)過程為:處理器將換流閥溫度數(shù)據(jù)送入IEC61850協(xié)議棧打包，IEC61850協(xié)議棧將換流閥溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合IEC61850-9-2的數(shù)據(jù)包，通過以太網(wǎng)接口上傳至智能換流站的局域網(wǎng)，并通過交換機傳輸給換流閥溫度監(jiān)控工作站。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有優(yōu)點:
[0029]1、位于低電位區(qū)的電磁收發(fā)裝置與位于高電位區(qū)的溫度傳感器間無直接電接觸，不會對換流閥正常運行及工作人員人身安全造成威脅，安全性好。
[0030]2、溫度傳感器直接設置于換流閥散熱器表面，測量精度高。
[0031 ] 3、實現(xiàn)了換流閥溫度的在線監(jiān)測。
[0032]4、本發(fā)明終端處理器采用IEC61850協(xié)議與換流閥溫度監(jiān)控工作進行通信，可直接應用于智能換流站。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是某實施例中無源RFID溫度傳感器在換流閥上安裝位置示意圖；
[0035]圖3是本發(fā)明原理示意圖。
[0036]圖中，1-無源RFID溫度傳感器，2_非接觸式讀卡器，3_處理器，4_協(xié)議棧，5_以太網(wǎng)接口，6-交換機，7-換流閥溫度監(jiān)控工作站。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。
[0038]見圖1，本發(fā)明終端包括無源RFID溫度傳感器(I)、非接觸式讀卡器(2 )和處理器(3 )。無源RFID溫度傳感器(I)無需電源供電，其粘貼于換流閥散熱器表面，其處于高電位區(qū)，本具體實施中采用的無源RFID溫度傳感器(I)型號為SAW-Cl。
[0039]可發(fā)射和接收電磁信號的非接觸式讀卡器(2)置于換流站閥廳邊緣的安全區(qū)，無源RFID溫度傳感器(I)和非接觸式讀卡器(2)不直接接觸且無電連接，兩者通過電磁波傳遞信號，非接觸式讀卡器(2)以發(fā)射電磁波的形式過向無源RFID溫度傳感器(I)輸送能量與讀取溫度信號，接收到電磁波的無源RFID溫度傳感器(I)將溫度信號以電磁波載波方式返回至非接觸式讀卡器(2)，非接觸式讀卡器(2)對接收的電磁載波信號進行解調(diào)，獲得數(shù)字形式的溫度信號，并將數(shù)字形式的溫度信號傳輸至處理器(3)，處理器(3)處理接收的溫度數(shù)據(jù)并獲得換流閥溫度。本具體實施中采用的非接觸式讀卡器(2)型號為XCRMF-801。
[0040]處理器(3)對接收的數(shù)字形式的溫度信號進行處理，獲得換流閥溫度，并將換流閥溫度數(shù)據(jù)送入IEC61850協(xié)議棧(4)進行打包處理，IEC61850協(xié)議棧(4)將換流閥溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合IEC61850-9-2的數(shù)據(jù)包，通過光纖以太網(wǎng)接口(5)上傳到智能換流站的局域網(wǎng)，并通過交換機(6)傳輸給換流閥溫度監(jiān)控工作站(7)，實現(xiàn)換流閥溫度的在線監(jiān)測、記錄和報警。本具體實施中，處理器(3)采用MC1210單片機，采用串口與非接觸式讀卡器(2)相連。
[0041]處理器(3)根據(jù)非接觸式讀卡器(2)采用的調(diào)制方式對接收的數(shù)字形式的溫度信號進行處理。本具體實施中，非接觸式讀卡器(2)采用100%ASK調(diào)制方式與無源RFID溫度傳感器(I)交換數(shù)據(jù)，獲得與溫度信號相關的脈沖計數(shù)值N，即處理器接收的數(shù)字形式的溫度信號，通過公式T = (160-N) /2計算獲得換流閥溫度值T，并將換流閥溫度值T依次通過以太網(wǎng)接口( 5 )、交換機(6 )傳輸至換流閥溫度監(jiān)控工作站(7 )，換流閥溫度監(jiān)控工作站(7 )為遠程服務器。
[0042]圖2為具體實施例中無源RFID溫度傳感器在某±500kV換流站中的安裝示意圖，無源RFID溫度傳感器安裝于換流閥上標記有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的散熱器上，可直接測量散熱器溫度。
[0043]圖3為本發(fā)明原理示意圖，溫度傳感器采用為無源RFID溫度傳感器(I)，可通過電磁波與處于低電位區(qū)的非接觸式讀卡器(2)交互數(shù)據(jù)。無源RFID溫度傳感器(I)和非接觸式讀卡器(2)不接觸且無電連接，無源RFID溫度傳感器(I)和非接觸式讀卡器(2)之間依靠空氣絕緣，RFID溫度傳感器(I)與非接觸式讀卡器(2)相距10米以上，解決了絕緣問題，不會對換流閥正常運行及工作人員人身安全造成威脅，又可監(jiān)測換流閥溫度。
[0044]RFID溫度傳感器將采集的溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過電磁波載波發(fā)射，電磁收發(fā)裝置接收RFID溫度傳感器發(fā)射的數(shù)字信號并還原為數(shù)字量，控制器根據(jù)還原的數(shù)字量獲得換流閥溫度。
[0045]以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測方法，其特征在于: 位于高電位區(qū)的溫度傳感器采集換流閥散熱器表面的溫度數(shù)據(jù)，將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過電磁波載波發(fā)射至位于低電位區(qū)的接收裝置，接收裝置將接收的數(shù)字信號還原為數(shù)字形式的溫度信號，根據(jù)還原的數(shù)字形式的溫度信號獲得換流閥溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測方法，其特征在于: 所述的根據(jù)還原的數(shù)字形式的溫度信號獲得換流閥溫度具體為: 接收裝置對接收的數(shù)字信號進行解調(diào)獲得數(shù)字形式的溫度信號，根據(jù)接收裝置的調(diào)制方式和數(shù)字形式的溫度信號獲得換流閥溫度。
3.非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測終端，其特征在于，包括: 設于換流閥散熱器表面的RFID溫度傳感器、位于低電位區(qū)的電磁收發(fā)裝置和處理器，RFID溫度傳感器和電磁收發(fā)裝置之間無電連接，電磁收發(fā)裝置和處理器相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測終端，其特征在于: 所述的RFID溫度傳感器為無源RFID溫度傳感器。
5.如權(quán)利要求3所 述的非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測終端，其特征在于: 所述的電磁收發(fā)裝置為非接觸式讀卡器。
6.如權(quán)利要求3所述的非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測終端，其特征在于: 所述的處理器為單片機，通過串口與電磁收發(fā)裝置連接。
7.非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括: 設于換流閥散熱器表面的RFID溫度傳感器、位于低電位區(qū)的電磁收發(fā)裝置、處理器和換流閥溫度監(jiān)控工作站，RFID溫度傳感器和電磁收發(fā)裝置之間無電連接，電磁收發(fā)裝置和處理器相連接，處理器和換流閥溫度監(jiān)控工作站之間通過局域網(wǎng)進行連接。
8.如權(quán)利要求7所述的非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于: 所述的處理器通過以太網(wǎng)接口連接智能換流站的局域網(wǎng)，智能換流站的局域網(wǎng)通過交換機連接換流閥溫度監(jiān)控工作站。
9.如權(quán)利要求7所述的非接觸式換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于: 所述的處理器采用IEC61850協(xié)議與換流閥溫度監(jiān)控工作站進行通信。
【文檔編號】G08C17/02GK103604529SQ201310603939
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】鄭豐, 王金雄, 王磊, 郭樹永, 張望平 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司天生橋局