高压直流输电换流阀实时测温方法研究

通馋电潦狻】Ｉ：　２０１８年３月２５日第３５卷第３期　Ｔｅｌｅｃｏｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｍａｒ．２５，２０１８，Ｖｏ１．３５　Ｎｏ．３　ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０１８．０３．１００　鼙懿　高压直流输电换流阀实时测温方法研究　栾洪洲　，杨晓楠　，习贺勋　（１．国网电科院中电普瑞电力工程有限公司，北京１０２２００；２．全球能源互联网研究院直流所，北京１００２２０）　摘要：在高压直流输电中电能之间的变换需要通过换流阀实现，此部件关系到系统能否稳定运行。从对换流阀的研　究和应用来看，元器件发热的情况是较为常见的一种安全问题。在实际的建设中大部分直流系统更换换流阀的主要原因　是发热造成设备烧毁，导致后台报警或者直流系统被直接闭锁。文章在换流阀中使用红外测温方式，对其日常的运行实　施维护和科学管理，能够及时地发现存在的问题和隐患。　关键词：高压直流输电；换流阀；测温方法　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ＨＶＤＣ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　Ｖａｌｖｅ　ＬＵＡＮ　Ｈｏｎｇ－ｚｈｏｕ　，ＹＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｎａｎ’，ＸＩ　Ｈｅ－ｘｕｎ２　（１．Ｃ－ｅｐｒｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｇｌｏｂａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｐｉｎｇ　Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｄｉｒｅｃｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００２２０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ＨＶＤＣ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｎｅｅｄｓ　ｔＯ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｖａｌｖｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉＳ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｗｈｅｔｈｅｒ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｒｕｎ　ｓｔａｂｌｙ．Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｖａｌｖｅ，ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｒｅａｓｏｎ　ｆｏｒ　ｒｅｐｌａｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｖａｌｖｅ　ｉｎ　ｍｏｓｔ　ＩＸ；ｓｙｓｔｅｍｓ　ｉｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ｂｕｒｎｅｄ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｈｅａｔ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ａｌａｒｍｓ　ｏｒ　ＩＸ；ｓｙｓｔｅｍｓ　ｂｅｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｌｏｃｋｅｄ．Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｖａｌｖｅ　ｔＯ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｉｔｓ　ｄａｉ—　ｌｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｉｔ　ｃａｎ　ｄｅｔｅｃｔ　ｈｉｄｄｅｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｈｉｄｄｅｎ　ｄａｎｇｅｒｓ　ｉｎ　ｔｉｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＨＶＤＣ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｖａｌｖｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　换流阀作为直流系统中最为主要的设备，在实际　ＷＳＮ方式。采用这种方式和其他的相关无线通信方　的运行和维护中，主要采用红外测温的方式对换流阀　式来比较，ＷＳＮ方式具备更好的应用效果，主要是因　的整个状态实现监测。这项技术在很多领域中已经广　为其实现的通信工作效率较高，同时施工操作也相对　泛应用，能实时监测换流阀中是否存在接头问题，以及　简单，很容易对设备实现扩充的目标。另外此种方式　冷却系统是否正常运行。　的应用在一些高压电气设备，例如主变套管以及穿墙　１　高压电气设备测温方法　套管中，也有很好的应用效果。　１．３光纤测温　高压电气设备中应用的各种测温方式均包括接触　光纤测温是一种新型的测量温度的技术方式。光纤　式和非接触式。接触式测温主要包括无线测温、光纤　技术具备体积小、绝缘效果好，抵抗电磁干扰能力非常　测温以及示温记录标签等三种类型，而非接触式测温　强。光纤测温技术目前更多的是应用于一些高电压和高　系统只有红外测温类型。　磁场的环境中，通过光纤测温方式可以发现设备中多个　当前我国电力能源的分布呈现不平衡发展的态　发热点，对于一些尺寸较小的设备有着更好的适用性。　势，未来我国能源将朝着更远距离、更大容量的方向发　１．４红外测温　展。我国直流输电在运行中整体比较稳定安全。但也　换热阀测温范围主要有阳极电抗器、可控硅、Ｔ、，Ｔ、，Ｉ　发生了一些直流系统闭锁以及换相失败等问题，这对　板、均压电容、电抗器、水电阻、连接管母、连接金具等换流　于电网安全运行是一个较大的隐患。　阀设备。对测温周期主要分为定期测温和动态测温。定　１．１示温记录标签测温　期测温按照实际的状况，其频率一周。动态测温主要有　示温记录标签可以粘贴在电气设备上，对于温度的　缺陷跟踪测温、直流复电测温、直流过负荷测温、特殊工　感知度非常高，另外其能够按照电气设备自身所产生的　况测温。相关的运行维护人员需要按照实际的状况，对　变化，其自身的颜色也会出现改变，以此对电气设备的温　测温频率有效调整，从而实现有效的跟踪处理。在巡视　度变化做出相应的判断。电气设备相同的数量在实施温　中如果发现一些设备具备异常表现，那么需要对其增加　度测量中，采用这些设备，操作上更加简便，同时成本较　检测次数，并且多次进行检测，对一些异常设备要及时对　低，但是只能使用一次，同时在完成温度的测量之后需要　热谱图进行保存，通过红外检测设备对检测位置进行扫　实施停电处理，且标签拆除之后相应指示值需读出。　描，对异常位置和设备实现准确的检测。　１．２无线测温　实现准确的测温工作需注意几个方面：（１）检测对　无线测温方式主要有无线电台、ＧＰＲＳ，蓝牙、　象具备针对性，对参数物选择中要选择一些处于不同　环境中的。（２）检测的设备必须是带电的。（３）在进行　收稿日期：２０１７—０９—２０　设备比较时，各个检测点之间的距离保持一致性，如果　作者简介：栾洪洲（１９７１一），男，山东济南人，本科，研究方向：电　发热点呈现为圆形，那么可以从多个角度去测量，最终　力电子技术。　在保证安全的前提下要尽量将测量距离缩短一些。　通镌电潦技术　２０１８年３月２５日第３５卷第３期　Ｔｅｌｅｃｏｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｍａｒ．２５，２０１８，Ｖｏ１．３５　Ｎｏ．３　２　改进型红外测温监测系统的研制及应用　２．１　系统功能　２．１．１红外热像仪　因为红外热像仪有着好的温度测量以及摄像功　能，其监视距离为４．０　ＩＩ１，监测的区域比较大。换流阀　设备经常表现出一定的叠层结构方式，还沿着轨道在　轨道车中上下移动，以此能够实现逐层拍摄换流阀，从　不同角度上观察其设备情况，增加了可视面积，对很难　检测的元器件的状况有效改善了。　２．１．２测温数据的自动上传　通过红外热像仪将温度、视频等资料数据传送到　后台服务器中，通过后台的处理，实现了数据的实时处　理和上传，并得到了技术的分析。　２．１．３软件系统　测温过程采用改进型的系统，其中的软件系统主　要分为两个部分，首先是将ＰＬＣ技术作为核心控制系　统，通过红外测温仪各个角度方向的转动实现对周围　的巡视，另外对设备中采用的各种数据和软件进行处　４个阀厅，在主控室中通过光纤对各项数据进行汇总，　然后将后台服务器中的相关数据进行传递，通过键控　的各项监控设备以及温度数据的处理，各个巡查点的　预先设置，对各种图像进行实施检测和记录，将能够反　映温度的各个参数和图像以及视频等进行统计分析，　并且对存在的各种故障进行相应的诊断和处理，最终　通过热谱图的方式对设备的运行是否正常进行判断，　从而保证设备的状态检测工作能够更ＪｊＨ　ＪＩ￣，利，现场检　查的各个环节以及后台中心的监控设备要联合起来进　行共同控制，完成完善的巡视检查的智能化系统，系统　通过分布方式实现监控的扩展以及兼容性，如支持　Ｗｉｎｄｏｗｓ系统平台。　３结束语　综上所述，文章对高压电气中一些常见的测温方　式进行了分析和数据对比，针对在高压直流输电系统　中的换流阀的温度测量工作，对其中存在的各种问题　提出了相应的解决措施，对巡视周期和测温方法进行　了正确分析。　参考文献：　［１］李娟，张坤，常忠廷，赵岩．直流输电换流阀光纤　测温系统设计及试验研究［Ｊ］．电力电子技术，２０１６，５０　（０５）：８（）一８３．　理和使用，将预警信息进行相应设置，保证能够正常实　现报警功能。对过热自动报警实施全过程监控，将其　中所存在的安全隐患及时发现，并且还有一定的数据　处理作用，对数据实现监测、储存和分析，从而形成相　应的温度趋势曲线和报表。　２．２实际应用　［２］张建彪，黄Ｉ－３］尹华，张翔，等．高压直流换流阀晶闸管结　由于红外测温通常在阀厅的角落设置，和换流阀　距离比较远，对换流阀实际不会产生相应的影响。将　红外测温设备在小车上进行安装，根据导轨能够实现　对测量点的自动化巡视检查，另外还能够通过手动遥　控的方式实现对检测点的巡视，在此站点中主要包含　温计算研究［Ｊ］．电工电气，２０１７，（（）８）：２４　２６．　华，梁家豪，澍桂泉，等．直流输电系统换流阀红外　测温技术探析［Ｊ］．机电信息，２０１６，（３３）：１００—１０１．　童桶潍箍黔　大型数据中心低压配电系统亟待革新　我国早期通信系统负有政治安全责任，通信网络～旦中断将追究相关方政治责任，所以我国通信系统中冗余配置较高，这从早　期ＵＰＳ和开关电源蓄电池组后备时间的不一致可见一斑。所以，在建设数据中心的供电系统时，为了保证系统安全可靠性，充分　考虑设备配置和冗余。　目前大型数据中心园区或大型数据中心的供配电结构一般是引市电高压（１１０　ｋＶ）或中压（３５　ｋＶ、１０　ｋＶ）到高压配电室然后再　分配给干式变压器（转成３８０　Ｖ）并配置成套低压配电系统，成套低压配电系统中的馈电柜再通过密集母线或电缆分配电能到每个　楼层的低压配电柜，再分配到大型的ＵＰＳ（￣ｎ５ｏｏ　ｋＶＡ、６００　ｋＶＡ），目前每套低压配电系统一般最大配置到２　０００　ｋＶＡ，每套低压系　统最多带两套大容量的１＋１型ＵＰＳ系统或２Ｎ型ＵＰＳ系统，这种从高压配电系统一低压配电系统一ＵＰＳ的结构在早期中小型数　据中心应用广泛，但随着数据中心单ＵＰＳ系统配电容量的加大，这种配电结构存在诸多缺陷。　第一，投资浪费严重。单套低压配电系统存在浪费投资、浪费机房空间、浪费密集母线等浪费现象。虽然也可以将变压器配置　在每个楼层，但是供配电结构没有变化，随着大型ＵＰＳ的使用，每套２　０００　ｋＶＡ的低压配电系统下挂２套６００　ｋＶＡ（１＋１）考虑充电　电流及负载冗余后即满。　第二，增加供配电等级，增加了安全隐患。在相同的电源器件环境中，对于配电系统来说上下游开关越少越安全，配电等级越　少可靠性越高，接近负荷中心的电压等级越高越节能。大型数据中心园区３５　ｋＶ开关站一１０　ｋＶ高压配电柜一１０　ｋＶ配电柜器一低压配电柜一密集母线一楼层配电柜一ＵＰＳ系统，８层级的配电结构，每多１个层级则意味着增加一个故障隐患点。　第三，影响机房可使用面积，增加建筑成本。对于大型数据中心，如果每层楼均配置变压器低压配电室、ＵＰＳ系统电源室，相应　电源区域要预留４０　以上的空间，对于通信机房来说，一般预留２５　～３０　空间，且低压配电结构冗余度越大占机房面积越大。　（摘自：人民邮电报）　·变压　２４４·