一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法，在模塊化多電平換流閥的子模塊散熱器表面上安裝溫度傳感器，子模塊控制器采集溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，然后通過換流閥與閥控裝置之間的通信介質(zhì)將溫度數(shù)據(jù)傳輸給閥控裝置，閥控裝置根據(jù)收集到的子模塊溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度保護(hù)處理，同時(shí)閥控裝置向上層換流閥監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送子模塊溫度數(shù)據(jù)，用于換流閥在線監(jiān)測。本發(fā)明通用性和靈活性強(qiáng)，換流閥溫度監(jiān)測的準(zhǔn)確度和精確度高；換流閥溫度傳輸給閥控裝置用于溫度保護(hù)，提高了換流閥的安全性和可靠性；換流閥溫度傳輸給上層換流閥監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)換流閥的溫度在線監(jiān)測，自動(dòng)化程度高，廣泛適用于采用模塊化多電平換流閥的工程應(yīng)用場合。
【專利說明】
一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于模塊化多電平換流閥狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，具體地說是一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]模塊化多電平換流閥通過模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的子模塊串聯(lián)構(gòu)成換流閥，易于系統(tǒng)擴(kuò)展，是實(shí)現(xiàn)交\直和直\交變換的基本單元，模塊化多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使系統(tǒng)諧波含量少、開關(guān)損耗低，適用于柔性直流輸電、靜止無功補(bǔ)償器STATC0M、高壓變頻器等應(yīng)用場合。模塊化多電平換流閥的子模塊在運(yùn)行過程中，全控型開關(guān)器件(如IGBT)會(huì)產(chǎn)生損耗，該損耗會(huì)造成子模塊的開關(guān)器件溫度上升，開關(guān)器件一般壓裝在散熱器上實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制冷卻，開關(guān)器件對溫度非常敏感，如果開關(guān)器件內(nèi)部芯片溫度超過允許的最高結(jié)溫，則開關(guān)器件將極有可能發(fā)生損壞，所以模塊化多電平換流閥的可靠散熱是工程中研究的重點(diǎn)問題。在線監(jiān)測模塊化多電平換流閥運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)溫度，防止換流閥運(yùn)行溫度高于安全閾值，對提高模塊化多電平換流閥的運(yùn)行可靠性具有重要的意義。
[0003]目前，模塊化多電平換流閥在工程中在線監(jiān)測溫度的主要方法為:(I)通過監(jiān)測冷卻系統(tǒng)進(jìn)、出口冷卻介質(zhì)的溫度間接推算換流閥的溫度。該方法只能監(jiān)測換流閥冷卻介質(zhì)的整體溫度，不能監(jiān)測模塊化多電平換流閥中每個(gè)子模塊的實(shí)時(shí)溫度，而且，由于冷卻介質(zhì)傳輸路徑長，通過推算得到的換流閥溫度準(zhǔn)確性不夠，不能監(jiān)測換流閥內(nèi)局部區(qū)域的熱點(diǎn)，特別是壓裝開關(guān)器件的散熱器溫度。(2)換流閥閥廳安裝紅外測溫儀。該方法是在換流閥閥廳中安裝可沿固定導(dǎo)軌移動(dòng)的紅外測溫儀或工作人員手持紅外測溫儀進(jìn)行換流閥表面溫度的測量，紅外測溫儀會(huì)顯示所測區(qū)域的表面溫度分布圖，從圖中可觀測所測換流閥局部表面區(qū)域的溫度分布情況，該方法的缺陷是只能監(jiān)測模塊化多電平換流閥局部表面溫度，無法檢測換流閥內(nèi)部開關(guān)器件散熱器的溫度，測量范圍及深度不夠，而且測量精確度受調(diào)焦及測量距離影響大、測量結(jié)果不能實(shí)時(shí)用于換流閥的溫度保護(hù)，主要用作工作人員巡視用途。
[0004]隨著模塊化多電平換流閥向高壓、大容量方向快速發(fā)展，換流閥功率等級不斷提升，換流閥的溫度在線監(jiān)測尤為重要，而目前工程中現(xiàn)有的換流閥溫度在線監(jiān)測方法存在諸多局限，因此，迫切需要一種可靠的模塊化多電平換流閥的溫度在線監(jiān)測方法，解決換流閥狀態(tài)監(jiān)測中的溫度監(jiān)測盲點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法，本發(fā)明能夠在線監(jiān)測換流閥內(nèi)子模塊散熱器的實(shí)時(shí)溫度，用于換流閥的在線監(jiān)測及保護(hù)，測量精度高，自動(dòng)化程度高，廣泛適用于采用模塊化多電平換流閥的工程應(yīng)用場合，具有較高的通用性和靈活性。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0007]本發(fā)明提供一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，所述裝置包括溫度傳感器、換流閥子模塊控制器、閥控裝置、換流閥監(jiān)控系統(tǒng)，所述溫度傳感器與換流閥子模塊控制器相連接，所述換流閥子模塊控制器與閥控裝置相連接，所述閥控裝置與換流閥監(jiān)控系統(tǒng)相連接。
[0008]所述溫度傳感器為無源式溫度傳感器，溫度傳感器的輸出線連接到子模塊控制器的溫度采樣輸入接口。
[0009]所述溫度傳感器安裝在模塊化多電平換流閥子模塊散熱器表面上，鄰接開關(guān)器件安裝，或者安裝在開關(guān)器件的基板下方，用于提高換流閥溫度測量的準(zhǔn)確性和精確性。
[0010]所述溫度傳感器安裝在模塊化多電平換流閥的所有子模塊中，或者安裝在需要監(jiān)控的部分子模塊中。
[0011]所述換流閥子模塊控制器與閥控裝置之間通過通信介質(zhì)或采用無線傳輸方式進(jìn)行連接，所述閥控裝置與換流閥監(jiān)控系統(tǒng)通過光纖或網(wǎng)線進(jìn)行連接。
[0012]本發(fā)明基于另一目的提供的一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測方法，所述方法具體為:
[0013]A、溫度傳感器產(chǎn)生換流閥溫度所對應(yīng)的模擬量溫度數(shù)據(jù)；
[0014]B、子模塊控制器采集溫度傳感器的模擬量溫度數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，然后通過換流閥子模塊控制器與閥控裝置之間的通信介質(zhì)將數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)傳輸給閥控裝置；
[0015]C、閥控裝置收集子模塊控制器發(fā)送的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行換流閥的溫度保護(hù)處理，同時(shí)，將收集的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給換流閥監(jiān)控系統(tǒng)；
[0016]D、換流閥監(jiān)控系統(tǒng)收集閥控裝置發(fā)送的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行在線監(jiān)測。
[0017]本發(fā)明將溫度傳感器安裝在位于高電位區(qū)域的換流閥內(nèi)部，而閥控裝置及換流閥監(jiān)控系統(tǒng)位于就地操作的低電位區(qū)域，換流閥子模塊控制器通過通信方式將子模塊的溫度數(shù)據(jù)傳輸給閥控裝置，實(shí)現(xiàn)換流閥的溫度保護(hù)，同時(shí)閥控裝置將溫度數(shù)據(jù)傳輸給換流閥監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)換流閥的溫度在線監(jiān)測，本發(fā)明所提模塊化多電平換流閥在線監(jiān)測裝置及方法不影響換流閥原有功能及性能。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]本發(fā)明通用性和靈活性強(qiáng)，與目前工程中現(xiàn)有的換流閥溫度在線監(jiān)測方法相比，本發(fā)明將溫度傳感器安裝到換流閥子模塊的散熱器表面，換流閥溫度監(jiān)測的準(zhǔn)確度和精確度高;換流閥溫度傳輸給閥控裝置，用于換流閥的溫度保護(hù)，提高了換流閥的安全性和可靠性;換流閥溫度傳輸給位于低電位區(qū)的換流閥監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)換流閥的溫度在線監(jiān)測，提升了換流閥溫度監(jiān)測自動(dòng)化程度，綜合效益顯著，廣泛適用于采用模塊化多電平換流閥的工程應(yīng)用場合。
【附圖說明】
[0020]圖1是模塊化多電平換流閥及典型子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖和原理示意圖。
[0022]圖3是實(shí)施例中溫度傳感器在模塊化多電平換流閥上的安裝位置示意圖。
[0023]圖中:I一模塊化多電平換流閥拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2—半橋型子模塊3—全橋型子模塊4一類全橋型子模塊5—子模塊開關(guān)器件散熱器6—開關(guān)器件7—溫度傳感器8—子模塊控制器9一閥控裝置10—換流閥溫度監(jiān)控系統(tǒng)11一模塊化多電平換流閥12—模塊化多電平換流閥子模塊
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]—種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置，所述模塊化多電平換流閥及典型子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，模塊化多電平換流閥使用低壓開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)高電壓等級輸出，不需要開關(guān)器件的直接串聯(lián)，模塊化多電平換流閥采用模塊化設(shè)計(jì)，由若干個(gè)完全相同的子模塊串聯(lián)構(gòu)成，如圖1中標(biāo)號I所示;所述子模塊的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有半橋型子模塊(如圖1中標(biāo)號2所示)、全橋性子模塊(如圖1中標(biāo)號3所示)、類全橋型子模塊(如圖1中標(biāo)號4所示)。
[0026]本發(fā)明所述一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法的裝置結(jié)構(gòu)示意和原理示意如圖2所示，所述一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置包括安裝在模塊化多電平換流閥子模塊散熱器表面的溫度傳感器(標(biāo)號7)、換流閥子模塊控制器(標(biāo)號8)、閥控裝置(標(biāo)號9)、換流閥監(jiān)控系統(tǒng)(標(biāo)號10)，所述換流閥子模塊控制器與閥控裝置相連接，所述閥控裝置與換流閥監(jiān)控系統(tǒng)相連接。
[0027]所述溫度傳感器為在具體實(shí)施例中采用的是無源式溫度傳感器，型號為PT100，其安裝在子模塊散熱器(如圖2中標(biāo)號5所示)上鄰接開關(guān)器件(如圖2中標(biāo)號6所示)的區(qū)域，或者安裝在開關(guān)器件基板下方，用于提高換流閥溫度測量的準(zhǔn)確性和精確性。
[0028]所述溫度傳感器安裝在模塊化多電平換流閥的所有子模塊中，或者安裝在需要監(jiān)控的部分子模塊中。
[0029]所述溫度傳感器的輸出線連接到子模塊控制器的溫度采樣輸入接口，子模塊控制器將溫度傳感器的模擬量溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量溫度信號，再通過將數(shù)字量溫度信號按照子模塊控制器與閥控裝置之間設(shè)定的通信協(xié)議傳輸給閥控裝置，閥控裝置通過設(shè)定的通信協(xié)議將數(shù)字量溫度信號傳輸給換流閥監(jiān)控系統(tǒng)。
[0030]實(shí)施例:
[0031]圖3為所述一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置在200kV模塊化多電平換流閥中的安裝示意圖，溫度傳感器安裝在換流閥所有子模塊的開關(guān)器件散熱器上，能夠直接精確測量子模塊開關(guān)器件散熱器的溫度，子模塊控制器采集溫度傳感器的溫度信號后，將溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量溫度信號，通過換流閥與閥控之間的通信光纖將溫度數(shù)據(jù)傳輸給閥控裝置，閥控裝置根據(jù)收集到的子模塊溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度保護(hù)處理，同時(shí)閥控裝置向上層換流閥監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送子模塊溫度數(shù)據(jù)，用于換流閥在線監(jiān)測。相對于目前工程中現(xiàn)有的換流閥溫度在線監(jiān)測方法，采用本發(fā)明所提出的一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法準(zhǔn)確度和精確性高、自動(dòng)化程度高、安全系數(shù)更高。
[0032]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述裝置包括溫度傳感器、換流閥子模塊控制器、閥控裝置、換流閥監(jiān)控系統(tǒng)，所述溫度傳感器與換流閥子模塊控制器相連接，所述換流閥子模塊控制器與閥控裝置相連接，所述閥控裝置與換流閥監(jiān)控系統(tǒng)相連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述溫度傳感器為無源式溫度傳感器，溫度傳感器的輸出線連接到子模塊控制器的溫度采樣輸入接口。3.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述溫度傳感器安裝在模塊化多電平換流閥子模塊散熱器表面上，鄰接開關(guān)器件安裝，或者安裝在開關(guān)器件的基板下方，用于提高換流閥溫度測量的準(zhǔn)確性和精確性。4.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述溫度傳感器安裝在模塊化多電平換流閥的所有子模塊中，或者安裝在需要監(jiān)控的部分子模塊中。5.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述換流閥子模塊控制器與閥控裝置之間通過通信介質(zhì)或采用無線傳輸方式進(jìn)行連接，所述閥控裝置與換流閥監(jiān)控系統(tǒng)通過光纖或網(wǎng)線進(jìn)行連接。6.—種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測方法，用于權(quán)利I所述的模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述方法包括下述步驟: A、溫度傳感器產(chǎn)生換流閥溫度所對應(yīng)的模擬量溫度數(shù)據(jù)； B、子模塊控制器采集溫度傳感器的模擬量溫度數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，然后通過換流閥子模塊控制器與閥控裝置之間的通信介質(zhì)將數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)傳輸給閥控裝置； C、閥控裝置收集子模塊控制器發(fā)送的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行換流閥的溫度保護(hù)處理，同時(shí)，將收集的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給換流閥監(jiān)控系統(tǒng)； D、換流閥監(jiān)控系統(tǒng)收集閥控裝置發(fā)送的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行在線監(jiān)測。
【文檔編號】G01K13/00GK106017733SQ201610635384
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月4日
【發(fā)明人】謝曄源, 朱銘煉, 姜田貴, 連建陽, 段軍, 歐陽有鵬
【申請人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司