CN105334012A - 一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，包括：步骤S10，获取阀冷系统的进、出内冷水管相对阀厅的进水体积变化量和出水体积变化量；步骤S20，将步骤S10的进水体积变化量与出水体积变化量之和的平均值，转换为高位水箱底面积对应的液位变化量；步骤S30，判断液位变化量，如果超出设定值，则发出告警信号，反之则重置告警信号，并进入步骤S10。解决高位水箱液位受温度、压力多个因素的关联影响，使得液位判断不准确的问题。

Description

一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法。

背景技术

阀冷却系统是直流输电系统中的最重要的辅助系统之一，它的主要作用是冷却换流阀片及其附件在运行中产生的热量，确保换流阀设备运行在可控制的温度范围内。阀冷却系统可分为内冷水循环系统和外冷水循环系统。内冷水循环系统主要由内冷主机、内冷辅机和高位水箱构成，内冷主机包括主循环泵、主过滤器、电加热器、脱气罐，内冷辅机包括补水泵、补水罐、离子交换器、精密过滤器，其主要作用是将直流输电系统的换流阀片及其附件运行中产生的热量带出。外冷水循环系统主要由闭式冷却塔、喷淋泵、喷淋补水模块、旁滤模块和一体化加药装置构成，喷淋补水模块包括全自动过滤器、全自动软水器、机械过滤器，旁滤模块包括砂滤器、旁滤循环泵，其主要作用是用来冷却内冷水循环系统内的水，降低其温度，使内冷水再循环至阀厅内冷却换流阀片设备。

内冷水循环系统工作过程是，冷却水在换流阀内吸热升温后，由主循环泵驱动进入室外闭式冷却塔内的换热盘管内，喷淋泵从室外地下水池抽水均匀喷洒到冷却塔的换热盘管表面，喷淋水吸热后蒸发成水蒸汽通过风机排至大气，在此过程中，换热盘管内的冷却水将得到冷却，降温后的冷却水由主循环泵再送至换流阀，如此周而复始地循环。

在内冷水进行循环过程中，阀冷却系统水温与阀冷却系统结构、换流器负荷、直流系统运行工况、环境温度等因素有关系，所以在阀冷却系统中往往设置一个高位水箱，用来缓冲各类运行工况下去离子水体积的变化。

现有的冷却技术：阀冷却系统自身泄漏跳闸功能

(1)高位水箱水位跳闸

高位水箱水位超低跳闸定值设为10％，复归值设定为15％。即当高位水箱液位下降至10％时才会跳闸。一般情况下，为了预留一定的膨胀空间，正常运行时高位水箱水位为50——70％为宜。而高位水箱容积一般为300L左右。如果以此作为判断是否存在漏水的依据，那么漏水量将会达到136.8L时才会被检测到。

(2)泄露微分跳闸

其基本原理是在30秒内，高位水箱液位下降超过53毫米，则判断为跳闸。高位水箱水位变化受综合因素影响决定的结果，漏水只是导致高位水箱下降的一个基本因素，换句话来讲，按照此逻辑就是30秒内内冷水泄漏量达8L才能判定漏水。但是目前来看，阀冷系统高位水箱液位随着温度、压力的改变而产生波动，对运行人员在不同温度、压力条件下判断内冷水是否漏水造成很大的困难。由于高位水箱液位受冷却水温度影响，除非漏水量非常大，否则不能准确判断漏水。阀冷系统高位水箱液位随着温度、压力的改变而产生波动，对运行人员在不同温度、压力条件下判断内冷水是否漏水造成很大的困难。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，致力于解决高位水箱液位受温度、压力多个因素的关联影响，使得液位判断不准确的问题。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，包括如下步骤：

步骤S10，获取阀冷系统的进、出内冷水管相对阀厅的进水体积变化量和出水体积变化量；

步骤S20，将步骤S10的进水体积变化量与出水体积变化量之和的平均值，转换为高位水箱底面积对应的液位变化量；

步骤S30，判断液位变化量，如果超出设定值，则发出告警信号，反之则重置告警信号，并进入步骤S10。

进一步，所述步骤S10的进水体积变化量和出水体积变化量，通过同时采集进内冷水管的进水温度、出内冷水管的出水温度及阀厅环境温度，根据水膨胀公式分别计算得出。

进一步，还包括有步骤S21，采集高位水箱的实际液位，实际液位扣除液位变化量，得到高位水箱换算液位。

进一步，所述液位变化量是圆柱体或立方体的高位水箱的对应的液位变化量。

进一步，所述进水温度和出水温度分别通过设置在进内冷水管的进阀温度表和在出内冷水管内的出阀温度表采样获取。

进一步，所述高位水箱的实际液位通过设置在高位水箱的液位传感器采样获取。

本发明的一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，具有如下有益效果：

1.基于高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法能有效地监测轻微漏水情形。

2.这项发明是通过将不同温度、压力条件下的高位水箱液位通过计算转换为同等温度、压力条件下高位水箱液位，通过比较该液位，可准确判断内冷水是否存在轻微漏水。

附图说明

图1为本发明的基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法的步骤图。

图2为本发明的基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法的操作流程图。

图3为阀冷内冷水循环系统等效图。

图4为高位水箱的实际液位与换算液位的历史曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。

参看图1和图2，其为本发明方法的步骤图和操作流程图，本发明的一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，包括如下步骤：

步骤S10，获取阀冷系统的进、出内冷水管相对阀厅的进水体积变化量和出水体积变化量；

步骤S20，将步骤S10的进水体积变化量与出水体积变化量之和的平均值，转换为高位水箱底面积对应的液位变化量；

步骤S30，判断液位变化量，如果超出设定值，则发出告警信号，反之则重置告警信号，并进入步骤S10。

换流站阀冷内冷水系统目前配置有微分泄漏保护告警及跳闸、高位水箱液位低告警、高位水箱液位超低告警，均能反应阀冷内冷水系统漏水情形，但均仅能反应阀冷内冷水系统漏水量达到一定量的情形，无法反应轻微漏水情形，灵敏度较低。目前换流站阀冷内冷水系统缺乏监控轻微漏水的手段。由于高位水箱水位变化受综合因素影响决定的结果，另外，阀冷却系统内冷水循环系统是个封闭的循环系统，容积、充水量也是一定的。水膨胀的体积随温度变化满足下式(1)：

ΔV＝α·V·ΔT………………………………(1)

式中：ΔV是水膨胀的体积，单位为m3；α是水的体积膨胀系数，单位为1/℃；

水的膨胀系数与温度有关，膨胀系数α＝a₀+a₁t+a₂t₂+a₃t₃+a₄t₄，t为水温度，a₀＝-5.896×10-5；a₁＝1.7911×10-5；a₂＝-2.9509×10-7；a₃＝4.521×10-9；a₄＝-3.3574×10-11；ΔT是水温变化值，单位为℃；V为系统内的水容量，单位m³，即阀冷却系统内冷水循环系统所有去离子水量。

阀冷系统内冷水流经阀塔时换流阀片及其附件产生的热被冷却水吸收，冷却水温度升高；阀冷系统内冷水流经冷却塔时内冷水被冷却，使水温下降。因此阀冷系统内冷水根据温度的不同，可分主要为两部分即进阀水和出阀水。另外，阀冷却系统主要管道均采用不锈钢管，膨胀率非常小可以忽略不计，且进阀水管与出阀水管长度基本一致，通过图3的阀冷内冷水循环系统等效图可以得出：进阀水体积＝出阀水体积＝1/2V，其中V为系统内的水容量，单位为m³。

因此，进一步，所述步骤S10的进水体积变化量和出水体积变化量，通过同时采集进内冷水管的进水温度T_in、出内冷水管的出水温度T_out及阀厅环境温度T_0，可根据水膨胀公式分别计算得出。结合式(1)得，整个内冷水膨胀的总体积：进水体积变化量与出水体积变化量之和的平均值，即：

ΔV＝1/2α·V·(T_in-T_0)+1/2α·V·(T_out-T_0)…………(2)

ΔV是水膨胀的体积，单位为m3；α是水的体积膨胀系数，单位为1/℃；T_in是进水温度；T_out是出水温度；T_0是阀厅环境温度；其中，进水体积变化量为α·V·(T_in-T_0)，出水体积变化量为α·V·(T_out-T_0)。

V为系统内的水容量，单位m³，即阀冷却系统内冷水循环系统所有去离子水量。

在内冷水管安装有进阀温度表和出阀温度表，进水温度T_in和出水温度T_out可分别通过进阀温度表、出阀温度表采样获得；阀冷却系统配置有2个高位水箱，在高位水箱出安装液位传感器，高位水箱液位可通过液位传感器采样获得。

进一步，还包括有步骤S21，采集高位水箱的实际液位H_0，实际液位扣除液位变化量H_t，得到高位水箱换算液位。所述液位变化量是圆柱体或立方体的高位水箱的对应的液位变化量ΔH。

为方便进行对比分析以及排除温度因素导致的水膨胀干扰，将水膨胀的体积ΔV换算成高位水箱液位H_t，因为高位水箱是圆柱体，所以换算后的液位变化量ΔH为：ΔV/(2·S·h)·100；高位水箱液位为：H_t＝H_0-ΔV/(2·S·h)·100，其中ΔV是水膨胀的体积，单位为m³；H_t是换算后的高位水箱水位；H_0是原始的高位水箱水位；S为高位水箱横截面积，单位为m²；h为高位水箱高度。

进一步，所述进水温度T_in和出水温度T_out分别通过设置在进内冷水管的进阀温度表和在出内冷水管内的出阀温度表采样获取。

进一步，所述高位水箱的实际液位通过设置在高位水箱的液位传感器采样获取。

参看图4，为高位水箱的实际液位以及换算液位的历史曲线图，换算后的高位水箱水位变化基本在2％范围内，若下降超过5％，则说明高位水箱存在轻微漏水。

本发明的一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，将影响高位水箱液位变化的多个因素通过建立模型来化为一个因素即内冷水膨胀体积，最后再将这个膨胀体积通过高位水箱液位来显示，通过对比高位水箱液位就可以清晰判断阀冷却系统是否有漏水情况。

上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S10，获取阀冷系统的进、出内冷水管相对阀厅的进水体积变化量和出水体积变化量；

步骤S20，将步骤S10的进水体积变化量与出水体积变化量之和的平均值，转换为高位水箱底面积对应的液位变化量；

步骤S30，判断液位变化量，如果超出设定值，则发出告警信号，反之则重置告警信号，并进入步骤S10。

2.根据权利要求1所述的基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，其特征在于，所述步骤S10的进水体积变化量和出水体积变化量，通过同时采集进内冷水管的进水温度、出内冷水管的出水温度及阀厅环境温度，根据水膨胀公式分别计算得出。

3.根据权利要求1或2所述的基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，其特征在于，还包括有步骤S21，采集高位水箱的实际液位，实际液位扣除液位变化量，得到高位水箱换算液位。

4.根据权利要求3所述的基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，其特征在于，所述液位变化量是圆柱体或立方体的高位水箱的对应的液位变化量。

5.根据权利要求1所述的基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，其特征在于，所述进水温度和出水温度分别通过设置在进内冷水管的进阀温度表和在出内冷水管内的出阀温度表采样获取。

6.根据权利要求3所述的基于换流站阀冷系统高位水箱液位下降判断内冷水漏水的方法，其特征在于，所述高位水箱的实际液位通过设置在高位水箱的液位传感器采样获取。