CN112649702A - 高压设备用防火监测仪及换流阀 - Google Patents

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杜玉格
姚艳芳
张彩友
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董建新
李华君
窦琼珠
王坚俊
吕学平
张佳庆
尚峰举
范明豪
姚晖
焦晨骅
胡锦根
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Abstract

本发明涉及高压设备领域，特别涉及高压设备用防火监测仪及换流阀，高压设备用防火监测仪包括屏蔽壳、成像监测模块、供能模块；散热板固定在屏蔽壳内，成像监测模块和供能模块均与至少一块散热板固定；屏蔽壳上设有用于外接线的接线口，至少一块散热板为固定在接线口处并封闭接线口的金属屏蔽散热板，金属屏蔽散热板上配置有用于与外接线连接的外接接头或者供外接线穿过的外接线穿孔。供能模块和成像监测模块均能够通过散热板散热，至少一块散热板为设置在接线口处的金属屏蔽散热板，保证屏蔽壳屏蔽完整性，同时设置在接线口处的散热板能够通过接线口与外界进行换热，提高换热效率，解决了目前的监测仪散热性能较差造成的监测结果精度差的问题。

Description

高压设备用防火监测仪及换流阀
技术领域
本发明涉及高压设备领域，特别涉及高压设备用防火监测仪及换流阀。
背景技术
换流阀在高电压和大电流状况下进行能量输送，在运行过程中，容易出现元器件过热或者放电现象，进而引发起火事故，对换流阀造成严重损坏。为了保障高压直流设备的长期安全运行，需要对换流阀的进行发热和放电巡检，提前发现并排出高压直流设备的安全和故障隐患，目前主要采用人工检测的方式，工作量大并且工作效率低。对于换流站的维护，为了降低运行检测人员的工作量，通常会在阀厅内安装监视探头进行远距离探测，但是阀厅内的监视探头只能对部分位置进行监控，监控的盲区较大。为了解决上述问题，申请公布号为CN107703424A、申请公布日为2018.02.16的中国专利申请公开了一种阀塔用监测仪及使用该监测仪的换流阀塔，监测仪固定在阀塔上，能够实现对阀塔元模块的临近监测，提高监测的精确度，其中监测仪包括安装在阀塔上的固定座和通过减振结构与固定座相连的安装座，安装座上有红外测温仪和摄像头，红外测温仪能够对阀塔相应的元模块进行测温，摄像仪能够拍摄阀塔相应元模块的实时工况照片，实现对换流阀的实时监测，有效避免了起火事故的发生，但是这种监测仪使用时内部散热性较差，使用时多监测仪中的发热功率有要求，监测仪性能较差，造成监测结果精度较差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压设备用防火监测仪，用于解决目前的监测仪散热性能较差造成的监测结果精度差的问题，另外，本发明的目的还在于提供一种换流阀，用于解决目前的换流阀由于使用的监测仪性能较差造成的换流阀存在安全和故障隐患较多的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
高压设备用防火监测仪包括：
屏蔽壳；
成像监测模块，设置在屏蔽壳内，屏蔽壳上设有供成像监测模块的监测头对外监测的监测口；
供能模块，设置在屏蔽壳内为成像监测模块供能；
散热板，固定在屏蔽壳内，成像监测模块和供能模块均与至少一块散热板固定；
屏蔽壳上设有用于外接线的接线口，至少一块散热板为固定在接线口处并封闭接线口的金属屏蔽散热板，金属屏蔽散热板上配置有用于与外接线连接的外接接头或者供外接线穿过的外接线穿孔。
本发明的有益效果：通过在屏蔽壳内设置散热板，供能模块和成像监测模块均能够通过散热板散热，并且至少一块散热板为设置在接线口处的金属屏蔽散热板，保证屏蔽壳屏蔽完整性，同时设置在接线口处的散热板能够通过接线口与外界进行换热，提高换热效率，与目前的监测仪相比，本发明的高压设备用防火监测仪改善了散热效果，提高了检测结果的精度，提高了防火监测效果，解决了目前的监测仪散热性能较差造成的监测结果精度差的问题。
进一步的，所述散热板设有至少两块，其中至少一块为与成像监测模块固定的成像监测模块散热板，至少一块为与供能模块固定的供能模块散热板，供能模块散热板为封闭过线口处的金属屏蔽散热板。供能模块位置方便调整，不受监测口的限制，便于安装。
进一步的，屏蔽壳上设有相对设置的对流孔，所述成像监测模块散热板与供能模块散热板间隔设置，并在二者之间形成供通过对流孔的空气流通的对流通道。对流孔设置能够对屏蔽壳内进行散热，进一步提高散热效果。
进一步的，为了方便安装，成像监测模块通过成像监测模块散热板固定在屏蔽壳内，和/或供能模块通过供能模块散热板设置在屏蔽壳内。通过散热板固定对应的模块，不需要另外增加固定结构，简化结构，提高安装效率。
进一步的，供能模块散热板上设有电池固定孔，所述供能模块包括固定在电池固定孔内的光电池，其中一个所述外接接头为设置在光电池伸出供能模块散热板外侧一端的光电池接头，和/或供能模块散热板上固定有通讯模块固定孔，所述通讯模块固定孔内固定有通讯模块，其中一个所述外接接头为设置在通讯模块上的通讯接头。通过将光电池固定在散热板上的电池固定孔内，减小了屏蔽壳体内部空间的占用，同时保证对光电池的固定效果，也方便光电池外接线。
进一步的，所述监测口处设有处于屏蔽壳内的支撑板，所述成像监测模块散热板固定在支撑板上。通过设置支撑板，方便成像监测模块的安装。
进一步的，所述屏蔽壳包括两个对接的分体壳，其中供能模块散热板和成像监测模块散热板分设在两个分体壳内。两个散热板分设在两个分体壳内，能够同时安装两个散热板，提高安装效率。
进一步的，屏蔽壳上设有吊装杆，吊装杆一端伸入屏蔽壳内且固定在屏蔽壳内，屏蔽壳内设有穿过吊装杆的固定螺栓，以在旋松固定螺栓时可使吊装杆绕固定螺栓转动以调整吊装杆的固定角度。方便调整屏蔽壳内监测口的位置。
进一步的，所述成像监测模块包括热成像监测头和可见光成像监测头，通过两个监测头数据比对，提高监测效果。
本发明换流阀的技术方案：
换流阀，包括阀塔和固定在阀塔上的监测仪；
监测仪包括：
屏蔽壳；
成像监测模块，设置在屏蔽壳内，屏蔽壳上设有供成像监测模块的监测头对外监测的监测口；
供能模块，设置在屏蔽壳内为成像监测模块供能；
散热板，固定在屏蔽壳内，成像监测模块和供能模块均与至少一块散热板固定；
屏蔽壳上设有用于外接线的接线口，至少一块散热板为固定在接线口处并封闭接线口的金属屏蔽散热板，金属屏蔽散热板上配置有用于与外接线连接的外接接头或者供外接线穿过的外接线穿孔。
本发明的有益效果：通过在屏蔽壳内设置散热板，供能模块和成像监测模块均能够通过散热板散热，并且至少一块散热板为设置在接线口处的金属屏蔽散热板，保证屏蔽壳屏蔽完整性，同时设置在接线口处的散热板能够通过接线口与外界进行换热，提高换热效率，与目前的监测仪相比，本发明的高压设备用防火监测仪改善了散热效果，提高了检测结果的精度，解决了目前的监测仪散热性能较差造成的监测结果精度差的问题。
进一步的，所述散热板设有至少两块，其中至少一块为与成像监测模块固定的成像监测模块散热板，至少一块为与供能模块固定的供能模块散热板，供能模块散热板为封闭过线口处的金属屏蔽散热板。供能模块位置方便调整，不受监测口的限制，便于安装。
进一步的，屏蔽壳上设有相对设置的对流孔，所述成像监测模块散热板与供能模块散热板间隔设置，并在二者之间形成供通过对流孔的空气流通的对流通道。对流孔设置能够对屏蔽壳内进行散热，进一步提高散热效果。
进一步的，为了方便安装，成像监测模块通过成像监测模块散热板固定在屏蔽壳内，和/或供能模块通过供能模块散热板设置在屏蔽壳内。通过散热板固定对应的模块，不需要另外增加固定结构，简化结构，提高安装效率。
进一步的，供能模块散热板上设有电池固定孔，所述供能模块包括固定在电池固定孔内的光电池，其中一个所述外接接头为设置在光电池伸出供能模块散热板外侧一端的光电池接头，和/或供能模块散热板上固定有通讯模块固定孔，所述通讯模块固定孔内固定有通讯模块，其中一个所述外接接头为设置在通讯模块上的通讯接头。通过将光电池固定在散热板上的电池固定孔内，减小了屏蔽壳体内部空间的占用，同时保证对光电池的固定效果，也方便光电池外接线。
进一步的，所述监测口处设有处于屏蔽壳内的支撑板，所述成像监测模块散热板固定在支撑板上。通过设置支撑板，方便成像监测模块的安装。
进一步的，所述屏蔽壳包括两个对接的分体壳，其中供能模块散热板和成像监测模块散热板分设在两个分体壳内。两个散热板分设在两个分体壳内，能够同时安装两个散热板，提高安装效率。
进一步的，屏蔽壳上设有吊装杆，吊装杆一端伸入屏蔽壳内且固定在屏蔽壳内，屏蔽壳内设有穿过吊装杆的固定螺栓，以在旋松固定螺栓时可使吊装杆绕固定螺栓转动以调整吊装杆的固定角度。方便调整屏蔽壳内监测口的位置。
进一步的，所述成像监测模块包括热成像监测头和可见光成像监测头，通过两个监测头数据比对，提高监测效果。
附图说明
图1是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中高压设备用防火监测仪的结构示意图；
图2是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中高压设备用防火监测仪另一个视角的结构示意图；
图3是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中高压设备用防火监测仪隐藏成像监测模块固定壳后的结构示意图；
图4是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中供能模块固定壳及其内部零件的结构示意图；
图5是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中供能模块固定壳的结构示意图；
图6是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中供能模块、通讯模块、供能模块散热板的结构示意图；
图7是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中供能模块散热板的结构示意图；
图8是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中成像监测模块固定壳及其内部零件的结构示意图；
图9是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中成像监测模块固定壳的结构示意图；
图10是本发明高压设备用防火监测仪具体实施例中成像监测模块与成像监测模块散热板的结构示意图；
图中：1-屏蔽壳；10-对流孔；11-供能模块固定壳；111-接线口；112-固定板；113-操作孔；12-成像监测模块固定壳；121-监测口；122-支撑板；123-固定螺钉孔；13-对流通道；14-固定耳；15-固定螺栓；16-长孔；2-成像监测模块；21-热成像监测头；22-可见光成像监测头；3-供能模块；31-光电池；32-电路板；41-成像监测模块散热板；42-供能模块散热板；421-电池固定孔；422-通讯模块固定孔；5-通讯模块；6-吊装杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的高压设备用防火监测仪的具体实施例，本实施例中以应用与换流阀内为例对监测仪的结构进行说明。如图1至图10所示，监测仪包括屏蔽壳1和设置在屏蔽壳1内的散热板，屏蔽壳1内设有成像监测模块2和为成像监测模块2供能的供能模块3，其中散热板设置两块，如图2和图3所示，一块为与成像监测模块2固定的成像监测模块散热板41，另一块为与供能模块3固定的供能模块散热板42，成像监测模块2通过成像监测模块散热板41固定在屏蔽壳1内，供能模块3通过供能模块散热板42固定在屏蔽壳1内，散热板既能够散热，同时也可以固定对应的模块，简化屏蔽壳1内的结构，增大内部空气流动的空间。本实施例中，供能模块散热板42上还固定有通讯模块5，用于将监测数据传输出去。
如图4和图5所示，由于供能模块3需要外接线，屏蔽壳1上设有用于外接线的接线口111，而供能模块散热板42固定在接线口111处并封闭接线口111，保证接线口111处的电磁屏蔽效果，同时也能够使供能模块散热板42更好的对外散热。由于高压设备内部电磁环境复杂、感应电势强，直接采用导线进行低压供电稳定性较差，本实施例中采用激光光纤远程供能，可以减小换流阀阀体内电磁环境的影响。光纤传输到光电转换模块，由光转换为电给成像监测模块2供能，最后通讯模块5通过光纤将成像的信息传输到后台。
如图2和图6、图7所示，供能模块3包括固定在供能模块散热板42上的光电池31和与光电池31连接的电路板32，电路板32固定在供能模块散热板42背向接线口111的一侧，供能模块散热板42上设有电池固定孔421，光电池31通过电池固定孔径向延伸的固定螺栓固定在电池固定孔421内，光电池31伸出供能散热模块外侧的一端设有光电池接头，光电池31通过光电池接头与外接光纤连接。本实施例中，光电池31设置有六个，分两列部分在供能模块散热板42的左右两侧。本实施例中采用的供能模块为现有技术，具体不再详细赘述，比如可以采用CN105025212B中公开的激光供能模块。
供能模块散热板42上设有固定安装通讯模块5的通讯模块固定孔422，通讯模块5上设有通讯接头，通讯接头处于供能模块散热板42朝向接线口111的一侧。供能模块散热板42通过螺栓固定在屏蔽壳1内。供能模块散热板42通过接线口111裸露的部分上设有散热翅片，便于将供能模块散热板42中的热量散出。其中通讯接头和光电池接头均为配置在供能模块散热板上的外接接头。
屏蔽壳1为对半分体设置的金属球形壳体，具体的是铝合金金属壳，球形铝合金金属壳形成屏蔽球，检测器的供能模块3、成像监测模块2均设置在屏蔽球内，更好的屏蔽高压设备内部对监测仪的电磁干扰。
屏蔽壳1包括两个对接的分体壳，供能模块散热板42和成像监测模块散热板41分别固定在两个分体壳内，方便屏蔽壳1内部零件的安装。定义固定供能模块散热板42的分体壳为供能模块固定壳11，固定成像监测模块散热板41的分体壳为成像监测模块固定壳12，接线口111设置在供能模块固定壳11上，两个分体壳通过螺钉固定，其中，供能模块固定壳11边沿处设有伸入成像监测模块固定壳12与成像监测模块固定壳12内壁贴合的固定板112，固定板112上设有螺纹孔，成像监测模块固定壳12上设有与螺纹孔正对的通孔，固定两个分体壳时，通过螺钉穿过固定孔与螺纹孔螺纹连接，实现两个分体壳的固定。
如图1和图9、图10所示，成像监测模块固定壳12上设有供成像监测模块2的监测头对外监测的监测口121，本实施例中，成像监测模块2具有两个监测头，其中一个为热成像监测头21，另一个为可见光成像监测头22，通过比较两个监测头的成像，可以实现对元器件的更清晰更准确的监控，有效避免起火事故的发生。具体的，本实施例中的可见光成像监测头22为现有技术中的摄像头。
监测口121的内侧设有两个平行的支撑板122，支撑板122远离监测口121的一端设置有固定螺钉孔123，成像监测模块散热板41通过固定螺钉固定在支撑板122上，成像监测模块2固定在成像监测模块散热板41朝向监测口121的一侧，两个支撑板122之间形成容纳成像监测模块2的空间。
本实施例中，为了更好的对屏蔽壳1内散热，屏蔽壳1上设有相对设置的对流孔10，如图1至图5所示，对流孔10设置多个，其中部分设置在屏蔽壳1的顶部，另一部分设置在屏蔽壳1的底部。成像监测模块散热板41与供能模块散热板42间隔设置，并在二者之间形成供通过对流孔10的空气流通的对流通道13，供能模块3固定在供能模块散热板42朝向对流通道13的一侧，如图8所示，成像监测模块散热板41朝向对流通道13的一侧设有散热翅片，提高散热板的散热效率。
本实施例中，为了方便屏蔽壳1角度的调整，屏蔽壳1上设有吊装杆6，吊装杆6固定在屏蔽壳1顶部且伸入屏蔽壳1内，吊装杆6伸入屏蔽壳1内的一端与屏蔽壳1固定。如图4和图5所示，屏蔽壳1内设有两个固定耳14，吊装杆装在两个固定耳14之间，两个固定耳14上穿装有贯穿吊装杆6的固定螺栓15，在旋松固定螺栓时，吊装杆6可以绕固定螺栓15转动以调整吊装杆的固定角度，能够更好的选取监测角度，满足不同结构使用需求，对关键元器件进行更清晰、准确的监控。为了避免吊装杆6与屏蔽壳1干涉，屏蔽壳1上设有供吊装杆6摆动的长孔16。为了方便安装，本实施例中，吊装杆6安装在供能模块固定壳11上，其中长孔16的部分处于供能模块固定壳11上，另一部分设置在成像监测模块固定壳上，方便长孔的加工。吊装杆6为固定螺杆，固定螺杆上固定有用于固定吊装杆的固定螺母。为了方便调整，供能模块固定壳11上设有两个操作孔113，在屏蔽壳不拆卸的情况下，可以将操作扳手通过操作孔113伸入屏蔽壳内调整吊装杆的安装角度，当然，也可以将屏蔽壳拆开后调整吊杆的安装角度。
本发明的高压设备用防火监测仪在组装时，首先将成像监测模块2、供能模块3和通讯模块5安装至对应的散热板上，然后将供能模块散热板42固定至供能模块固定壳11内，将成像监测模块散热板41固定至成像监测模块固定壳12内，然后调整好吊装杆6与屏蔽壳1的角度，通过将两个分体壳对接固定，完成监测仪的组装，使用时将监测仪固定至需要监控的位置即可。
本发明的高压设备监测仪采用模块集成式的设计方案，将成像监测模块2、供能模块3等集成到铝合金金属球内，形成球形屏蔽结构，能够更好的屏蔽高压直流设备对监测仪的电磁干扰，屏蔽壳1内部设置散热板，采用空气自然对流散热的而方式，保证屏蔽壳1内散热满足要求。
经过对监测仪有限元散热仿真分析，采用空气自然对流散热方式，仿真分析输入条件如下：环境温度：30℃；摄像头功率：3W；激光头：6W。通过有限元仿真分析监测仪满足散热设计要求。
上述实施例中的成像监测模块和供能模块设置在两个散热板上，其他实施例中，根据屏蔽壳形状不同，比如采用扁平屏蔽壳时，可以将两个模块固定在同一个散热板上，此时可以适当增大接线口，使散热板上与成像监测模块固定的散热部分也裸露在外。
上述实施例中的屏蔽壳和散热板为铝合金材质，其他实施例中，根据实际的需求，可以使用镁合金等其他金属材质，当然，在非金属材质屏蔽材料满足使用需求时，也可以使用。
上述实施例中的成像监测模块和供能模块均通过散热板固定在屏蔽壳内，其他实施例中，散热板可以仅仅起散热作用，两个模块通过专门的固定结构固定，比如，供能模块3可以直接固定在屏蔽壳内侧面上，而供能模块散热板与供能模块发热区接触，仅仅用于将供能模块的热量散出；同样的原理，成像监测模块散热器也可以仅仅用于散热，而不用于固定成像监测模块。
上述实施例中，散热板设置两个，其他实施例中，根据实际的需要，可以增加散热板的数量，比如可以设置两个或者三个以上散热板与供能模块固定，另外设置散热板与通讯模块固定，在屏蔽壳上另外开口供通讯模块的接口露出。同样的原理，也可以设置两个以上散热板与成像监测模块固定。
上述实施例中，屏蔽壳上设有对流孔，其他实施例中，也可以不设置对流孔，仅通过屏蔽壳和散热板热传导向外散热。上述实施例中的对流通道设置在两个散热板之间，其他实施例中对流通道可以有其他设置形式，比如两个散热板垂直设置时，对流通道应当与两个散热板平行。
上述实施例中，两个散热板分别固定在两个分体壳内，其他实施例中，屏蔽壳可以包括安装两个散热板的盒状安装壳和设置在安装壳上的安装盖，此时两个散热板可以均固定在安装壳内。
上述实施例中，光电池固定在散热板上的电池固定孔内，其他实施例中，光电池可以设置在供能模块背向接线口一侧，此时需要在散热板上设置供外接线通过的外接线穿孔，或者在散热板上设置与光电池连接的光纤连接头，此时光纤连接头为配置在散热板上的外接接头。
上述实施例中，供能模块采用激光功能，其他实施例中，也可以采用低压供电，但是此时稳定性较差。
其他实施例中，成像监测模块可以直接固定屏蔽壳体处于在监测口处的部分上。
其他实施例中，根据实际的需要，成像监测模块可以仅仅设置一个监测头，比如可以是热成像监测头或者可见光成像监测头。
其他实施例中，屏蔽壳上的吊装杆可以直接与屏蔽壳固定且角度不可调，或者在屏蔽壳底部设置底座托装屏蔽壳。
本发明的换流阀的具体实施例，换流阀包括阀塔和固定在阀塔上的监测仪，监测仪的结构与上述高压设备用防火监测仪的实施例中所述的结构相同，不再赘述。

Claims (10)

1.高压设备用防火监测仪，包括：
屏蔽壳；
成像监测模块，设置在屏蔽壳内，屏蔽壳上设有供成像监测模块的监测头对外监测的监测口；
供能模块，设置在屏蔽壳内为成像监测模块供能；
其特征在于，高压设备用防火监测仪还包括：
散热板，固定在屏蔽壳内，成像监测模块和供能模块均与至少一块散热板固定；
屏蔽壳上设有用于外接线的接线口，至少一块散热板为固定在接线口处并封闭接线口的金属屏蔽散热板，金属屏蔽散热板上配置有用于与外接线连接的外接接头或者供外接线穿过的外接线穿孔。
2.根据权利要求1所述的高压设备用防火监测仪，其特征在于，所述散热板设有至少两块，其中至少一块为与成像监测模块固定的成像监测模块散热板，至少一块为与供能模块固定的供能模块散热板，供能模块散热板为封闭过线口处的金属屏蔽散热板。
3.根据权利要求2所述的高压设备用防火监测仪，其特征在于，屏蔽壳上设有相对设置的对流孔，所述成像监测模块散热板与供能模块散热板间隔设置，并在二者之间形成供通过对流孔的空气流通的对流通道。
4.根据权利要求2所述的高压设备用防火监测仪，其特征在于，成像监测模块通过成像监测模块散热板固定在屏蔽壳内，和/或供能模块通过供能模块散热板设置在屏蔽壳内。
5.根据权利要求4所述的高压设备用防火监测仪，其特征在于，供能模块散热板上设有电池固定孔，所述供能模块包括固定在电池固定孔内的光电池，其中一个所述外接接头为设置在光电池伸出供能模块散热板外侧一端的光电池接头，和/或供能模块散热板上固定有通讯模块固定孔，所述通讯模块固定孔内固定有通讯模块，其中一个所述外接接头为设置在通讯模块上的通讯接头。
6.根据权利要求4所述的高压设备用防火监测仪，其特征在于，所述监测口处设有处于屏蔽壳内的支撑板，所述成像监测模块散热板固定在支撑板上。
7.根据权利要求2-5任意一项所述的高压设备用防火监测仪，其特征在于，所述屏蔽壳包括两个对接的分体壳，其中供能模块散热板和成像监测模块散热板分设在两个分体壳内。
8.根据权利要求1或2或3所述的高压设备用防火监测仪，其特征在于，屏蔽壳上设有吊装杆，吊装杆一端伸入屏蔽壳内且固定在屏蔽壳内，屏蔽壳内设有穿过吊装杆的固定螺栓，以在旋松固定螺栓时可使吊装杆绕固定螺栓转动以调整吊装杆的固定角度。
9.根据权利要求1或2或3所述的高压设备用防火监测仪，其特征在于，所述成像监测模块包括热成像监测头和可见光成像监测头。
10.换流阀，包括阀塔和固定在阀塔上的监测仪，其特征在于，所述监测仪为权利要求1-9任意一项所述的高压设备用防火监测仪。
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