一种非接触式高海拔地区换流阀温度在线监测装置的制作方法

本实用新型涉及换流阀运行状态在线监测领域，具体涉及一种非接触式高海拔地区换流阀温度在线监测装置。

背景技术：

高压直流输电(hvdc)的基本原理是通过整流器将交流电变换成直流电形式，再通过逆变器将直流电变换为交流电，实现电能传输和电网互联。换流阀是直流输电中最重要的元件。换流阀是为实现换流需要的三相桥式换流器的桥臂，是实现交直流电能互相转换的换流器的基本设备单元，其安全运行在整个直流输电工程中起着核心作用。换流阀在高海拔地区工作时产生的热量，将导致芯片温度升高，如果没有适当的散热措施，可能使芯片的温度超过允许的最高结温，从而导致器件性能恶化以致损坏。因此，高海拔地区高压直流输电中的主要设备换流阀的散热问题成为非常重要的课题。如果换流阀出现散热问题，导致换流阀的温度升高，又没有及时发现和处理，将影响换流阀的工作效率甚至使用寿命。目前，还没有一种有效的换流阀温度在线监测方法，现在常用的换流阀温度监测方法有以下几种：

1、以换流阀水冷却系统的出口水温作为间接温度测量点，通过建立建立散热器、加热器、换流阀的传热数学模型，间接推算出换流阀的温度。这种方法的缺点是无法准确获得换流阀的温度，尤其是无法发现局部热点。

2、红外测温法，由工作人员手持红外测温仪，测量换流阀的温度。但是，通过红外图谱间接获取温度数据其准确性有时候不能满足要求，同时对红外图谱的计算机识别技术水平还不能替代人工识别，自动化程度不高，测量范围小，同时红外热像仪的设备结构复杂，体积庞大，成本较高，因此对于换流阀温度的在线监测并不适用。

3、利用光纤光栅电缆温度传感器进行测量，该方法的原理是基于电缆在工作状态下的温度场分布和通过温度对布喇格波长的调制来实现的。当光纤光栅的温度发生变化时，由于光纤材料的热胀冷缩以及热光效应，光纤光栅选择性反射的布喇格波长会发生变化。在常规的温度范围内，波长变化与温度变化保持很好的线性关系。因此只要测得光纤光栅的布喇格波长，就可知光纤光栅的温度。但是该方法需要在换流阀上安装大量的光纤，最大的缺点是会改变换流阀上的电场分布，造成局部电场升高，威胁绝缘的有效性。

由上述分析可见，现有的换流阀温度测量方法都有各自的局限性，目前还不适合作为换流阀温度在线测量方法。因此，需要一种行之有效的技术途径来解决这一问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种非接触式高海拔地区换流阀温度在线监测装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种非接触式高海拔地区换流阀温度在线监测装置，包括换流阀散热器、rfid温度传感器、读卡器以及温度处理cpu，所述rfid温度传感器设置在换流阀散热器的高电位区，所述读卡器设置在换流阀散热器的低电位区，所述读卡器与温度处理cpu的输入端连接，所述rfid温度传感器与读卡器通过电磁波形式通信连接，所述温度处理cpu的输出端连接有协议栈，所述协议栈用于将温度值打包通过光纤以太网接口上传到智能换流站的局域网，并通过交换机传输至换流阀温度监控工作站。

进一步地，所述光纤以太网接口符合iec61850协议，所述协议栈为iec61850协议栈。

进一步地，所述rfid温度传感器为无源rfid温度传感器。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

本申请采用rfid温度传感器，利用电磁波传递能量与信号，利用空气作为绝缘介质，处于高电位区的rfid温度传感器与处于低电位区的读卡器之间没有直接的电联系，可以在不影响换流阀安全运行的前提下，准确测量换流阀的运行温度，实现换流阀的温度在线监测，同时，该装置采用iec61850协议来进行数据的传送，可以直接应用于智能换流站。

附图说明

图1为本非接触式高海拔地区换流阀温度在线监测装置的模块示意图；

图2为本非接触式高海拔地区换流阀温度在线监测装置的换流阀散热器上温度传感器设置位置示意图；

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示，一种非接触式高海拔地区换流阀温度在线监测装置，包括换流阀散热器、rfid温度传感器、读卡器以及温度处理cpu，所述rfid温度传感器设置在换流阀散热器的高电位区，所述读卡器设置在换流阀散热器的低电位区，所述读卡器与温度处理cpu的输入端连接，所述rfid温度传感器与读卡器通过电磁波形式通信连接，所述温度处理cpu的输出端连接有协议栈，所述协议栈用于将温度值打包通过光纤以太网接口上传到智能换流站的局域网，并通过交换机传输至换流阀温度监控工作站。

其中rfid温度传感器采用无源rfid温度传感器，该种温度传感器无需安装电池，省去了后续的人工维护的费用以及麻烦，而rfid温度传感器主要用于测量换流阀散热器的温度，并将测量到的温度值转换为电磁波截波信号通过空气作为媒介发出，其设置在换流阀散热器的高电位区，读卡器设置在换流阀散热器的低电位区，主要用于接收rfid温度传感器发出的电磁波截波信号，然后进行调解，再转换为数字形式的温度信号，这样设置，使其两者之间相距10米以上，没有直接的连接关系，可以在不影响换流阀安全运行的前提下，准确测量换流阀的运行温度。

如图2所示，无源rfid温度传感器安装点位于换流阀上标记有1-10的散热器上，以直接测量散热器上的温度。温度处理cpu采用mc1210单片机，采用串口与读卡器相连，在获得温度信号后，通过计算得出实际的温度值。光纤以太网接口符合iec61850协议，协议栈为iec61850协议栈，温度处理cpu控制协议栈将温度值打包，上传到智能换流站的局域网，通过交换机，传输给换流阀温度监控工作站。由于该方法采用iec61850协议实现换流阀智能温度监测终端与换流阀温度监控工作站之间的通信，可直接在智能换流站中使用。使其可以在智能换流站中实用。

在使用的时候，通过无源rfid温度传感器测量散热器上的温度，测得的温度经由无源rfid温度传感器转换为电磁波截波信号，并由空气作为媒介发出。设置在低电位区的读卡器接收到无源rfid温度传感器发出的电磁截波信号后，进行调节，转换为数字形式的温度信号，输入温度处理cpu，温度处理cpu在获得原始的温度值后，进行计算，获得实际的换流阀温度，送入iec61850协议栈进行打包处理，iec61850协议栈将温度值转换为符合iec61850-9-2的数据包，通过光纤以太网接口上传到智能换流站的局域网，通过交换机，传输给换流阀温度监控工作站，实现换流阀温度的在线显示、记录和报警功能。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。