一种直流输电换流阀复合式外冷却系统的温度控制方法与流程

本发明涉及高压直流输电领域，具体涉及一种直流输电换流阀复合式外冷却系统的温度控制方法。

背景技术：

换流阀作为直流输电工程的核心单元，在运行过程中会产生较大功耗发热量，这不利于换流阀设备的稳定运行，因此需配备额外的冷却系统以辅助降温。现有的冷却系统室外换热设备主要有空气冷却器和闭式冷却塔两种，对于水资源较丰富的地区，常采用闭式冷却塔；对于干旱缺水的地区，常采用空气冷却器，但是当地区出现极端天气时，仅靠空气冷却器无法满足冷却需求，因此采用空气冷却器串联闭式冷却塔的复合式冷却方式来满足冷却需求。

现有的换流阀复合式外冷却系统配置有变频风机和工频风机，且对所有风机分组控制。当进阀温度高于第一启动设定值时，延时启动第一组变频风机；当进阀温度高于第二启动设定值时，延时启动第二组工频风机；剩余工频风机按此控制逻辑，根据各启动设定值依次启动；当进阀温度高于闭式冷却塔启动值时，启动闭式冷却塔；当进阀温度低于闭式冷却塔停止值时，停止闭式冷却塔；当进阀温度低于第一停止设定值时，延时停止第一组工频风机；剩余风机按照此控制逻辑，根据各停止设定值依次退出运行。按照上述控制策略，空气冷却器和闭式冷却塔能够根据进阀温度实现正确启停，且进阀温度能够被控制在一定范围内，保证了冷却系统的可靠运行。

上述控制逻辑中设置了许多启动设定值，空气冷却器的风机和冷却塔根据这些启动设定值依次启动，然而由于启动设定值设置过多，增加了现场整定这些设定值的难度，如果在整定这些设定值的过程中出现差错，很容易导致系统运行时出错，同时该种控制逻辑使得现有的换流阀复合式外冷却系统会产生空气冷却器的风机频繁启停、闭式冷却塔频繁投切现象，从而导致进阀温度波动较大、监控画面产生大量风机启停报文，这非常不利于冷却系统以及换流阀的稳定运行。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种直流输电换流阀复合式外冷却系统的温度控制方法，用以解决现有技术中冷却系统启动设定值过多导致整定困难以及容易出错的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种直流输电换流阀复合式外冷却系统的温度控制方法，包括：

若检测到换流阀的进阀温度大于第一设定值，则控制空气冷却器投入运行；

在所述空气冷却器运行时，以设定周期检测所述进阀温度，判断实时进阀温度是否大于第二设定值，如果大于第二设定值，则增加一组空气冷却器的风机投入运行；如果小于，则停止运行一组空气冷却器的风机；所述第一设定值小于所述第二设定值。

进一步的，当仅剩余一组空气冷却器的风机运行时，若检测到换流阀的进阀温度小于第三设定值，则停止该剩余的空气冷却器的风机；所述空气冷却器停止运行，所述第三设定值小于所述第一设定值。

进一步的，以设定周期检测所述进阀温度，若实时进阀温度大于第二设定值，且所有空气冷却器的风机都已运行，则冷却塔投入运行；在冷却塔运行时，以设定周期检测所述进阀温度，判断实时进阀温度是否大于第二设定值，如果大于第二设定值，则增加一组冷却塔的喷淋泵投入运行；如果小于第二设定值，则停止运行一组冷却塔的喷淋泵。

进一步的，若所有冷却塔的喷淋泵都已运行，同时检测到实时进阀温度大于第四设定值，则控制冷却塔风机投入运行；

在冷却塔风机运行时，以设定周期检测所述进阀温度，判断实时进阀温度是否大于第五设定值，如果大于第五设定值，则增加一组冷却塔的风机投入运行；如果小于第五设定值，则停止运行一组冷却塔的风机；所述第四设定值小于所述第五设定值。

进一步的，当仅剩余一组冷却塔的风机运行时，此时若检测到换流阀的进阀温度小于第六设定值，则停止该剩余的冷却塔的风机；所述冷却塔风机停止运行，所述第六设定值小于所述第四设定值。

进一步的，所述空气冷却器中的风机为变频风机或者工频风机。

进一步的，当空气冷却器的一组变频风机投入使用后，先逐步增大运行频率；当频率达到最大时，才投入下一组空气冷却器的风机。

进一步的，在空气冷却器中，首先投入变频风机运行，当所述空气冷却器的变频风机全部投入运行且达到最大频率时，再投入所述空气冷却器的工频风机。

进一步的，所述冷却塔的风机是变频风机，冷却塔的变频风机投入使用后，先逐步增大运行频率，当频率达到最大时，才投入下一组冷却塔的变频风机。

进一步的，所述第三设定值＜所述第一设定值＜所述第二设定值＜所述第六设定值＜所述第四设定值＜所述第五设定值。

本发明的有益效果是：在分组启动空气冷却器的风机和冷却塔风机以及冷却塔喷淋泵时都只设定了一个启动设定值，这样使得启动设定值的整定过程变的较为简单，同时在系统运行时只需要和一个启动值进行比较，减少了系统出错的情况。

同时调整了变频风机和工频风机的比例，增加了闭环控制方式用于控制变频风机的运行频率，使得控制效果更加精确，换流阀的进阀温度变化更加平滑。

附图说明

图1是本发明一种直流输电换流阀复合式外冷却系统的系统结构图；

图2是本发明一种直流输电换流阀复合式外冷却系统的温度控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明在原有的换流阀复合式外冷却系统的基础上，改变了空气冷却器中变频风机和工频风机的配置比例，同时调整了控制策略，以解决原有冷却系统启动设定值过多导致整定困难以及容易出错的问题。

如图1所示是换流阀复合式外冷却系统的结构图，换流阀复合式外冷却系统包括一台空气冷却器和两台闭式冷却塔(如图1中a1和a2)，空气冷却器和两台闭式冷却塔通过管道连接。根据实际冷却容量，空气冷却器配置一定数量的管束，每台管束上配置合适数量的变频风机(如图1中k1、k2、k3等)和工频风机(如图1中g1、g2等)，其中变频风机根据实际需要分为多组控制，工频风机也分为多组控制。每台冷却塔配置2台喷淋泵(如图1中a1包括p01和p02，a2包括p03和p04)和2台变频风机(如图1中a1包括l1和l2，a2包括l3和l4)，其中2台喷淋泵互为备用，即图1中p01和p02互为备用、p03和p04互为备用，变频风机分为多组控制。

所述换流阀复合式外冷却系统能够实时监测换流站中换流阀的进阀温度，监测空气冷却器中风机的投退状态和冷却塔中喷淋泵以及风机的投退状态，监测变频风机的运行频率，并通过比较实时进阀温度值与设定值，合理控制空气冷却器中风机和冷却塔中风机以及喷淋泵的投退，同时控制变频风机的输出频率，从而调整换流阀的进阀温度。

本发明所述的换流阀复合式外冷却系统的温度调节方法，工作人员可根据换流站实际情况设定合适的预设值，包括控制空气冷却器的风机启动的第一设定值、空气冷却器的风机投入时需控制的进阀温度目标值即第二设定值、控制空气冷却器的风机停止的第三设定值、控制冷却塔风机启动的第四设定值、冷却塔风机投入时需控制的进阀温度目标值即第五设定值、控制冷却塔风机停止的第六设定值。这些设定值的关系应满足：第三设定值＜第一设定值＜第二设定值＜第六设定值＜第四设定值＜第五设定值，正确的定值设定是保障外冷却系统可靠运行的前提条件。

当环境温度升高或者换流阀升功率运行时，进阀温度会随之升高，换流阀复合式外冷却系统能够根据进阀温度值控制空气冷却器和冷却塔投入运行。如图2所示，具体实施步骤如下：

(1)实时监测换流阀的进阀温度，当判断出进阀温度大于第一设定值且小于第二设定值时，延时输出一个启动信号和一个输出频率给第一组空气冷却器变频风机的变频装置，变频装置控制第一组变频风机完成启动；

(2)当判断出再次产生的进阀温度大于第二设定值，且空气冷却器中已运行变频风机的运行频率为最高频率值时，延时输出一个启动信号和输出频率给下一组空气冷却器变频风机的变频装置，变频装置控制该组变频风机完成启动；

(3)重复执行上述步骤(2)，直至所有的空气冷却器变频风机完成启动；

(4)当监测到已经运行的空气冷却器变频风机的运行频率为最高频率值，并且所有可运行空气冷却器变频风机全部运行，同时换流阀的进阀温度大于第二设定值，则延时输出一个启动信号给下一组空气冷却器工频风机，直接控制该组工频风机完成启动；

(5)重复执行上述步骤(4)，直至所有的空气冷却器工频风机完成启动；

(6)当所有可运行空气冷却器的风机全部启动运行，且已运行空气冷却器变频风机的运行频率为最高频率值，同时换流阀的进阀温度仍大于第二设定值，则说明仅靠空气冷却器已不能满足换流阀的冷却需求，需要投入冷却塔进行辅助冷却，延时输出一个启动信号给冷却塔的喷淋泵，直接控制第一组喷淋泵完成启动；

(7)重复执行上述步骤(6)，直至第二组喷淋泵完成启动；

(8)当所有可运行空气冷却器的风机全部启动运行且空气冷却器变频风机的运行频率为最高频率值，同时冷却塔中的两组喷淋泵也都正在工作，并且换流阀的进阀温度大于第四设定值，则延时输出一个启动信号和输出频率给冷却塔中的第一组变频风机的变频装置，变频装置控制第一组变频风机完成启动；

(9)当所有可运行空气冷却器的风机全部启动运行且空气冷却器变频风机的运行频率为最高频率值，同时冷却塔中的喷淋泵都正在工作，且已运行冷却塔变频风机的运行频率为最高频率值，并且换流阀的进阀温度大于第五设定值，则延时输出一个启动信号和输出频率给下一组冷却塔变频风机的变频装置，变频装置控制所述冷却塔变频风机完成启动；

(10)重复执行步骤(9)，直至所有冷却塔变频风机完成启动。

当换流阀降功率运行或环境温度降低时，进阀温度会随之下降，所述换流阀复合式外冷却系统能够根据进阀温度值控制冷却塔和空气冷却器退出运行。如图2所示，具体实施步骤如下：

(1)当所有可运行空气冷却器的风机全部运行且空气冷却器变频风机的运行频率为最高频率值，并且冷却塔中的喷淋泵都正在工作，同时已运行冷却塔变频风机的运行频率为最低频率值，此时如果换流阀的进阀温度小于第五设定值，则延时将最先启动运行的冷却塔变频风机的变频装置的控制信号复位，变频装置控制该组冷却塔变频风机退出运行；

(2)重复执行步骤(1)，直至仅剩一组冷却塔变频风机处于运行状态；

(3)当所有可运行空气冷却器的风机全部运行且空气冷却器变频风机的运行频率为最高频率值，并且冷却塔中的两组喷淋泵都在工作，同时仅剩一组冷却塔变频风机正在工作，且运行频率为最低频率值，如果此时换流阀的进阀温度小于第六设定值，则延时将所述冷却塔变频风机的变频装置的控制信号复位，变频装置控制该组冷却塔风机停止运行；

(4)当所有可运行空气冷却器的风机全部运行，且空气冷却器变频风机的运行频率为最低频率值，并且所有冷却塔变频风机全部退出运行，如果此时换流阀的进阀温度小于第二设定值，则延时复位最先启动的冷却塔喷淋泵的控制信号，直接控制该组喷淋泵退出运行；

(5)重复执行上述步骤(4)，直至所有喷淋泵退出运行；

(6)当所有可运行空气冷却器的风机全部运行，且空气冷却器变频风机的运行频率为最低频率值，并且所有冷却塔的喷淋泵和变频风机全部退出运行，如果换流阀的进阀温度小于第二设定值，则延时复位最先启动的空气冷却器工频风机的启动信号，控制该组工频风机退出运行；

(7)重复执行上述步骤(6)，直至所有的空气冷却器工频风机退出运行；

(8)当仅剩空气冷却器变频风机正在工作时，并且空气冷却器变频风机的运行频率为最低频率值，同时换流阀的进阀温度小于第二设定值，则延时将最先启动的空气冷却器变频风机的变频装置的启动信号复位，变频装置直接控制该组变频风机退出运行；

(9)重复执行上述步骤(8)，直至仅剩一组空气冷却器变频风机处于运行；

(10)当仅剩一组空气冷却器变频风机正在工作且运行频率为最低频率值时，如果换流阀的进阀温度小于第三设定值，则延时将所述空气冷却器变频风机的变频装置的启动信号复位，变频装置直接控制该组变频风机退出运行。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，通过使用少量的启动设定值，使得空气冷却器的风机和冷却塔的风机以喷淋泵依次启动和停止，使得设定值的现场整定较为简单，同时也避免了实际运行时由于设定值过多容易出错。

但本发明不局限于所描述的实施方式，例如空气冷却器的风机的类型和数量的变化，或者冷却塔风机类型和数量的改变，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。