专利名称：换流站内冷水在线监测系统及监测方法
技术领域：
本发明属于水质分析领域，涉及对直流换流站的内部循环冷却水的结垢影响因素进行在线监测，特别是一种换流站内冷水在线监测系统及监测方法
背景技术：
由于直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，因此是电力事业发展的重要任务，而且是实现我国“西电东送”战略规划的重要环节。随着国民经济的快速发展，直流输电技术也不断进步。直流输电主要由换流站(整流站和逆变站)、直流线路、交流侦_直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置构成。其中换流站是直流输电系统的核心，它完成交流和直流之间的变换，而水冷却系统是换流站的重要组成部分，其运行情况直接影响到直流系统的稳定性。换流站水冷却系统结垢是目前影响直流输电系统正常运行的最重要因素之一，如内冷水流经设备过程中易造成设备腐蚀、结垢及发热，最终导致内冷水泄漏闭锁或设备发热严重致使紧急停运。截止目前，国内外曾发生多次因内冷水问题引起的直流闭锁或紧急停运事故，严重影响直流输电系统的稳定性。目前，对于换流站内冷水一般采用离线的方法监测水质，即定期去换流站取水样后到实验室检测所取水样的PH值、电导率和硬度等指标，还没有一套完整的换流站内冷水在线监测系统。对于广域水体水质进行在线监测的研究很多，这些是属于流动性不封闭的水质在线监测系统。另外对于工业或者电厂的循环水一般监测腐蚀的污垢情况。因此有必要研制一种换流站内冷水在线监测系统及监测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以实时监测换流站内部循环冷却水的PH值、电导率和硬度等指标无需定期进行人工取水样，全自动定期取水、全自动测量监测指标的换流站内冷水在线监测系统及监测方法。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种换流站内冷水在线监测系统，包括取样系统、恒温系统、数据采集与分析系统以及传输系统，取样系统与换流站内冷水主循环管道相通，从换流站内冷水主循环管道内采集循环水，作为取样水，取水点同时设置手动控制阀一个；恒温系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及温度传感器，共同组装成一套恒温装置，所述取样系统设置在恒温系统内；数据采集与分析系统包括数据采集模块和数据分析模块，所述采集模块与设置在所述取样水内的各种传感器连接，并将采集的各种传感器数据传输至数据分析模块中，分析模块将数据进行分析运算；传输系统与所述数据采集与分析系统连接，并通过网络与远程客户端相连接，用于将数据采集与分析系统的结果送到远程客户端，同时用户可以通过远程客户端在远程监测点实时查看和控制所述在线监测系统。所述采集模块采用西门子的SM231模块采集传感器送来的4-20mADC信号，4-20mA是工业界标准信号，通用性强，传输距离远，抗干扰能力强。所述分析模块采用西门子的CPU224模块对采集信号进行线性转换，计算各个监测量，分析模块集成通信接 口 RS485，并将分析运算结果传送至触摸屏进行显示。本发明还提供了一种换流站内冷水在线监测系统的监测方法，所述系统包括取样系统、恒温系统、数据采集与分析系统、传输系统以及软件系统，取样系统从换流站内冷水主循环管道内采集循环水，作为取样水，利用和主循环管道尺寸相对应的不锈钢管与换流站内冷水的主循环管道上预留的接口进行连接，并将采集的水样通过不锈钢管道送至恒温系统内，取水点同时设置手动控制阀一个，处于常开状态，当不需要连续监测或系统运行故障时，可人工关闭取样截止阀；恒温系统保持测量系统的传感器在恒定温度内，以满足各种测量传感器所需的环境要求，并最终保证各个指标的测量精度；电力系统负荷不同，则冷却水的温度不同，为保证在恒定温度内测量冷却水的各种指标，所述恒温系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、温度传感器等设备，共同组装成一套恒温装置，确保进入数据分析系统的水样处于合理的温度范围之内；数据采集与分析系统将各种传感器置于恒温系统内的取样水中，通过传输线将传感器采集的信息传输到数据分析系统，进行运算分析；数据采集与分析系统包括铝离子传感器、PH传感器、电导率传感器，另外还配备了温度、流量、压力辅助显示仪表，仪表显示测量结果，同时还将测量的数据接入电气箱内的数据分析系统进行运算，分析得出的结果由触摸屏显示；传输系统传输系统通过网络将数据采集与分析系统的结果传送到远程客户端，用户可以在非换流站的远程监测点实时查看和控制所述在线监测系统，考虑到内冷水在线监测系统的开放性，传输系统内配置了西门子的CP243通信模块，该通信模块运行以太网协议，只要计算机上安装西门子的PC ACCESS软件，即可经由以太网通过OPC协议访问所述在线监测系统数据。软件系统将数据采集与分析系统内的测量结果进行综合处理，达到显示简单性、友好性和直观性的要求；软件系统的主要功能包括参数设置、实时显示、数据查询、报警显示；所述参数设置包括报警参数设置、铝离子采集参数设置、PH值采集参数设置以及电导率采集参数设置；所述实时显示包括实时过程值显示和曲线显示；所述报警参数设置包括高限报警和低限报警；铝离子采集参数设置包括校准间隔、冲洗间隔和冲洗时间设置；PH值采集参数设置主要完成校准和手、自动运行方式设置；电导率采集参数设置主要完成校准和手、自动运行方式设置。本发明采用标准化、模块化的设计原则。标准化搭建的设计方法可使该系统根据具体测试内容，能任意更换核心测试模块，增加探针(传感器)数量，完成系统需求的定制功能。该系统采用PLC实现对电导率、PH值、硬度、温度等实时数据的在线监测，经过综合分析、计算，得出内冷水系统中目前的结垢情况或结垢趋势，按要求显示为安全、紧急、非常危险状况，并通过网络传输至远程控制室，由用户根据操作规程采取相应的措施。与现有技术相比，本发明的换流站内冷水在线监测系统及方法具有如下优点I、基于标准化、模块化原则研制的换流站内冷水在线监测系统，根据具体测试内容，可以更换核心测试模块，增加探针(传感器)数量，完成系统需求的定制功能。2、无需人工干预，能够实时定期监测换流站内冷水的各种指标，为制定换流站内冷水循环系统最佳运行条件提供依据。
图I为本发明的系统结构图。
具体实施例方式通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。现在参考附图I描述本发明的实施例。如图1，本发明的换流站内冷水在线监测系统，包括取样系统、恒温系统、数据采集与分析系统以及传输系统。取样系统取出内冷水内的水样，通过不锈钢管道送至恒温系统，在恒温系统内安装有铝离子传感器、PH传感器和电导率传感器，各个传感器将采集的信号通过变送器转换成4-20mA的直流并送到数据采集与分析系统，进行分析计算，测量的结果显示在触摸屏上，同时可以通过传输系统将数据传到远程客户端。另外，在取样系统与内冷循环水的接口阀门处安装了温度、压力和流量传感器，这三个测量可以直接在电控柜上仪表显示器上进行显示，该测量结果还通过传输线送到数据采集与分析系统，也可以同时在该套系统的触摸屏上显示。以500kV直流换流站为例，该换流站阀冷系统由内冷水系统和外冷水系统组成，其中内冷水由主循环泵抽至阀塔顶部的主进水管道，然后经过各个阀塔对可控硅模件进行冷却，带走阀热量后，经喷淋塔与外冷水进行热量交换，冷却后再由主循环泵加压进入主管道。该换流站内冷水在线监测系统集成了铝离子监测仪、PH仪、导电度表以及温度、流量压力监测模块，通过PLC实现数据分析。铝离子监测仪包括CA71AL-A10B1A1型铝离子表、CAY940-V10AAE 型反应试剂和 CAY942-V10C10AAE 标定液；PH 仪包括 CPM223-MR0005PH 型变送器和CPS11D-7BA21型电极；电导率仪为包括电导率变送器CAY942-V10C10AAE和电导率电极CLS19-A1A1A ;温度监测设备的型号为ptlOO型温度传感器；流量压力设备的型号为F100S型流量传感器和3051C型压力传感器。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
1.一种换流站内冷水在线监测系统，包括取样系统、恒温系统、数据采集与分析系统以及传输系统，其特征在于 取样系统与换流站内冷水主循环管道相通，从换流站内冷水主循环管道内采集循环水，作为取样水，取水点同时设置手动控制阀一个； 恒温系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及温度传感器，共同组装成一套恒温装置，所述取样系统设置在恒温系统内； 数据采集与分析系统包括数据采集模块和数据分析模块，所述采集模块与设置在所述取样水内的各种传感器连接，并将采集的各种传感器数据传输至数据分析模块中，分析模块将数据进行分析运算； 传输系统与所述数据采集与分析系统连接，并通过网络与远程客户端相连接，用于将数据采集与分析系统的结果送到远程客户端，同时用户可以通过远程客户端在远程监测点实时查看和控制所述在线监测系统。
2.如权利要求I所述的换流站内冷水在线监测系统，其特征在于所述采集模块采用西门子的SM2 31模块采集传感器送来的4-20mADC信号。
3.如权利要求I所述的换流站内冷水在线监测系统，其特征在于所述分析模块采用西门子的CPU224模块对采集信号进行线性转换。
4.一种换流站内冷水在线监测系统的监测方法，所述系统包括取样系统、恒温系统、数据采集与分析系统、传输系统以及软件系统，其特征在于 取样系统从换流站内冷水主循环管道内采集循环水，作为取样水，利用和主循环管道尺寸相对应的不锈钢管与换流站内冷水的主循环管道上预留的接口进行连接，并将采集的水样通过不锈钢管道送至恒温系统内，取水点同时设置手动控制阀一个，处于常开状态，当不需要连续监测或系统运行故障时，可人工关闭取样截止阀； 恒温系统保持测量系统的传感器在恒定温度内，以满足各种测量传感器所需的环境要求，并最终保证各个指标的测量精度；所述恒温系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及温度传感器，共同组装成一套恒温装置，确保进入数据采集与分析系统的水样处于合理的温度范围之内； 数据采集与分析系统将各种传感器置于恒温系统内的取样水中，通过传输线将传感器采集的信息传输到数据分析系统，进行运算分析；数据采集与分析系统包括铝离子传感器、PH传感器、电导率传感器，另外还配备了温度、流量、压力辅助显示仪表，仪表显示测量结果，同时还将测量的数据接入电气箱内的数据分析系统进行运算，分析得出的结果由触摸屏显示； 传输系统传输系统通过网络将数据采集与分析系统的结果传送到远程客户端，用户可以在非换流站的远程监测点实时查看和控制所述在线监测系统； 软件系统将数据采集与分析系统内的测量结果进行综合处理，达到显示简单性、友好性和直观性的要求；软件系统的主要功能包括参数设置、实时显示、数据查询、报警显示。
5.如权利要求4所述的换流站内冷水在线监测系统的监测方法，其特征在于所述参数设置包括报警参数设置、铝离子采集参数设置、PH值采集参数设置以及电导率采集参数设置；所述实时显示包括实时过程值显示和曲线显示。
6.如权利要求5所述的换流站内冷水在线监测系统的监测方法，其特征在于所述报警参数设置包括高限报警和低限报警；铝离子采集参数设置包括校准间隔、冲洗间隔和冲洗时间设置； PH值采集参数设置主要完成校准和手、自动运行方式设置；电导率采集参数设置主要完成校准和手、自动运行方式设置。
全文摘要
本发明涉及一种换流站内冷水在线监测系统以及监测方法，所述系统包括取样系统、恒温系统、数据采集与分析系统以及传输系统，其中取样系统从换流站内冷水主循环管道内采集循环水作为取样水；恒温系统保持测量系统的传感器在恒定温度内；数据采集与分析系统将各种传感器置于恒温系统内的取样水中，通过传输线将传感器采集的信息传输到数据分析系统，进行运算分析；传输系统传输系统通过网络将数据采集与分析系统的结果传送到远程客户端。本发明具有如下优点根据具体测试内容，可以更换核心测试模块，增加传感器数量；无需人工干预，能够实时定期监测换流站内冷水的各种指标，为制定换流站内冷水循环系统最佳运行条件提供依据。
文档编号G08C17/02GK102620769SQ201210073758
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者任达勇, 史会轩, 张望平, 张蓬鹤, 田兴旺, 邓泽官, 钱进, 韩剑 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司