本發(fā)明屬于模塊化多電平換流閥狀態(tài)監(jiān)測領域，具體地說是一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法。

背景技術：

模塊化多電平換流閥通過模塊化、標準化的子模塊串聯(lián)構成換流閥，易于系統(tǒng)擴展，是實現(xiàn)交\直和直\交變換的基本單元，模塊化多電平拓撲結構使系統(tǒng)諧波含量少、開關損耗低，適用于柔性直流輸電、靜止無功補償器STATCOM、高壓變頻器等應用場合。模塊化多電平換流閥的子模塊在運行過程中，全控型開關器件(如IGBT)會產(chǎn)生損耗，該損耗會造成子模塊的開關器件溫度上升，開關器件一般壓裝在散熱器上實現(xiàn)強制冷卻，開關器件對溫度非常敏感，如果開關器件內部芯片溫度超過允許的最高結溫，則開關器件將極有可能發(fā)生損壞，所以模塊化多電平換流閥的可靠散熱是工程中研究的重點問題。在線監(jiān)測模塊化多電平換流閥運行時的實時溫度，防止換流閥運行溫度高于安全閾值，對提高模塊化多電平換流閥的運行可靠性具有重要的意義。

目前，模塊化多電平換流閥在工程中在線監(jiān)測溫度的主要方法為：(1)通過監(jiān)測冷卻系統(tǒng)進、出口冷卻介質的溫度間接推算換流閥的溫度。該方法只能監(jiān)測換流閥冷卻介質的整體溫度，不能監(jiān)測模塊化多電平換流閥中每個子模塊的實時溫度，而且，由于冷卻介質傳輸路徑長，通過推算得到的換流閥溫度準確性不夠，不能監(jiān)測換流閥內局部區(qū)域的熱點，特別是壓裝開關器件的散熱器溫度。(2)換流閥閥廳安裝紅外測溫儀。該方法是在換流閥閥廳中安裝可沿固定導軌移動的紅外測溫儀或工作人員手持紅外測溫儀進行換流閥表面溫度的測量，紅外測溫儀會顯示所測區(qū)域的表面溫度分布圖，從圖中可觀測所測換流閥局部表面區(qū)域的溫度分布情況，該方法的缺陷是只能監(jiān)測模塊化多電平換流閥局部表面溫度，無法檢測換流閥內部開關器件散熱器的溫度，測量范圍及深度不夠，而且測量精確度受調焦及測量距離影響大、測量結果不能實時用于換流閥的溫度保護，主要用作工作人員巡視用途。

隨著模塊化多電平換流閥向高壓、大容量方向快速發(fā)展，換流閥功率等級不斷提升，換流閥的溫度在線監(jiān)測尤為重要，而目前工程中現(xiàn)有的換流閥溫度在線監(jiān)測方法存在諸多局限，因此，迫切需要一種可靠的模塊化多電平換流閥的溫度在線監(jiān)測方法，解決換流閥狀態(tài)監(jiān)測中的溫度監(jiān)測盲點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，提出一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法，本發(fā)明能夠在線監(jiān)測換流閥內子模塊散熱器的實時溫度，用于換流閥的在線監(jiān)測及保護，測量精度高，自動化程度高，廣泛適用于采用模塊化多電平換流閥的工程應用場合，具有較高的通用性和靈活性。

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

本發(fā)明提供一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置，所述裝置包括溫度傳感器、換流閥子模塊控制器、閥控裝置、換流閥監(jiān)控系統(tǒng)，所述溫度傳感器與換流閥子模塊控制器相連接，所述換流閥子模塊控制器與閥控裝置相連接，所述閥控裝置與換流閥監(jiān)控系統(tǒng)相連接。

所述溫度傳感器為無源式溫度傳感器，溫度傳感器的輸出線連接到子模塊控制器的溫度采樣輸入接口。

所述溫度傳感器安裝在模塊化多電平換流閥子模塊散熱器表面上，鄰接開關器件安裝，或者安裝在開關器件的基板下方，用于提高換流閥溫度測量的準確性和精確性。

所述溫度傳感器安裝在模塊化多電平換流閥的所有子模塊中，或者安裝在需要監(jiān)控的部分子模塊中。

所述換流閥子模塊控制器與閥控裝置之間通過通信介質或采用無線傳輸方式進行連接，所述閥控裝置與換流閥監(jiān)控系統(tǒng)通過光纖或網(wǎng)線進行連接。

本發(fā)明基于另一目的提供的一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測方法，所述方法具體為：

A、溫度傳感器產(chǎn)生換流閥溫度所對應的模擬量溫度數(shù)據(jù)；

B、子模塊控制器采集溫度傳感器的模擬量溫度數(shù)據(jù)，并轉換成數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，然后通過換流閥子模塊控制器與閥控裝置之間的通信介質將數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)傳輸給閥控裝置；

C、閥控裝置收集子模塊控制器發(fā)送的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，進行換流閥的溫度保護處理，同時，將收集的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給換流閥監(jiān)控系統(tǒng)；

D、換流閥監(jiān)控系統(tǒng)收集閥控裝置發(fā)送的數(shù)字量溫度數(shù)據(jù)，進行在線監(jiān)測。

本發(fā)明將溫度傳感器安裝在位于高電位區(qū)域的換流閥內部，而閥控裝置及換流閥監(jiān)控系統(tǒng)位于就地操作的低電位區(qū)域，換流閥子模塊控制器通過通信方式將子模塊的溫度數(shù)據(jù)傳輸給閥控裝置，實現(xiàn)換流閥的溫度保護，同時閥控裝置將溫度數(shù)據(jù)傳輸給換流閥監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)換流閥的溫度在線監(jiān)測，本發(fā)明所提模塊化多電平換流閥在線監(jiān)測裝置及方法不影響換流閥原有功能及性能。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通用性和靈活性強，與目前工程中現(xiàn)有的換流閥溫度在線監(jiān)測方法相比，本發(fā)明將溫度傳感器安裝到換流閥子模塊的散熱器表面，換流閥溫度監(jiān)測的準確度和精確度高；換流閥溫度傳輸給閥控裝置，用于換流閥的溫度保護，提高了換流閥的安全性和可靠性；換流閥溫度傳輸給位于低電位區(qū)的換流閥監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)換流閥的溫度在線監(jiān)測，提升了換流閥溫度監(jiān)測自動化程度，綜合效益顯著，廣泛適用于采用模塊化多電平換流閥的工程應用場合。

附圖說明

圖1是模塊化多電平換流閥及典型子模塊的拓撲結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的裝置結構示意圖和原理示意圖。

圖3是實施例中溫度傳感器在模塊化多電平換流閥上的安裝位置示意圖。

圖中：1—模塊化多電平換流閥拓撲結構 2—半橋型子模塊 3—全橋型子模塊 4—類全橋型子模塊 5—子模塊開關器件散熱器 6—開關器件 7—溫度傳感器 8—子模塊控制器 9—閥控裝置 10—換流閥溫度監(jiān)控系統(tǒng) 11—模塊化多電平換流閥 12—模塊化多電平換流閥子模塊

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。

一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置，所述模塊化多電平換流閥及典型子模塊的拓撲結構如圖1所示，模塊化多電平換流閥使用低壓開關器件實現(xiàn)高電壓等級輸出，不需要開關器件的直接串聯(lián)，模塊化多電平換流閥采用模 塊化設計，由若干個完全相同的子模塊串聯(lián)構成，如圖1中標號1所示；所述子模塊的典型拓撲結構有半橋型子模塊(如圖1中標號2所示)、全橋性子模塊(如圖1中標號3所示)、類全橋型子模塊(如圖1中標號4所示)。

本發(fā)明所述一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法的裝置結構示意和原理示意如圖2所示，所述一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置包括安裝在模塊化多電平換流閥子模塊散熱器表面的溫度傳感器(標號7)、換流閥子模塊控制器(標號8)、閥控裝置(標號9)、換流閥監(jiān)控系統(tǒng)(標號10)，所述換流閥子模塊控制器與閥控裝置相連接，所述閥控裝置與換流閥監(jiān)控系統(tǒng)相連接。

所述溫度傳感器為在具體實施例中采用的是無源式溫度傳感器，型號為PT100，其安裝在子模塊散熱器(如圖2中標號5所示)上鄰接開關器件(如圖2中標號6所示)的區(qū)域，或者安裝在開關器件基板下方，用于提高換流閥溫度測量的準確性和精確性。

所述溫度傳感器安裝在模塊化多電平換流閥的所有子模塊中，或者安裝在需要監(jiān)控的部分子模塊中。

所述溫度傳感器的輸出線連接到子模塊控制器的溫度采樣輸入接口，子模塊控制器將溫度傳感器的模擬量溫度信號轉換為數(shù)字量溫度信號，再通過將數(shù)字量溫度信號按照子模塊控制器與閥控裝置之間設定的通信協(xié)議傳輸給閥控裝置，閥控裝置通過設定的通信協(xié)議將數(shù)字量溫度信號傳輸給換流閥監(jiān)控系統(tǒng)。

實施例：

圖3為所述一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測方法及裝置在200kV模塊化多電平換流閥中的安裝示意圖，溫度傳感器安裝在換流閥所有子模塊的開關器件散熱器上，能夠直接精確測量子模塊開關器件散熱器的溫度，子模塊控制器采集溫度傳感器的溫度信號后，將溫度信號轉換為數(shù)字量溫度信號，通過換流閥與閥控之間的通信光纖將溫度數(shù)據(jù)傳輸給閥控裝置，閥控裝置根據(jù)收集到的子模塊溫度數(shù)據(jù)進行溫度保護處理，同時閥控裝置向上層換流閥監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送子模塊溫度數(shù)據(jù)，用于換流閥在線監(jiān)測。相對于目前工程中現(xiàn)有的換流閥溫度在線監(jiān)測方法，采用本發(fā)明所提出的一種模塊化多電平換流閥溫度在線監(jiān)測裝置及方法準確度和精確性高、自動化程度高、安全系數(shù)更高。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍， 凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內。