專利名稱：換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水質(zhì)分析領(lǐng)域，涉及對直流換流站的內(nèi)部循環(huán)冷卻水的結(jié)垢影響因素進(jìn)行在線監(jiān)測，特別是一種換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法
背景技術(shù)：
由于直流輸電具有送電距離遠(yuǎn)、送電容量大、控制靈活等特點(diǎn)，因此是電力事業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)，而且是實(shí)現(xiàn)我國“西電東送”戰(zhàn)略規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，直流輸電技術(shù)也不斷進(jìn)步。直流輸電主要由換流站(整流站和逆變站)、直流線路、交流偵_直流側(cè)的電力濾波器、無功補(bǔ)償裝置、換流變壓器、直流電抗器以及保護(hù)、控制裝置構(gòu)成。其中換流站是直流輸電系統(tǒng)的核心，它完成交流和直流之間的變換，而水冷卻系統(tǒng)是換流站的重要組成部分，其運(yùn)行情況直接影響到直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。換流站水冷卻系統(tǒng)結(jié)垢是目前影響直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行的最重要因素之一，如內(nèi)冷水流經(jīng)設(shè)備過程中易造成設(shè)備腐蝕、結(jié)垢及發(fā)熱，最終導(dǎo)致內(nèi)冷水泄漏閉鎖或設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重致使緊急停運(yùn)。截止目前，國內(nèi)外曾發(fā)生多次因內(nèi)冷水問題引起的直流閉鎖或緊急停運(yùn)事故，嚴(yán)重影響直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，對于換流站內(nèi)冷水一般采用離線的方法監(jiān)測水質(zhì)，即定期去換流站取水樣后到實(shí)驗(yàn)室檢測所取水樣的PH值、電導(dǎo)率和硬度等指標(biāo)，還沒有一套完整的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)。對于廣域水體水質(zhì)進(jìn)行在線監(jiān)測的研究很多，這些是屬于流動性不封閉的水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)。另外對于工業(yè)或者電廠的循環(huán)水一般監(jiān)測腐蝕的污垢情況。因此有必要研制一種換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以實(shí)時(shí)監(jiān)測換流站內(nèi)部循環(huán)冷卻水的PH值、電導(dǎo)率和硬度等指標(biāo)無需定期進(jìn)行人工取水樣，全自動定期取水、全自動測量監(jiān)測指標(biāo)的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括取樣系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)以及傳輸系統(tǒng)，取樣系統(tǒng)與換流站內(nèi)冷水主循環(huán)管道相通，從換流站內(nèi)冷水主循環(huán)管道內(nèi)采集循環(huán)水，作為取樣水，取水點(diǎn)同時(shí)設(shè)置手動控制閥一個(gè)；恒溫系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及溫度傳感器，共同組裝成一套恒溫裝置，所述取樣系統(tǒng)設(shè)置在恒溫系統(tǒng)內(nèi)；數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，所述采集模塊與設(shè)置在所述取樣水內(nèi)的各種傳感器連接，并將采集的各種傳感器數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)分析模塊中，分析模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算；傳輸系統(tǒng)與所述數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)連接，并通過網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程客戶端相連接，用于將數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的結(jié)果送到遠(yuǎn)程客戶端，同時(shí)用戶可以通過遠(yuǎn)程客戶端在遠(yuǎn)程監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)查看和控制所述在線監(jiān)測系統(tǒng)。所述采集模塊采用西門子的SM231模塊采集傳感器送來的4-20mADC信號，4-20mA是工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)信號，通用性強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。所述分析模塊采用西門子的CPU224模塊對采集信號進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換，計(jì)算各個(gè)監(jiān)測量，分析模塊集成通信接 口 RS485，并將分析運(yùn)算結(jié)果傳送至觸摸屏進(jìn)行顯示。本發(fā)明還提供了一種換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，所述系統(tǒng)包括取樣系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)，取樣系統(tǒng)從換流站內(nèi)冷水主循環(huán)管道內(nèi)采集循環(huán)水，作為取樣水，利用和主循環(huán)管道尺寸相對應(yīng)的不銹鋼管與換流站內(nèi)冷水的主循環(huán)管道上預(yù)留的接口進(jìn)行連接，并將采集的水樣通過不銹鋼管道送至恒溫系統(tǒng)內(nèi)，取水點(diǎn)同時(shí)設(shè)置手動控制閥一個(gè)，處于常開狀態(tài)，當(dāng)不需要連續(xù)監(jiān)測或系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)，可人工關(guān)閉取樣截止閥；恒溫系統(tǒng)保持測量系統(tǒng)的傳感器在恒定溫度內(nèi)，以滿足各種測量傳感器所需的環(huán)境要求，并最終保證各個(gè)指標(biāo)的測量精度；電力系統(tǒng)負(fù)荷不同，則冷卻水的溫度不同，為保證在恒定溫度內(nèi)測量冷卻水的各種指標(biāo)，所述恒溫系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、溫度傳感器等設(shè)備，共同組裝成一套恒溫裝置，確保進(jìn)入數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的水樣處于合理的溫度范圍之內(nèi)；數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)將各種傳感器置于恒溫系統(tǒng)內(nèi)的取樣水中，通過傳輸線將傳感器采集的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)，進(jìn)行運(yùn)算分析；數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)包括鋁離子傳感器、PH傳感器、電導(dǎo)率傳感器，另外還配備了溫度、流量、壓力輔助顯示儀表，儀表顯示測量結(jié)果，同時(shí)還將測量的數(shù)據(jù)接入電氣箱內(nèi)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算，分析得出的結(jié)果由觸摸屏顯示；傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程客戶端，用戶可以在非換流站的遠(yuǎn)程監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)查看和控制所述在線監(jiān)測系統(tǒng)，考慮到內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)的開放性，傳輸系統(tǒng)內(nèi)配置了西門子的CP243通信模塊，該通信模塊運(yùn)行以太網(wǎng)協(xié)議，只要計(jì)算機(jī)上安裝西門子的PC ACCESS軟件，即可經(jīng)由以太網(wǎng)通過OPC協(xié)議訪問所述在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)。軟件系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)內(nèi)的測量結(jié)果進(jìn)行綜合處理，達(dá)到顯示簡單性、友好性和直觀性的要求；軟件系統(tǒng)的主要功能包括參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警顯示；所述參數(shù)設(shè)置包括報(bào)警參數(shù)設(shè)置、鋁離子采集參數(shù)設(shè)置、PH值采集參數(shù)設(shè)置以及電導(dǎo)率采集參數(shù)設(shè)置；所述實(shí)時(shí)顯示包括實(shí)時(shí)過程值顯示和曲線顯示；所述報(bào)警參數(shù)設(shè)置包括高限報(bào)警和低限報(bào)警；鋁離子采集參數(shù)設(shè)置包括校準(zhǔn)間隔、沖洗間隔和沖洗時(shí)間設(shè)置；PH值采集參數(shù)設(shè)置主要完成校準(zhǔn)和手、自動運(yùn)行方式設(shè)置；電導(dǎo)率采集參數(shù)設(shè)置主要完成校準(zhǔn)和手、自動運(yùn)行方式設(shè)置。本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)原則。標(biāo)準(zhǔn)化搭建的設(shè)計(jì)方法可使該系統(tǒng)根據(jù)具體測試內(nèi)容，能任意更換核心測試模塊，增加探針(傳感器)數(shù)量，完成系統(tǒng)需求的定制功能。該系統(tǒng)采用PLC實(shí)現(xiàn)對電導(dǎo)率、PH值、硬度、溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測，經(jīng)過綜合分析、計(jì)算，得出內(nèi)冷水系統(tǒng)中目前的結(jié)垢情況或結(jié)垢趨勢，按要求顯示為安全、緊急、非常危險(xiǎn)狀況，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程控制室，由用戶根據(jù)操作規(guī)程采取相應(yīng)的措施。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法具有如下優(yōu)點(diǎn)I、基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化原則研制的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)具體測試內(nèi)容，可以更換核心測試模塊，增加探針(傳感器)數(shù)量，完成系統(tǒng)需求的定制功能。2、無需人工干預(yù)，能夠?qū)崟r(shí)定期監(jiān)測換流站內(nèi)冷水的各種指標(biāo)，為制定換流站內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)最佳運(yùn)行條件提供依據(jù)。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例。現(xiàn)在參考附圖I描述本發(fā)明的實(shí)施例。如圖1，本發(fā)明的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括取樣系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)以及傳輸系統(tǒng)。取樣系統(tǒng)取出內(nèi)冷水內(nèi)的水樣，通過不銹鋼管道送至恒溫系統(tǒng)，在恒溫系統(tǒng)內(nèi)安裝有鋁離子傳感器、PH傳感器和電導(dǎo)率傳感器，各個(gè)傳感器將采集的信號通過變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA的直流并送到數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，進(jìn)行分析計(jì)算，測量的結(jié)果顯示在觸摸屏上，同時(shí)可以通過傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳到遠(yuǎn)程客戶端。另外，在取樣系統(tǒng)與內(nèi)冷循環(huán)水的接口閥門處安裝了溫度、壓力和流量傳感器，這三個(gè)測量可以直接在電控柜上儀表顯示器上進(jìn)行顯示，該測量結(jié)果還通過傳輸線送到數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，也可以同時(shí)在該套系統(tǒng)的觸摸屏上顯示。以500kV直流換流站為例，該換流站閥冷系統(tǒng)由內(nèi)冷水系統(tǒng)和外冷水系統(tǒng)組成，其中內(nèi)冷水由主循環(huán)泵抽至閥塔頂部的主進(jìn)水管道，然后經(jīng)過各個(gè)閥塔對可控硅模件進(jìn)行冷卻，帶走閥熱量后，經(jīng)噴淋塔與外冷水進(jìn)行熱量交換，冷卻后再由主循環(huán)泵加壓進(jìn)入主管道。該換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)集成了鋁離子監(jiān)測儀、PH儀、導(dǎo)電度表以及溫度、流量壓力監(jiān)測模塊，通過PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析。鋁離子監(jiān)測儀包括CA71AL-A10B1A1型鋁離子表、CAY940-V10AAE 型反應(yīng)試劑和 CAY942-V10C10AAE 標(biāo)定液；PH 儀包括 CPM223-MR0005PH 型變送器和CPS11D-7BA21型電極；電導(dǎo)率儀為包括電導(dǎo)率變送器CAY942-V10C10AAE和電導(dǎo)率電極CLS19-A1A1A ;溫度監(jiān)測設(shè)備的型號為ptlOO型溫度傳感器；流量壓力設(shè)備的型號為F100S型流量傳感器和3051C型壓力傳感器。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括取樣系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)以及傳輸系統(tǒng)，其特征在于 取樣系統(tǒng)與換流站內(nèi)冷水主循環(huán)管道相通，從換流站內(nèi)冷水主循環(huán)管道內(nèi)采集循環(huán)水，作為取樣水，取水點(diǎn)同時(shí)設(shè)置手動控制閥一個(gè)； 恒溫系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及溫度傳感器，共同組裝成一套恒溫裝置，所述取樣系統(tǒng)設(shè)置在恒溫系統(tǒng)內(nèi)； 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，所述采集模塊與設(shè)置在所述取樣水內(nèi)的各種傳感器連接，并將采集的各種傳感器數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)分析模塊中，分析模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算； 傳輸系統(tǒng)與所述數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)連接，并通過網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程客戶端相連接，用于將數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的結(jié)果送到遠(yuǎn)程客戶端，同時(shí)用戶可以通過遠(yuǎn)程客戶端在遠(yuǎn)程監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)查看和控制所述在線監(jiān)測系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述采集模塊采用西門子的SM2 31模塊采集傳感器送來的4-20mADC信號。
3.如權(quán)利要求I所述的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述分析模塊采用西門子的CPU224模塊對采集信號進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換。
4.一種換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，所述系統(tǒng)包括取樣系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)，其特征在于 取樣系統(tǒng)從換流站內(nèi)冷水主循環(huán)管道內(nèi)采集循環(huán)水，作為取樣水，利用和主循環(huán)管道尺寸相對應(yīng)的不銹鋼管與換流站內(nèi)冷水的主循環(huán)管道上預(yù)留的接口進(jìn)行連接，并將采集的水樣通過不銹鋼管道送至恒溫系統(tǒng)內(nèi)，取水點(diǎn)同時(shí)設(shè)置手動控制閥一個(gè)，處于常開狀態(tài)，當(dāng)不需要連續(xù)監(jiān)測或系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)，可人工關(guān)閉取樣截止閥； 恒溫系統(tǒng)保持測量系統(tǒng)的傳感器在恒定溫度內(nèi)，以滿足各種測量傳感器所需的環(huán)境要求，并最終保證各個(gè)指標(biāo)的測量精度；所述恒溫系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及溫度傳感器，共同組裝成一套恒溫裝置，確保進(jìn)入數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的水樣處于合理的溫度范圍之內(nèi)； 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)將各種傳感器置于恒溫系統(tǒng)內(nèi)的取樣水中，通過傳輸線將傳感器采集的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)，進(jìn)行運(yùn)算分析；數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)包括鋁離子傳感器、PH傳感器、電導(dǎo)率傳感器，另外還配備了溫度、流量、壓力輔助顯示儀表，儀表顯示測量結(jié)果，同時(shí)還將測量的數(shù)據(jù)接入電氣箱內(nèi)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算，分析得出的結(jié)果由觸摸屏顯示； 傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程客戶端，用戶可以在非換流站的遠(yuǎn)程監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)查看和控制所述在線監(jiān)測系統(tǒng)； 軟件系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)內(nèi)的測量結(jié)果進(jìn)行綜合處理，達(dá)到顯示簡單性、友好性和直觀性的要求；軟件系統(tǒng)的主要功能包括參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警顯示。
5.如權(quán)利要求4所述的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于所述參數(shù)設(shè)置包括報(bào)警參數(shù)設(shè)置、鋁離子采集參數(shù)設(shè)置、PH值采集參數(shù)設(shè)置以及電導(dǎo)率采集參數(shù)設(shè)置；所述實(shí)時(shí)顯示包括實(shí)時(shí)過程值顯示和曲線顯示。
6.如權(quán)利要求5所述的換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于所述報(bào)警參數(shù)設(shè)置包括高限報(bào)警和低限報(bào)警；鋁離子采集參數(shù)設(shè)置包括校準(zhǔn)間隔、沖洗間隔和沖洗時(shí)間設(shè)置； PH值采集參數(shù)設(shè)置主要完成校準(zhǔn)和手、自動運(yùn)行方式設(shè)置；電導(dǎo)率采集參數(shù)設(shè)置主要完成校準(zhǔn)和手、自動運(yùn)行方式設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種換流站內(nèi)冷水在線監(jiān)測系統(tǒng)以及監(jiān)測方法，所述系統(tǒng)包括取樣系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)以及傳輸系統(tǒng)，其中取樣系統(tǒng)從換流站內(nèi)冷水主循環(huán)管道內(nèi)采集循環(huán)水作為取樣水；恒溫系統(tǒng)保持測量系統(tǒng)的傳感器在恒定溫度內(nèi)；數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)將各種傳感器置于恒溫系統(tǒng)內(nèi)的取樣水中，通過傳輸線將傳感器采集的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)，進(jìn)行運(yùn)算分析；傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程客戶端。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)根據(jù)具體測試內(nèi)容，可以更換核心測試模塊，增加傳感器數(shù)量；無需人工干預(yù)，能夠?qū)崟r(shí)定期監(jiān)測換流站內(nèi)冷水的各種指標(biāo)，為制定換流站內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)最佳運(yùn)行條件提供依據(jù)。
文檔編號G08C17/02GK102620769SQ201210073758
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者任達(dá)勇, 史會軒, 張望平, 張蓬鶴, 田興旺, 鄧澤官, 錢進(jìn), 韓劍 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司天生橋局, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司