应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置及方法与流程

本发明属于大功率电力电子技术领域，具体涉及一种应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测检测装置及方法。

背景技术：

高压直流输电换流阀设备内部由多种电气元件构成，其长期工作于高电压、大电流严酷运行环境，受到元器件老化、高电压冲击等多种因素的影响，其在长期运行过程中可能发生换流阀内部元器件发热引发火灾事故的隐患，不仅会导致直流输电工程的停运，严重情况下可能会导致换流阀或阀厅的火灾安全事故。

目前，高压直流输电换流阀的防火是一个难题，主要采用阀厅四周墙壁上安装的远端红外或紫外检测装置检测换流阀的火灾及电弧的发生。因为换流阀是从上到下是有多个组件上下吊装的，墙壁四周的检测装置存在着监视死角，不能检测到换流阀中间部位的起火情况。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高压直流输电换流阀组件内部火灾/电弧的检测装置及方法，安装于换流阀单个组件的上方，监视单个组件内部的火灾/电弧的发生，及时上报换流阀内部产生火灾或电弧的报警信息。

为达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置，包括：光检测模块、第一采样模块、第二采样模块、控制模块和光通讯模块；

所述光检测模块与所述第一采样模块和第二采样模块连接，用于检测火灾和/或电弧产生的光信号，并感应出相应的电压/电流信号以传输给所述第一采样模块和/或第二采样模块；

所述第一采样模块和第二采样模块分别与所述控制模块连接，用于将采样的电压/电流信号传输给所述控制模块；

所述控制模块与所述光通讯模块电连接，对所述电压/电流信号进行处理并判断所述高压直流输电换流阀是否发生火灾和/或产生电弧，将判断结果通过光通讯模块传输至后台监控装置。

进一步地，所述光检测模块包括光电池，所述光电池在高压直流输电换流阀发生火灾和/或产生电弧的情况下，内部产生电压和电流。

进一步地，所述第一采样模块包括采样电阻r1，所述采样电阻r1两端分别连接所述光检测模块和所述控制模块。

进一步地，所述第二采样模块包括隔直电容c和采样电阻r2，所述隔直电容c和采样电阻r2串联后与所述采样电阻r1并联；所述采用电阻r2两端与所述控制模块相连。

进一步地，还包括供电模块，为所述控制模块供电。

进一步地，所述供电模块包括取能电源和取能磁环，所述取能磁环套接在所述高压直流输电换流阀的母线上。

进一步地，还包括报警模块；

所述报警模块与所述控制模块连接，在高压直流输电换流阀发生火灾和/或产生电弧的情况下，所述控制模块控制所述报警模块报警。

本发明的第二方面提供了一种应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测方法，采用如前所述的检测装置进行检测，包括如下步骤：

检测第一采样模块和第二采样模块传输的电压/电流信号；

根据所述电压/电流信号判断所述高压直流输电换流阀是否发生火灾和/或产生电弧；

将所述电压/电流信号经过处理后通过光通讯模块传输至后台监控装置。

进一步地，所述根据所述电压/电流信号判断所述高压直流输电换流阀是否发生火灾和/或产生电弧的步骤包括：

判断所述第一采样模块的电压/电流信号幅值是否达到第一阈值，如果是，则发生火灾，如果否，则未发生火灾；

判断所述第二采样模块的电压/电流信号幅值是否达到第二阈值，如果是，则产生电弧，如果否，则未产生电弧。

进一步地，还包括报警的步骤；

当判断结果为所述高压直流输电换流阀发生火灾和/或产生电弧的情况时，所述控制模块控制报警模块报警。

综上所述，本发明提供了一种应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置和方法，该装置包括：光检测模块、第一采样模块、第二采样模块、控制模块和光通讯模块；光检测模块检测火灾和/或电弧产生的光信号，并感应出相应的电压/电流信号通过第一采样模块和/或第二采样模块传输给控制模块；控制模块对电压/电流信号进行处理并判断所述高压直流输电换流阀是否发生火灾和/或产生电弧，将判断结果通过光通讯模块传输至后台监控装置。

本发明的有益效果是：该检测装置方便安装于换流阀组件的上端部，监视整个高压直流输电换流阀组件内部的火灾/电弧放电情况，经光纤把监视到的火灾/电弧放电信号传输到后台监视装置，不改变换流阀组件的电气结构，提高了换流阀组件内部火灾/电弧放电检测的可靠性。

附图说明

图1是本发明一实施例应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置的结构示意图；

图2是本发明又一实施例应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置的结构示意图；

图3是本发明另一实施例应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置的结构示意图；

图4是本发明一实施例应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置安装位置示意图；

图5是本发明一实施例应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明的第一方面提供了一种应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置，如图1所示，包括：光检测模块、第一采样模块、第二采样模块、控制模块和光通讯模块；光检测模块与第一采样模块和第二采样模块连接，用于检测火灾和/或电弧产生的光信号，并感应出相应的电压/电流信号以传输给第一采样模块和/或第二采样模块；第一采样模块和第二采样模块分别与控制模块连接，用于将采样的电压/电流信号传输给控制模块；控制模块与光通讯模块电连接，对电压/电流信号进行处理并判断高压直流输电换流阀是否发生火灾和/或产生电弧，将判断结果通过光通讯模块传输至后台监控装置。

图2示出了本发明检测装置一个具体的实施例。具体的，光检测模块包括光电池，采用光电池作为换流阀组件内部发生火灾和/或产生电弧的检测元件，光电池及其它控制附件以一定角度安装于换流阀组件的上端，感光角度刚好包含整个换流阀组件区域，当组件内部发生火灾和/或产生电弧放电时，光电池上产生电压和光电流，控制模块检测到光电池电流并经过处理后经光通讯模块(具体为光纤)传输到后天监控系统。

具体地，如图2所示，第一采样模块包括采样电阻r1，采样电阻r1两端分别连接所述光检测模块和所述控制模块。第二采样模块包括隔直电容c和采样电阻r2，隔直电容c和采样电阻r2串联后与采样电阻r1并联；采用电阻r2两端与所述控制模块相连。

进一步地，还包括供电模块，为所述控制模块供电。具体地，供电模块包括取能电源和取能磁环(或取能ct，如图2所示)，取能磁环套接在所述高压直流输电换流阀的母线上。磁环在换流阀额定方波电流下也不会饱和，利用换流阀工作时流过的脉动方波电流取能，且换流阀输出最小电流时取能磁环才工作给检测装置供电，换流阀不输出电流时装置取不上电能不工作，提高了装置的可靠性。采用带气隙的磁环套在换流阀组件进出线母排上取能给检测装置供电，不改变换流阀的整体电气结构。

进一步地，还包括报警模块，如图3所示，报警模块与控制模块连接，在高压直流输电换流阀发生火灾和/或产生电弧的情况下，控制模块控制报警模块报警。

如图4所示，检测装置安装于换流阀组件的上部，光电池板的监视角度能覆盖整个换流阀组件(如图4虚线所示)。

本发明的第二方面提供了一种应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测方法，采用如前所述的检测装置进行检测，如图5所示，包括如下步骤：

步骤s100，检测第一采样模块和第二采样模块传输的电压/电流信号；

步骤s200，根据所述电压/电流信号判断所述高压直流输电换流阀是否发生火灾和/或产生电弧；

步骤s300，将所述电压/电流信号经过处理后通过光通讯模块传输至后台监控装置。

进一步地，所述步骤s200中根据所述电压/电流信号判断所述高压直流输电换流阀是否发生火灾和/或产生电弧的步骤包括：

判断第一采样模块的电压/电流信号幅值是否达到第一阈值，如果是，则发生火灾，如果否，则未发生火灾；

判断第二采样模块的电压/电流信号幅值是否达到第二阈值，如果是，则产生电弧，如果否，则未产生电弧。

进一步地，还包括报警的步骤；当判断结果为高压直流输电换流阀发生火灾和/或产生电弧的情况时，控制模块控制报警模块报警。

具体地，高压直流输电换流阀组件的火灾/电弧检测方法的原理如下：采用光电池作为电弧检测元件，当组件内部产生电弧放电或起火时，在起火光源及电弧在光电池上产生电压和光电流，光电流在采样电阻r1上建立电压，r1上的电压幅值与感受到的光强度有关。对于起火或稳态光源，该信号较为稳定。对于间断的间歇式电弧，r1上的信号是脉动的信号，通过隔直电容c，把光电池产生的稳态直流分量滤除，与暂态电弧对应的脉动电流信号经电容c后在取样电阻r2上产生与暂态电弧对应的脉动电压信号。通过检测采样电阻r1稳态信号的稳态幅值可以检测出换流阀组件内部是否起火，通过检测采样电阻r2上的暂态信号幅值，可以检测出换流阀组件内部是否产生电弧。控制模块把检测到的r1及r2上的信号经过处理后经光纤传输到地电位或后台监控系统。

综上所述，本发明提供了一种应用于高压直流输电换流阀的火灾/电弧检测装置和方法，该装置包括：光检测模块、第一采样模块、第二采样模块、控制模块和光通讯模块；光检测模块检测火灾和/或电弧产生的光信号，并感应出相应的电压/电流信号通过第一采样模块和/或第二采样模块传输给控制模块；控制模块对电压/电流信号进行处理并判断所述高压直流输电换流阀是否发生火灾和/或产生电弧，将判断结果通过光通讯模块传输至后台监控装置。该检测装置方便安装于换流阀组件的上端部，监视整个高压直流输电换流阀组件内部的火灾/电弧放电情况，经光纤把监视到的火灾/电弧放电信号传输到后台监视装置，不改变换流阀组件的电气结构，提高了换流阀组件内部火灾/电弧放电检测的可靠性。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。