一种换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法及系统与流程

本发明涉及套管状态检测，具体为一种换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法及系统。

背景技术：

1、在电力系统中，换流变压器是高压直流输电（hvdc）系统的核心设备之一，其性能直接影响到整个电力系统的稳定性和安全性。换流变阀侧套管作为连接换流变压器与外部电路的重要部件，其健康状况对于保证换流变压器正常运行至关重要。套管膨胀是由于内部油液温度和压力变化引起的，如果不加以监控，可能导致套管损坏，甚至引发更严重的设备故障。

2、现有技术存在一定缺陷：传统的套管膨胀监测方法多为静态监测，即在设定的时间点进行单次测量，这种方法无法实时反映套管的膨胀状态，对于快速变化的温度和压力变化响应不够及时。现有的监测系统往往只有单一的预警级别，不能根据实际情况进行分级预警，这限制了运维人员对潜在风险的认识和响应。尽管现有技术能够收集温度和压力数据，但往往未能充分利用这些数据进行深入分析，导致预警系统的判断依据不够充分。环境温度对套管膨胀有显著影响，但现有技术往往忽略了环境温度的监测和分析，无法准确判断套管膨胀的真实原因。在套管出现异常时，现有技术通常只提供了简单的维护策略，如更换套管，而没有提供更为细致的维护和修复指导。现有系统在确定预警经验值时，往往缺乏动态调整机制，不能根据历史数据和当前状况灵活调整预警阈值。

3、因此，需要一种能够实时监测换流变阀侧套管膨胀状况的在线监测方法，该方法能够动态调整预警阈值，实现多级预警，并能够根据环境温度和设备运行状况进行综合评估，以提高换流变压器的运行安全性和可靠性。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的流变阀侧套管油膨胀监测方法存在响应速度慢，预警判断依据不充分以及如何同事考虑温度和套管寿命的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法，包括：配置传感器采集流变阀侧套管的温度和压力数据；数据处理单元接收传感器数据进行数据处理，通过动态调节机制进行调节，进行多级预警；根据7天的预警经验值确定预警等级，红色预警进行油状态评估，并向运维人员反馈。

4、作为本发明所述的换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法的一种优选方案，其中：所述配置传感器采集流变阀侧套管的温度和压力数据包括在流变阀侧套管处配置传感器，传感器包括一个压力传感器和两个温度传感器，温度传感器配置在管内和管外，测量套管的实时温度和管套所处环境温度，压力传感器测量油膨胀的压力。

5、作为本发明所述的换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法的一种优选方案，其中：所述通过动态调节机制进行调节包括根据温度、管套剩余寿命以及综合调节，温度调节函数表示为：

6、 ；

7、其中，是温度曲线的斜率，是当是最大值一半时的值，是最大温度；剩余寿命调节函数表示为：

8、 ；

9、其中，为正常运行状态的平均温度，为温度的标准偏差，为最大寿命；综合调节函数表示为：

10、 ；

11、系统根据当前温度和设备的剩余寿命进行动态调节。

12、作为本发明所述的换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法的一种优选方案，其中：所述动态调节包括当温度超过预设最大温度，系统识别环境温度和管套温度，当识别环境温度超过预设最大温度，则向运维人员发出天气高温黄色预警，暂停工作等待套管温度下降，当识别管套温度超过预设最大温度，视为内部油温过高，关闭当前流变阀进行自然散热降温，降温后存在膨胀问题视为套管存在质量问题或外部损坏，发出红色预警，提示运维人员进行替换，完成系统的温度调节后，重新计算温度调节函数；当识别套管剩余寿命低于预设值，发出红色预警，告知运维人员进行更换，更换套管后重新计算剩余寿命调节函数；当完成温度和剩余寿命的动态调节后，计算综合调节函数，进行多级预警。

13、作为本发明所述的换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法的一种优选方案，其中：所述进行多级预警包括对数据进行周期数据计算均值后计算当前状态的预警经验值，表示为：

14、；

15、其中，ti表示在数据采集周期内的套管实时温度，pi表示在数据采集周期内的油膨胀压力，t和p分别表示数据采集周期内的平均温度和平均压力，t表示采集周期，x表示单独一段管路空间坐标，表示油液质量参数，表示拉普拉斯算子，表示温度变化量，n表示离散点数量。

16、作为本发明所述的换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法的一种优选方案，其中：所述根据7天的预警经验值确定预警等级包括计算7天的预警经验值，去除最高值和最低值，计算平均预警经验值，当低于动态阈值的70%，识别不进行预警，不进行响应，当在动态阈值的70% - 85%之间，响应黄色预警，自动发送信息给监控界面，记录数据，当在动态阈值的85% - 95%之间，响应红色预警，切断换流变阀的电源进行散热并触发油密度计算模块。

17、作为本发明所述的换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法的一种优选方案，其中：所述红色预警进行油状态评估包括当红色预警触发时，系统自动计算油密度，评估运输油状态，表示为；

18、 ；

19、其中，表示油的密度，未油的质量，表示油的体积，表示油的热膨胀系数，表示油 的温度，表示参考温度；判断当前密度与注意级别为黄色预警状态的油密度，密度低于注意级别黄色预警状态的密度，视为绝缘油液存在过期膨胀问答题，发送流变阀前置管道位置至运维人员，进行油液替换，完成维修后生成预警解除报告；若密度高于注意级别黄色预警状态的密度，识别当前压力传感器采集的压力数据和注意级别黄色预警状态下的压力数据，若当前压力低于黄色预警状态下的压力，则不进行调节，若压力大于黄色预警状态下的压力，则发出禁止换流操作的预警。

20、本发明的另外一个目的是提供一种换流变阀侧套管油膨胀在线监测系统，其能通过计算温度和套管寿命的影响函数确定温度和寿命对膨胀的影响，解决了目前的流变阀侧套管油膨胀监测的未充分利用压力、温度和套管寿命判断膨胀的问题。

21、作为本发明所述的换流变阀侧套管油膨胀在线监测系统的一种优选方案，其中：包括数据采集模块，动态调节模块，预警模块；所述数据采集模块通过配置传感器采集流变阀侧套管的温度和压力数据；所述动态调节模块通过数据处理单元接收传感器数据进行数据处理，通过动态调节机制进行调节，进行多级预警；所述预警模块根据7天的预警经验值确定预警等级，红色预警进行油状态评估，并向运维人员反馈。

22、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法的步骤。

23、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法的步骤。

24、本发明的有益效果：本发明提供的换流变阀侧套管油膨胀在线监测方法通过温度和套管寿命进行分析，使判断结果更加精确。总体检测依据温度、压力以及套管剩余寿命，通过多种判断使判断结果更加科学。进行油状态评估，考虑套管夹层的绝缘油液的保质期问题，避免油液过度膨胀造成泄露发生为危险。动态调节机制能够根据当前的监测数据自适应地调整预警参数，显出提升了预先干预能力，避免出现问题后的调节，节约检测成本。本发明在精确性、安全性以及节约成本方面都取得更加良好的效果。