一种换流阀冷却系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种换流阀冷却系统及其控制方法。


背景技术：

2.随着全球能源互联网建设的不断推进，直流输电技术凭借其突出优势，在输电领域的应用越来越大。换流阀作为直流输电工程中的核心设备，在交直流转换过程中会产生较大的热量，阀冷却系统作为换流阀热量输送的关键设备，对换流阀的安全稳定运行起到关键性的作用。但是根据高压直流专业技术总结报告统计显示，因阀冷却系统直接导致直流非计划停运次数约占总数的30％以上，表明阀冷却设备成为影响直流系统安全可靠运行的最大风险之一。
3.另外，随着近年来功率半导体技术的飞速发展，换流阀的耐压水平、输送容量不断提升，换流阀在交直流转换过程中的损耗也在不断提高，进而对阀冷却系统的换热能力及可靠性提出了更高的要求。传统的一套换流阀对应一套阀冷却系统已经不能满足换流阀的工作要求。
4.为解决单套阀冷系统系统可靠性降低、换热容量小的问题，目前采用的方式是通过设置完全相同且独立的两套阀冷却系统对一套换流阀进行散热，一套阀冷却系统对应输送换流阀一半的发热量。但是采用上述方式仍然存在以下问题：
5.(1)两套阀冷却系统相互独立，单套阀冷系统故障，换流阀既停运，未能提升阀冷却系统的可靠性。
6.(2)当一套阀冷系统出现故障，另一套阀冷系统需要被迫停运或空载运行，二者之间没有互补功能。


技术实现要素：

7.基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种换流阀冷却系统及其控制方法，通过将两套阀冷却装置的阀厅管路相互连通，利用电动开关阀将其物理隔离，从而使得两套阀冷却装置可以互补切换工作，避免单套阀冷系统故障引起的换流阀跳闸事件，达到提高阀冷却系统可靠性的目的，提高了换流阀系统的可用率。
8.为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种换流阀冷却系统，包括第一换流阀冷却装置、第二换流阀冷却装置、换流阀装置、第一阀厅管路和第二阀厅管路；其中，
9.第一换流阀冷却装置和第二换流阀冷却装置相同；
10.所述第一换流阀冷却装置通过第一进出阀电动开关阀装置与第一阀厅管路的一端连接；
11.所述第二换流阀冷却装置通过第二进出阀电动开关阀装置与第二阀厅管路的一端连接；
12.所述第一阀厅管路和第二阀厅管路的另一端通过隔离电动开关阀装置连接。
13.进一步的，所述第一换流阀冷却装置和第二换流阀冷却装置均包括主循环泵、冷
却器、去离子装置、稳压装置、补水罐、补水泵和氮气瓶。
14.进一步的，所述换流阀装置包括2n个桥臂，n为自然数且n≥1。
15.进一步的，所述第一进出阀电动开关阀装置包括第一进阀电动开关阀和第一出阀电动开关阀；所述第二进出阀电动开关阀装置包括第二进阀电动开关阀和第二出阀电动开关阀。
16.进一步的，所述隔离电动开关阀装置包括第一隔离电动开关阀和第二隔离电动开关阀。
17.进一步的，所述第一阀厅管路包括第一进阀阀厅管路和第一出阀阀厅管路；所述第二阀厅管路包括第二进阀阀厅管路和第二出阀阀厅管路。
18.进一步的，所述第一换流阀冷却装置通过第一进阀电动开关阀连接第一进阀阀厅管路的一端；所述第一换流阀冷却装置通过第一出阀电动开关阀连接第一出阀阀厅管路的一端；
19.所述第二换流阀冷却装置通过第二进阀电动开关阀连接第二进阀阀厅管路的一端；所述第二换流阀冷却装置通过第二出阀电动开关阀连接第一出阀阀厅管路的一端。
20.进一步的，所述第一进阀阀厅管路和第二进阀阀厅管路的另一端通过第一隔离电动开关阀连接；所述第一出阀阀厅管路和第二出阀阀厅管路的另一端通过第二隔离电动开关阀连接。
21.根据本发明的第二个方面，提供了一种如本发明第一个方面所述的换流阀冷却系统的控制方法，包括步骤：
22.通过调节第一进出阀电动开关阀装置、第二进出阀电动开关阀装置、以及隔离电动开关阀装置中各电动开关阀的开闭，使得该冷却系统运行于不同的工作模式下；
23.所述工作模式包括正常模式、第一换流阀冷却装置故障模式和第二换流阀冷却装置故障模式。
24.进一步的，所述通过调节第一进出阀电动开关阀装置、第二进出阀电动开关阀装置、以及隔离电动开关阀装置中各电动开关阀的开闭，使得该冷却系统运行于不同的工作模式下包括：
25.开通第一进阀电动开关阀、第一出阀电动开关阀、第二进阀电动开关阀和第二出阀电动开关阀，关闭第一隔离电动开关阀和第二隔离电动开关阀，使得系统运行于正常模式；
26.开通第二进阀电动开关阀、第二出阀电动开关阀、第一隔离电动开关阀和第二隔离电动开关阀，关闭第一进阀电动开关阀和第一出阀电动开关阀，使得系统运行于第一换流阀冷却装置故障模式；
27.开通第一进阀电动开关阀、第一出阀电动开关阀、第一隔离电动开关阀和第二隔离电动开关阀，关闭第二进阀电动开关阀和第二出阀电动开关阀，使得系统运行于第二换流阀冷却装置故障模式。
28.综上所述，本发明提供了一种换流阀冷却系统及其控制方法，该冷却系统中包括两套相同的换流阀冷却装置，通过将两套换流阀冷却装置的阀厅管路相互连通，并利用电动开关阀将其物理隔离，当一套换流阀冷却装置因故障需要退出运行时，电动开关阀门打开，另外一套换流阀冷却装置的冷却介质进入故障冷却装置的阀厅管路中，可补充其冷却
功能，此时换流阀不会闭锁，仍可保持一定功率运行，避免单套换流阀冷却装置故障引起的换流阀跳闸事件，最终达到提高换流阀冷却系统可靠性的目的，提高了换流阀系统的可用率。
29.本发明相对于现有技术具有如下有益的技术效果：
30.(1)与一套换流阀对应一套阀冷却系统的方案相比，该换流阀冷却系统具有互补的功能，可保证单套换流阀冷却装置因故障需要退出运行时，另一套换流阀冷却装置及时补充，不会造成换流阀停运，具有可靠性高、结构简单、操作方便的特点；
31.(2)两套换流阀冷却装置之间的物理隔离采用电动开关阀设计，具备状态监测功能，当发生故障时，可及时上送报警信息，提醒运维人员及时处理；
32.(3)两套换流阀冷却装置之间的互补切换采用远程控制，无需人员手动操作，为换流阀装置的连续运行提供条件。
附图说明
33.图1是本发明换流阀冷却系统的构成框图。
具体实施方式
34.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。
35.下面将结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种换流阀冷却系统，该系统的构成框图如图1所示，包括第一换流阀冷却装置、第二换流阀冷却装置、换流阀装置8、第一阀厅管路和第二阀厅管路。其中，第一换流阀冷却装置和第二换流阀冷却装置相同，均包括主循环泵1、室外冷却器2、去离子装置3、稳压装置4、补水罐6、补水泵5和氮气瓶7。换流阀装置8包括2n个桥臂，n为自然数且n≥1，在本实施例中，换流阀装置8包括6个桥臂，分为上桥臂桥臂1、桥臂2和桥臂3，以及下桥臂桥臂4、桥臂5和桥臂6。
36.换流阀装置8在交直流转换时会产生大量的热，热量通过热传导的方式传递给冷却水，其中上桥臂桥臂1-3的冷却水在第一换流阀冷却装置主循环泵1的驱动下进入室外冷却器2冷却，冷却水降温后由主循环泵1再送至换流阀装置8，如此周而复始循环。下桥臂桥臂4-6的冷却水在第二换流阀冷却装置主循环泵1的驱动下进入室外冷却器冷却2，冷却水降温后由主循环泵1再送至换流阀装置8，如此周而复始循环。换流阀冷却装置还设置有去离子装置3、稳压装置4和补水罐6，以保证换流阀冷却装置的正常稳定运行。
37.所述第一换流阀冷却装置通过第一进出阀电动开关阀装置与第一阀厅管路的一端连接；所述第二换流阀冷却装置通过第二进出阀电动开关阀装置与第二阀厅管路的一端连接；所述第一阀厅管路和第二阀厅管路的另一端通过隔离电动开关阀装置连接。其中，第一进出阀电动开关阀装置包括第一进阀电动开关阀9和第一出阀电动开关阀10；所述第二进出阀电动开关阀装置包括第二进阀电动开关阀13和第二出阀电动开关阀14；所述隔离电动开关阀装置包括第一隔离电动开关阀11和第二隔离电动开关阀12。所述第一阀厅管路包
括第一进阀阀厅管路和第一出阀阀厅管路；所述第二阀厅管路包括第二进阀阀厅管路和第二出阀阀厅管路。第一换流阀冷却装置通过第一进阀电动开关阀9连接第一进阀阀厅管路的一端；所述第一换流阀冷却装置通过第一出阀电动开关阀10连接第一出阀阀厅管路的一端；第二换流阀冷却装置通过第二进阀电动开关阀13连接第二进阀阀厅管路的一端；所述第二换流阀冷却装置通过第二出阀电动开关阀14连接第一出阀阀厅管路的一端。第一进阀阀厅管路和第二进阀阀厅管路的另一端通过第一隔离电动开关阀11连接；第一出阀阀厅管路和第二出阀阀厅管路的另一端通过第二隔离电动开关阀12连接。本实施例提供的换流阀冷却系统可根据两套换流阀冷却装置的状态，通过调节各个电动开关阀9-14，快速灵活地实现正常模式、第一换流阀冷却装置故障模式、第二换流阀冷却装置故障模式的切换，并能够保证换流阀装置仍可保持一定功率运行。
38.根据本发明的第二个实施例，提供了一种如本发明第一个实施例所述的换流阀冷却系统的控制方法，包括如下步骤：
39.通过调节第一进出阀电动开关阀装置、第二进出阀电动开关阀装置、以及隔离电动开关阀装置中各电动开关阀的开闭，使得该冷却系统运行于不同的工作模式下；
40.所述工作模式包括正常模式、第一换流阀冷却装置故障模式和第二换流阀冷却装置故障模式。
41.进一步的，所述通过调节第一进出阀电动开关阀装置、第二进出阀电动开关阀装置、以及隔离电动开关阀装置中各电动开关阀的开闭，使得该冷却系统运行于不同的工作模式下包括：
42.开通第一进阀电动开关阀9、第一出阀电动开关阀10、第二进阀电动开关阀13和第二出阀电动开关阀14，关闭第一隔离电动开关阀11和第二隔离电动开关阀12，使得系统运行于正常模式。当第一换流阀冷却装置和第二换流阀冷却装置均正常时，系统在正常模式下运行，此时两套换流阀冷却装置处于完全独立状态，每套换流阀冷却装置均发挥最大的换热能力对换流阀装置进行散热，保证换流阀装置在各种工况下均能够得到充分的冷却。
43.开通第二进阀电动开关阀13、第二出阀电动开关阀14、第一隔离电动开关阀11和第二隔离电动开关阀12，关闭第一进阀电动开关阀9和第一出阀电动开关阀10，使得系统运行于第一换流阀冷却装置故障模式。当第一换流阀冷却装置出现故障需要停运检修时，此时，第二换流阀冷却装置的冷却水通过两套换流阀冷却装置相连的阀厅管路进入上桥臂桥臂1-3内，对上桥臂桥臂1-3进行冷却，使换流阀装置仍可保持一定功率保持运行，提高了阀冷系统的可靠性，提升了换流阀的可用率。
44.开通第一进阀电动开关阀9、第一出阀电动开关阀10、第一隔离电动开关阀11和第二隔离电动开关阀12，关闭第二进阀电动开关阀13和第二出阀电动开关阀14，使得系统运行于第二换流阀冷却装置故障模式。当第二换流阀冷却装置出现故障需要停运检修时，此时，第一换流阀冷却装置的冷却水通过两套换流阀冷却装置相连的阀厅管路进入下桥臂桥臂4-6内，对下桥臂桥臂4-6进行冷却，使换流阀装置仍可保持一定功率保持运行，提高了阀冷系统的可靠性，提升了换流阀的可用率。
45.综上所述，本发明涉及一种换流阀冷却系统及其控制方法，该冷却系统中包括两套相同的换流阀冷却装置，通过将两套换流阀冷却装置的阀厅管路相互连通，并利用电动开关阀将其物理隔离，当一套换流阀冷却装置因故障需要退出运行时，电动开关阀门打开，
另外一套换流阀冷却装置的冷却介质进入故障冷却装置的阀厅管路中，可补充其冷却功能，此时换流阀不会闭锁，仍可保持一定功率运行，避免单套换流阀冷却装置故障引起的换流阀跳闸事件，最终达到提高换流阀冷却系统可靠性的目的，提高了换流阀系统的可用率。
46.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
47.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
48.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
49.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
50.最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。