换流阀漏水检测器及其检测方法与流程

1.本发明涉及高压直流输电技术领域，特别是涉及换流阀漏水检测器及其检测方法。


背景技术：

2.随着高压直流输电的快速发展，换流阀的发展也备受关注，换流阀是高压直流输电系统中的关键设备之一，其工作运行的可靠性直接影响直流输电系统的工作稳定性。通常，换流阀内部冷却方式采用水冷，但水冷却系统普遍具有复杂的水路和大量的水管接头，长期的运行过程中，存在较大的漏水风险，一旦阀塔出现漏水，包含电气元件在内的产品零部件性能会受到很大的影响，对系统安全产生极大的威胁，因此，需要设置漏水检测装置来实现对水冷却系统的漏水故障进行监护。漏水检测器通常安装在底屏蔽处，用于监测换流阀阀塔是否有冷却水泄露的状况。
3.传统技术中，漏水检测器不具有光信号准直功能，影响光功率的传输，从而发生漏水检测误报故障，影响换流阀安全稳定运行，导致检测稳定性低下；同时之前的漏水检测器不具备在线更换故障光纤的功能，若光传输通路发生故障，则只能停电进行更换，运维成本较大。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对换流阀漏水检测器的不能实现在线更换故障光纤的问题，提供一种换流阀漏水检测器及其检测方法。
5.一种换流阀漏水检测器，包括：
6.光纤适配器,设有至少一个备用通道，所述备用通道在换流阀运行过程中在线接入；
7.遮光体，贯穿所述光纤适配器，所述遮光体开设有透光孔；
8.光纤连接器，固接在所述光纤适配器的内部，两个所述光纤连接器同轴且对称的设置在所述遮光体的两侧，所述光纤连接器对应所述透光孔的位置开设插孔，两所述插孔内分别穿设触发光纤和回报光纤；所述遮光体随蓄水槽内水量的变化上下浮动，使所述透光孔的位置与所述插孔的位置相对变化；
9.准直体，设于所述插孔靠近所述遮光体的端口处；以及
10.控阀，分别与所述触发光纤和所述回报光纤信号连接。
11.在其中一个实施例中，所述遮光体的底端固接有浮动体，所述浮动体带动所述遮光体上下浮动。
12.在其中一个实施例中，所述遮光体为光栅。
13.在其中一个实施例中，同轴且对称设置在所述遮光体两侧的两个所述光纤连接器形成一个连接子集，所述连接子集至少设置有四个。
14.在其中一个实施例中，所述光纤适配器至少设置有三个主用通道，所述主用通道
两侧分别穿设所述触发光纤和所述回报光纤。
15.本技术还提供了一种换流阀漏水检测器的检测方法，应用于上述的换流阀漏水检测器，包括：
16.控阀发射n组触发信号；
17.遮光体随蓄水槽水位的变化上下浮动，遮光体的位置与光纤连接器的位置相对变化，以允许或阻止触发信号穿过遮光体形成回报信号；
18.控阀接收回报信号并通过回报信号的数量判断漏水状态。
19.在其中一个实施例中，控阀判断漏水状态的步骤包括
20.控阀至多收集n-2组回报信号，判定换流阀发生漏水；
21.控阀收集n组或n-1组回报信号，判定换流阀未发生漏水。
22.在其中一个实施例中，控阀接收回报信号的步骤包括回报光纤通过准直体接收贯穿遮光体的回报信号并反馈回控阀。
23.在其中一个实施例中，允许或阻止触发信号穿过遮光体形成回报信号的步骤包括
24.换流阀未漏水时，浮动体静止，透光孔与插孔处于同一直线上，触发信号贯穿遮光体的透光孔并耦合形成回报信号；
25.换流阀漏水时，浮动体带动遮光体向上浮动，透光孔与插孔不处于同一直线上，遮光体遮挡或反射触发信号，触发信号未能贯穿遮光体的透光孔，且不能耦合形成回报信号。
26.在其中一个实施例中，控阀发送n组触发信号的步骤包括控阀发送触发信号至触发光纤，触发光纤通过准直体发射触发信号。
27.在其中一个实施例中，在控阀发送触发信号至多个触发光纤前，还包括预设触发信号的信号数据和预设触发信号的信号强度的步骤。
28.本技术提供的换流阀漏水检测器及其检测方法，至少具有以下有益效果：本技术的换流阀漏水检测器上设置有准直体，准直体可聚合触发光纤处发出的触发信号，并可实现与回报光纤之间较高的耦合效率。一个准直体可将发散光束变为平行光束，平行光束到达另一准直器后耦合进入回报光纤，可以大大提高与回报光纤之间的入射效率，从而提高漏水检测光信号的可靠性。此外，本技术还设置有备用通道，提前将光纤连接器预安装在漏水检测装置内，若其中之一通道发生故障，无需停电进入换流阀阀塔进行更换，可以实现不停运在线更换的功能。
29.本技术设置有冗余通道结构，多通道告警机制，避免单通道故障所造成的漏水检测误报情况。
附图说明
30.图1为一实施例中换流阀漏水检测器的结构示意图；
31.图2为一实施例中换流阀漏水检测器的光纤适配器的结构示意图；
32.图3为一实施例中换流阀漏水检测器的漏水检测准直光学原理图；
33.图4为一实施例中换流阀漏水检测器的检测方法的流程图；
34.附图标记说明：
35.10、换流阀漏水检测器；100、光纤适配器；110、壳体；120、主用通道；130、备用通道；200、遮光体；210、透光孔；300、光纤连接器；310、插孔；400、准直体；410、第一准直件；
420、第二准直件；500、触发光纤；600、回报光纤；700、控阀；800、浮动体；900、蓄水槽。
具体实施方式
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
42.参阅图1及图2，一种换流阀漏水检测器10，其整体设置在换流阀的蓄水槽900内，蓄水槽900内预先倒入一定水量至测试水位。换流阀漏水检测器10包括：光纤适配器100、遮光体200、光纤连接器300、准直体400。遮光体200贯穿光纤适配器100并相对光纤适配器100上下浮动，遮光体200开设有透光孔210；光纤连接器300固接在光纤适配器100内部，两个光纤连接器300同轴且对称地设置在遮光体200的两侧，光纤连接器300对应透光孔210的位置开设插孔310，两插孔310内分别穿设触发光纤500和回报光纤600，遮光体200随蓄水槽900内水量的变化上下浮动，使透光孔210的位置与插孔310的位置相对变化；准直体400设于插孔310靠近遮光体200的端口处。本技术设计准直体400提高光信号的对准度，提高光信号传
输可靠性及稳定性。此外，本技术还设置有备用通道130，提前将光纤连接器300预安装在漏水检测装置内，若其中之一主用通道120发生故障，无需停电进入换流阀阀塔进行更换，可以实现不停运在线更换的功能。
43.在其中一个实施例中，遮光体200被设置为光栅，遮光体200沿光纤适配器100的竖向中轴线位置上下穿出，遮光体200的底端固接有浮动体800，浮动体800带动遮光体200上下浮动，浮动体800具体可设置为浮子等工作重量轻盈的部件，易于上浮，避免由于重量过重而无法上浮的情况，遮光体200上设置有透光孔210，当触发光纤500发射的触发信号可贯穿透光孔210时，即可形成回报信号并由回报光纤600接收。在设置透光孔210时应尽量将其直径减小，当透光孔210的直径做小时，光信号可通过透光孔210的面积减小，当光信号通过透光孔210时就需要两者之间更精确的配合角度，提高了遮光体200传递光信号的精确程度，提高了漏水检测器的检测准确性。
44.在其中一个实施例中，两个同轴且对称设置在遮光体200两侧的光纤连接器300形成一个连接子集，任一连接子集的两个光纤连接器300的插孔310同轴设置，连接子集内一个光纤连接器300的插孔310内穿设有触发光纤500，连接子集内另外一个光纤连接器300的插孔310内设置回报光纤600，触发光纤500和回报光纤600均信号连接的控阀700，以形成整体的光信号回路。连接子集至少设置有四组，各组的连接子集之间均匀排布，其具体数量可依据需要进行设置，四组以上的连接子集构成了冗余式的结构设计，在换流阀漏水检测器10检测是否漏水时可通过多组的数据进行判断，当两组以上的数据出现异常时可判定阀体漏水，相较单组数据的方式，本技术提高了检测的准确性。
45.参阅图3，准直体400设置在光纤连接器300靠近遮光体200的插孔310端口处，靠近触发光纤500的准直体400称为第一准直件410，靠近回报光纤600的准直体400称为第二准直件420。设置准直体400对光信号进行准直对焦，确保控阀700发至漏水检测器的光信号最大限度地返回至控阀700，提高光信号可靠性。在任一连接子集内，第一准直件410和第二准直件420应同轴设置，保证光信号的发送和传输，如触发光纤500与回报光纤600之间无准直结构，则由于光信号从触发光纤500射出时为发散光束，与回报光纤600的耦合效率较低。第一准直件410将发散光束变为平行光束，平行光束到达第二准直件420后耦合进入回报光纤600，可以大大提高与回报光纤600之间的入射效率，从而提高漏水检测光信号的可靠性。
46.在其中一个实施例中，光纤适配器100包括壳体110，壳体110的内部设置有卡槽，光纤连接器300的外周设有与壳体110的卡槽对应的卡扣，卡槽与卡扣固接，此处对卡槽与卡扣的形状及尺寸等参数均不做限制，现有技术中存在的卡槽及卡扣形式，均可应用于本技术。光纤适配器100对光纤连接器300进行可靠固定，并对光纤连接器300进行限位，本技术所涉及的漏水检测器光纤连接器300固定装置，可以对光纤连接器300进行牢固安装，不易松动，避免换流阀运行过程中长期振动造成光纤连接器300的脱落，保证了换流阀漏水检测器10运行时的整体稳定性，大大提高了换流阀漏水检测可靠性。
47.在另外一个实施例中，光纤适配器100包括壳体110，壳体110呈长盒形，壳体110的内部设置有卡扣，光纤连接器300的外周设有与壳体110的卡扣对应的卡槽，卡槽与卡扣固接；光纤适配器100对光纤连接器300进行可靠固定，并对光纤连接器300进行限位，保证了换流阀漏水检测器10运行时的整体稳定性。
48.在其中一个实施例中，光纤适配器100和光纤连接器300之间的间隙处可设置弹性
件，例如，弹簧、橡胶板或者泡沫板等，由于光纤适配器100的内部设置有光学部件，其工作的精确性较高，故需避免光纤适配器100的内部受到过大外力影响，在设置弹性件后，可减小光纤适配器100内部光学部件受外力的影响，避免产生检测精度下降、甚至造成内部结构损坏的情况发生。
49.在其中一个实施例中，光纤适配器100的壳体110两侧沿径向至少设置有三个主用通道120，主用通道120连通至壳体110内部，各主用通道120依次与各连接子集对应，主用通道120具有出线口及入线口，出线口及入线口分别位于壳体110的两侧，触发光纤500通过出线口插入对应的插孔310内，回报光纤600通过入线口插入对应的插孔310内，主用通道120的冗余结构，避免单个通道故障所造成的漏水检测误报，以三个主用通道120为例，正常运行时三个主用通道120均工作，若其中一个通道发生信号变化，则不认为是漏水检测告警，只有当三个通道中至少两个通道信号发生变化时，才认为是漏水检测告警。此外，光纤适配器100还设置有至少一个备用通道130，备用通道130的尺寸规格均匀主用通道120相同，备用通道130内同样穿设触发光纤500和回报光纤600，并且该处的触发光纤500和回报光纤600同样连接光纤连接器300，备用通道130的设置可实现备用光纤不停运在线更换功能，同样以三个主用通道120为例，若三个主用通道120未发生故障时，控阀700处不连接备用通道130的触发光纤500和回报光纤600，此时备用通道130不介入使用，其处于空置状态，若三个主用通道120其中之一发生故障时，控阀700处连接备用通道130的触发光纤500和回报光纤600，则可以直接将控阀700处的连接口更换为备用光纤，启用备用通道130，无需将换流阀阀塔进行停电处理，无需操作人员进入场所内即可实现在线更换，进而实现快速更换的效果，节约工时。作为优选的是，连接子集的设置数量等于主用通道120与备用通道130设置数量之和，避免造成过多通道的设置，增加闲置部件，造成资源的浪费。
50.在其中一个实施例中，控阀700分别与触发光纤500和回报光纤600信号连接，开启控阀700，控阀700可发射触发信号至多个触发光纤500处，触发光纤500辐射触发信号穿过遮光体200的透光孔210处并形成回报信号，多个回报信号通过回报光纤600传输回控阀700处，控阀700可通过回报信号的数量来判断阀体是否发生漏水。
51.在其中一个实施例中，控阀700电性连接有警报装置，警报装置可设置为高亮度的跑马灯或是高频的蜂鸣器等，当检测器发生漏水情况时，跑马灯或是蜂鸣器可及时警示操作人员进行检修。
52.在其中一个实施例中，报警装置还可以设置为电子提示屏幕，在电子提示屏幕上可显示检测器各通道的连接情况，方便操作人员进行检测器的运行检测，同时，在检测器发生漏水时，显示漏水信号，方便操作人员进行检修，提高了排查的效率。
53.参阅图3及图4，本技术还提供了一种换流阀漏水检测器10的检测方法，应用于上述的换流阀漏水检测器10，包括如下步骤：
54.s100、控阀700发射n组触发信号,其中n的数量大于或等于三组；
55.s200、遮光体200随蓄水槽900水位的变化上下浮动，遮光体200的位置与光纤连接器300的位置相对变化，以允许或阻止触发信号穿过遮光体形成回报信号；
56.s300、控阀700接收回报信号并通过回报信号的数量判断漏水状态。
57.在其中一个实施例中，在控阀700发送n组触发信号的步骤s100之前，还包括预设触发信号的信号数据和预设触发信号的信号强度的步骤，在该步骤中设置合理的信号数据
和信号强度保证在触发信号辐射通过透光孔210时，信号的衰减保持在许用范围之内，确保在可生成回报信号的状态下，回报信号被控阀700顺利接收。
58.在其中一个实施例中，控阀700发送n组触发信号的步骤s100包括控阀700发送触发信号至触发光纤500，触发光纤500通过准直体400的第一准直件410发射触发信号的步骤，此处需注意控阀700与触发光纤500连接的牢靠性，避免误测。
59.在其中一个实施例中，允许或阻止触发信号穿过遮光体形成回报信号的步骤包括
60.s210、换流阀漏水时,未生成回报信号，浮动体800带动遮光体200向上浮动，触发信号未能贯穿遮光体200的透光孔210，不能耦合形成回报信号，在该种情况时，换流阀不存在漏水状况，蓄水槽900内未有液面上升状况，浮动体800以及遮光体200保持静止，此时，透光孔210与插孔310的位置处于同一直线上，触发光纤500处的触发信号贯穿透光孔210形成回报信号；
61.s220、换流阀未漏水时生成回报信号，浮动体800静止，触发信号贯穿遮光体200的透光孔210耦合形成回报信号，在该种情况时，漏水点处的漏液被导流至阀体的蓄水槽900内，随着漏液的增加，浮动体800带动遮光体200向上浮动，遮光体200的透光孔210的位置相对光纤连接器300的插孔310向上移动，此时，透光孔210与插孔310的位置并不处于同一直线上，触发光纤500处的触发信号不能贯穿透光孔210耦合形成回报信号，而是被遮光体200的其余部分所遮挡或反射。
62.在其中一个实施例中，控阀700接收回报信号的步骤包括回报光纤600通过准直体400接收贯穿遮光体200的回报信号并反馈回控阀700，此处需注意控阀700与回报光纤600连接的牢靠性，避免误测。
63.在其中一个实施例中，控阀700判断漏水状态的步骤包括
64.s310、控阀700至多收集有n-2组回报信号，判定为换流阀发生漏水。在该种情况时，两组及以上的回报信号未能传输回控阀700处，排除了单一信号检测可能出现误检的状况。
65.s320、控阀700收集n组或n-1组回报信号，判定为换流阀未发生漏水。在该种情况时，各部件保持相对的静止，所有产生的回报信号均可被控阀700接收。此外还可能存在仅有一组回报信号不能被收集时的特殊状况，此状况可由换流阀正常的机械振动或外部突发外力所引起，实际的换流阀并未发生漏水状况，故该状态也被判定为换流阀未发生漏水，避免发生错误的检测。
66.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
67.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。