一种水冷系统渗漏监测方法与流程

1.本发明涉及高压直流输电换流阀冷却系统控制保护技术领域，具体为一种水冷系统渗漏监测方法。


背景技术：

2.晶闸管换流阀、igbt换流阀广泛应用于直流输电工程领域，换流阀内的可控硅元件在运行过程中产生很高的热量，需要通过循环冷却水将其产生的热量带出，经过外部散热系统进行热交换，使冷却水降温至合理范围并再次流回换流阀，形成冷却水的内循环系统。
3.内循环系统设置缓冲水箱用于缓冲冷却水水量变化带来的影响，并配置液位传感器将检测的冷却水的水量变化情况上送给阀冷系统控制保护装置。目前，传统的阀冷漏水检测方法存在处理数据量少、检测方式简单等问题，其漏水检测逻辑通常为短时液位下降越过限值报警，或在此基础上辅以温度补偿的方式来消除因水温变化造成的水量变化的影响，仅能发现较为严重的漏水情况，对于轻微渗水的情况则难以准确检测，且由于温度补偿的方式存在准确度不高的缺陷，极易导致误判报警。
4.随着近年来数字化换流站技术的发展，可收集并存储阀冷设备运行数月甚至一年内的运维数据用于设备运行状态评估，目前仍无有效的漏水监测方法来分析、处理上述海量数据。为弥补现有阀冷系统渗漏监测方法的不足，提升直流阀冷运维质量，提出一种水冷系统渗漏监测方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述和/或现有的阀冷系统监测设计中存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明其中的一个目的是提供一种水冷系统渗漏监测方法，其小波变换方法可以滤除受温度影响造成的液位波动，从而得到液位变化的趋势数据，能够有效准确地判定阀冷系统的渗漏情况，并且可以弥补现有技术在阀冷监测手段上的不足，提高阀冷系统的稳定性。
8.为达到上述效果，本发明提供如下技术方案：一种水冷系统渗漏监测方法，包括采集液位值变化数据，并构造尺度函数；利用小波变换将所述液位值变化数据分解为低阶高频分量和低阶低频分量；使用低阶低频分量重构高阶尺度函数；根据所述高阶尺度函数获取液位变化的趋势曲线，根据所述液位变化的趋势曲线监测是否渗漏。
9.作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述采集液位值变化数据，并构造包括：通过水位传感器获取n个液位变化数据，取整数j＝[log
2 n]，用j阶尺度函数表示：
[0010][0011]
其中，为液位数据第k个记录值；
[0012][0013]
其中，φ(x)为尺度函数表达式。
[0014]
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述利用小波变换将所述液位值变换数据分解为低阶高频分量和低阶低频分量，包括：使用小波变换函数ψ(x)对尺度函数fj(x)进行转换；对转换之后的fj(x)进行分解，得到一个低阶高频分量和一个低阶低频分量，并对所述低阶低频分量再次分解，之后每次对上一次分解得到的低阶低频分量进行分解都将得到一个低阶高频分量和一个低阶低频分量，一直分解j-i次，得到j-i个低频高阶分量以及一个最终低阶低频分量fi。
[0015]
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述使用小波变换函数ψ(x)对尺度函数fj(x)进行转换包括：所述小波变换函数ψ(x)的表达式为：
[0016]
ψ(x)＝φ(2x)-φ(2x-1)
[0017]
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述使用小波变换函数ψ(x)对尺度函数fj(x)进行转换还包括：所述尺度函数fj(x)经过转换得到：
[0018][0019]
其中，
[0020][0021][0022]
其中，为j阶尺度下的第2k个尺度系数，为j阶尺度下的第2k 1个尺度系数，k为对应阶数下的第k个值，为j-1阶尺度下的第k个尺度系数，为j-1阶尺度下的第k个小波系数。
[0023]
作为本发明所述的一种优选方案，其中：将经过转换得到的尺度函数fj(x)记为fj＝w
j-1
f
j-1
，并继续转换f
j-1
，直到分解到i阶，得到
[0024]fj
＝w
j-1
w
j-2
... wi fi[0025]
其中i＜j，w
j-1
、w
j-2
、...、wi为各阶高频分量，fi为i阶低频分量。
[0026]
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述i阶低频分量fi的表达式为：
[0027][0028]
其中，为i阶尺度下的第k个尺度系数。
[0029]
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述使用低阶低频分量重构高阶尺度函数包括：进行重构之后得到重构函数：
[0030][0031]
其中，为i阶尺度下的第k个尺度系数。
[0032]
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述重构函数进行简化得到：
[0033][0034][0035]
其中，为i 1阶尺度下的第l个尺度系数；
[0036]
对所述重构函数重复进行i 1至i 2、
…
、至j的升阶，从而得到fi在j阶的尺度函数。
[0037]
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述根据所述高阶尺度函数获取液位变化的趋势曲线，根据所述液位变化的趋势曲线及定值检测是否渗漏包括：所述从而得到fi在j阶的尺度函数，该尺度函数的表达式为：
[0038][0039]
其中，为j阶尺度下的第l个尺度系数；
[0040]
所述该尺度函数为液位变化的趋势曲线，记系数数据最大值为a
max
，其序号n
max
，最小值为a
min
，其序号n
min
，l为设定的渗漏定值，若a
max-a
min
＞l，且n
max
＜n
min
，则发出渗漏告警。
[0041]
本发明的有益效果：本发明通过小波变换方法可以滤除受温度影响造成的液位波动，从而得到液位变化的趋势数据，能够有效准确地判定阀冷系统的渗漏情况，并且可以弥补现有技术在阀冷漏水检测手段上的不足，提高阀冷系统的稳定性。
附图说明
[0042]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的
附图。其中：
[0043]
图1为本发明小波函数分解示意图。
[0044]
图2为本发明液位变化数据曲线图。
[0045]
图3为本发明尺度函数fi(x)在j阶的系数数据曲线图。
具体实施方式
[0046]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0047]
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，但是本发明还可以采用其他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推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0048]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0049]
实施例1
[0050]
参照图1～3，该实施例提供了一种水冷系统渗漏监测方法，包括：
[0051]
s1、采集液位值变化数据，并构造尺度函数：
[0052]
通过水位传感器获取n个液位变化数据，取整数j＝[log
2 n]＝12，用j阶尺度函数表示：
[0053][0054]
其中，为液位数据第k个记录值；
[0055][0056]
其中，φ(x)为尺度函数表达式。
[0057]
该阀冷系统中依次设置有通过管道连接并形成回路的主循环泵、换流阀、高位水箱或者缓冲水箱以及冷却箱，高位水箱或者缓冲水箱与主循环泵连接，高位水箱或者缓冲水箱内部设有水位传感器，定期记录液位值。
[0058]
s2、利用小波变换将液位值变化数据分解为低阶高频分量和低阶低频分量，舍去由温度变化引起的高频分量部分，对低频分量部分进行分解。
[0059]
s21、使用小波变换函数ψ(x)对尺度函数fj(x)进行转换：
[0060]
小波变换函数ψ(x)的表达式为：
[0061]
ψ(x)＝φ(2x)-φ(2x-1)
[0062]
尺度函数fj(x)经过转换得到：
[0063]
[0064]
其中，
[0065][0066][0067]
其中，为j阶尺度下的第2k个尺度系数，为j阶尺度下的第2k 1个尺度系数，k为对应阶数下的第k个值，为j-1阶尺度下的第k个尺度系数，为j-1阶尺度下的第k个小波系数。
[0068]
s22、对转换之后的fj(x)进行分解，得到一个低阶高频分量和一个低阶低频分量，并对低阶低频分量再次分解，之后每次对上一次分解得到的低阶低频分量进行分解都将得到一个低阶高频分量和一个低阶低频分量，一直分解j-i次，得到j-i个低频高阶分量以及一个最终低阶低频分量fi；
[0069]
将经过转换得到的尺度函数fj(x)记为fj＝w
j-1
f
j-1
，并继续转换f
j-1
，直到分解到i阶，得到
[0070]fj
＝w
j-1
w
j-2
... wi fi[0071]
其中i＜j，w
j-1
、w
j-2
、...、wi为各阶高频分量，fi为i阶低频分量，i阶低频分量fi的表达式为：
[0072][0073]
其中，为i阶尺度下的第k个尺度系数。
[0074]
s3、使用低阶低频分量重构高阶尺度函数：
[0075]
进行重构之后得到重构函数：
[0076][0077]
其中，为i阶尺度下的第k个尺度系数；只有在阶数尺度下的系数才可用，其他阶数仅是i阶下的尺度系数。
[0078]
重构函数进行简化得到：
[0079][0080][0081]
上述的重构过程是i到i 1阶，其中，为i 1阶尺度下的第l个尺度系数；
[0082]
对重构函数重复进行i 1至i 2、
…
、至j的升阶，从而得到fi在j阶的尺度函数，重构升阶是为了将分解得到的低频分量恢复到与原始数据相同的尺度下，将i尺度下的函数通过重构升高一层i 1依次类推直至j阶，将不同尺度下的都重构到j阶，和原始数据函数保持一致便于进行数据分析，本文中只描述了从i到i 1，从i 1到i 2至j即为重复升阶的过程，即为该算法的循环。
[0083]
重构主要通过φ函数和ψ函数的性质来实现，但是这里只用到了低频分量重构，因此只用到φ函数性质。
[0084]
s4、根据高阶尺度函数获取液位变化得趋势曲线，根据液位变化得趋势曲线监测是否渗漏：
[0085]
得到fi在j阶的尺度函数的表达式为：
[0086][0087]
其中，为j阶尺度下的第l个尺度系数；
[0088]
该尺度函数为液位变化的趋势曲线，记系数数据最大值为a
max
，其序号n
max
，最小值为a
min
，其序号n
min
，l为设定的渗漏定值，若a
max-a
min
＞l，且n
max
＜n
min
，则发出渗漏告警。将记录的液位数据通过小波变换分解滤除数据中受温度影响造成的波动数据，提取液位变化趋势数据，再将趋势数据进行重构，利用重构的趋势数据来判断渗漏情况，渗漏定值可以根据不同密闭式阀冷系统中各个部件泄漏量和消耗量累加计算得出，比如主泵循环泵机封的渗漏量，此渗漏量远小于日常液位波动数值，通过长期数据累计得到。
[0089]
本实施例中，如图2，通过水位传感器获取4320个液位变化数据，取整数j＝[log
2 n]＝12，当取i＝4时，fi(x)在j阶的尺度函数的系数数据曲线图如图3，可以知道，最大值a
max
为47.22，其序号n
max
＝0，最小值为a
min
为38.32，其序号n
min
＝4096，设定的渗漏定值为l＝3，此时判定a
max-a
min
＞l，且n
max
＜n
min
(8.9＞3，且0＜4096)进而发出渗漏告警。
[0090]
对比图2和图3可知，原始液位数据波动较大，无法准确判定系统渗漏情况，如图2中的(711，49.9)、(846，41.3)两个数据点差值达8.6，通过本发明的方法得到的图3数据可以简单方便地判定出系统渗漏情况，且在实际应用中，还可以选择适当的判断周期，及时发出报警信息，进而可以较早的发现系统故障，如在图3中的(1536，42.86)时刻，已经满足系统的渗漏判断条件。
[0091]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。