一种换流站供水管道漏水检测方案

一种换流站供水管道漏水检测方案

普朝健 1杨家凯 2杨杰 3晏庆丰 4

云南电网有限责任公司楚雄供电局变电运行所 1 2 4 云南电网有限责任公司玉溪供电局变电运行所 3

摘要：本文针对±500 kV永仁换流站生产、生活供水管道在日常工作中因管道老化、外力破坏或其他原因导致管道泄露，设计一种漏水检测方案，以便在日常抽水过程中能够及时发现管道漏水，减少水资源浪费，同时也避免因外冷水不足而导致换流阀冷却效果不佳，导致高压直流输电系统跳闸，从而引发更严重的电力事故事件。

关键字：泄漏；检测；直流输电系统；方案

A leakage detection scheme of water supply pipeline in converter station

Abstract: This paper aims at ±500 kV in the daily work of the production and living water supply pipeline of Yongren converter station, a leakage detection scheme is designed to detect the leakage of the pipeline in time in order to reduce the waste of water resources and avoid the poor cooling effect of the converter valve due to the lack of external cold water, which results in the high-voltage DC transmission system Unified trip, which leads to more serious power acciden。

Key words: Leak ；Testing；HVDC system；Programme

0 前言

换流站的换流阀在运行中会产生大量热量，为保证换流阀在良好的工况下安全稳定运行，阀冷系统需24小时不间断连续运行。永仁换流站的阀冷系统由外冷系统和内冷系统组成，其中外冷系统采用的是水冷方式，主要作用是将内冷水冷却。永仁换流站的外冷水是从猛虎乡尼白租水库通过输送管道抽到站内的，输送管道不但距离较远，且沿途经过农田、村庄、乡间道路，路况较为复杂，存在管道老化、人为破坏等其他原因导致管道漏水的情况。一旦管道破坏出现漏水现象，抽水效率将大大下降，严重时将导致外冷水不足，无法冷却内冷水，使换流阀温度不能及时降低，造成直流闭锁，威胁电网安全运行。为了实时掌握抽水管道的运行工况，及时发现管道漏水，需设计一种输送管道漏液检测装置。

1 漏水检测方案

1.1电路设计及组成部分说明

为了达到能够实时监测供水管道的运行工况的目的，需设计一种由变送器、继电器、电阻、发光二极管、PLC等元器件组成的电路，如图1所示。

图1 供水管道漏水检测工作原理图

表1 图1中对应符号释义

图1所示的供水管道泄漏报警装置，包括入口变送器，出口变送器，入口流量计，出口流量计，电流频率转换器，电流变送器，PLC 控制器，第一手机信号发送模块，第二手机信号发送模块，第一单片机数字式电压继电器，第二单片机数字式电压继电器，时间继电器，485转换器，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第一发光二极管，第二发光二极管，第三发光二极管、第四发光二极管及24 V电源。入口变送器及入口流量计设置于供水管道的输入端，出口变送器及出口流量计设置于输送管道的输出端；入口变送器的信号输出通过电流频率转换器与电流变送器的输入端电连接，电流变送器输出端的正极分别与第一单片机数字式电压继电器输入端的正极及第二单片机数字式电压继电器输入端的正极连接；电流变送器输出端的负极及出口变送器的负极分别与第一单片机数字式电压继电器输入端的负极连接；出口变送器的正极与第二单片机数字式电压继电器输入端的负极连接；第一电阻及第一发光二极管与24 V电源串联构成电源指示回路；第二电阻、第二发光二极管、第一单片机数字式电压继电器的常开触点与24 V电源串联构成回路；第二单片机数字式电压继电器的常开触点、时间继电器与24 V电源串联构成回路；时间继电器的常开触点与第二手机信号发送模块串联，第三发光二极管与第二手机信号发送模块并联；入口流量计通过485转换器与PLC控制器电连接，出口流量计与PLC 控制器电连接；第一手机信号发送模块与PLC控制器电连接；第三电阻及第四发光二极管与第一手机信号发送模块并联。

1.2电路工作原理说明

在该电路中，入口变送器输出的电流为4-20 mA。所述电流频率转换器输出电流的频率为4-20 kHz，电流频率转换器通过光纤与电流变送器连接。电流变送器输出的电压为0-10 V。时间继电器的延时范围为1-999 min。出口流量计通过485与PLC控制器通信连接。所述PLC控制器用于比较入口流量计及出口流量计的输出电压，当入口流量计及出口流量计的输出电压差值大于设定值时，第一手机信号发送模块发送报警信号且第四发光二极管点亮。下面通过以输送管的流量为100m³/h进行具体说明：

当入口侧每小时供水为100 m³/h，这时电流变送器输出端（A（+）端、B（-）端）输出电压10 V，设定第一单片机数字式电压继电器YJ1动作电压为9.0 V（只要输送管入口端输送流量大于90 m³/h时，第一单片机数字式电压继电器YJ1的触点就闭合，第二发光二极管LED1亮，发出实时流量指示。若出口侧流出的流量为90 m³/h，说明漏液量为10 m³/h，此时出口侧处的出口变送器输出的电压只有9.0 V，第二单片机数字式电压继电器YJ2的动作电压为0.9 V，电流变送器输出的电压与出口变送器输出的电压差为10 V-9 V=1.0 V＞0.9 V，第二单片机数字式电压继电器YJ2的触头动作，时间继电器SJ线圈带电，经过延时后时间继电器SJ 的触点闭合，第三发光二极管LED2指示灯亮，表示管道漏液，同时第二手机信号发送模块发时发短信息给手机。

所述PLC 控制器的控制如下，当K≤95%，即（入水量电压值-出水量电压值)/出水量电压值≤0.95时，第四发光二极管点亮将发出指示信号，同时第一手机信号发送模块发时发短信息给手机。

2 总结

本文结合永仁换流站当前站外供水管道存在的问题及风险分析，经过设计一种实时监控输送管道流量的PLC 控制电路，通过将两侧流量转换为电压信号送到PLC进行判断对比，能够及时发现管道漏水，通知相关人员进行处理，不但能够最大限度减少水资源浪费，还能确保生产用水充足，保证直流输电安全可靠运行。

参考文献

[1]安杏杏,董宏丽输油管道泄漏检测技术综述[J]. 吉林大学学报(信息科学版). 2017(04)

[2] 王文明郭建强城市供水管道泄漏的COMSOL流体仿真分析.中国市政工程.2020

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