1.本发明涉及智能传感及物联网技术领域，具体涉及一种换流阀导流母排连接状态监测装置及监测方法。
背景技术：2.特高压直流输电骨干网架以及组网的建设是实现能源发展转变战略，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求的重要基础。随着众多高压直流输电线路的相继投入运营，对高压直流换流站核心设备的安全可靠运行提出了更高的要求。换流阀是特高压直流换流站中的核心设备，价格昂贵，作用重要。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电的停运，严重情况下，可能会导致换流阀或阀厅的起火，从而引发重大的安全事故。
3.换流阀运行时，饱和电抗器会产生持续性振动，并带动与其相连的导流母排连接端头发生振动，进而将振动传导至其他阀组件。由于电抗器振动强烈，可能导致导流母排连接端头上的紧固螺栓发生松动，使接触电阻增大，并进而导致局部过热。目前多采用温度传感器进行温度对其进行监测，然而采用温度传感器监测可能存在误判的问题。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明实施例提供一种换流阀导流母排连接状态监测装置及监测方法，以解决现有技术中采用温度传感器监测换流阀存在误判的技术问题。
5.本发明实施例提供的技术方案如下：
6.本发明实施例第一方面提供一种换流阀导流母排连接状态监测装置，所述换流阀包括导流母排连接端头，所述导流母排连接端头通过多个紧固螺栓连接换流阀中零部件，监测装置包括：温度传感器，设置在所述导流母排连接端头上方，用于监测所述导流母排连接端头的温度；紧固力传感器，用于监测所述紧固螺栓的紧固力；控制器，连接所述温度传感器和紧固力传感器，根据所述温度和所述紧固力的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态。
7.可选地，该换流阀导流母排连接状态监测装置还包括：温差取能模块，用于将换流阀中导流母排连接端头通流产生的热能转化为电能，为所述温度传感器和紧固力传感器供电。
8.可选地，该换流阀导流母排连接状态监测装置还包括：振动取能模块，用于将导流母排连接端头振动产生的振动能转化为电能，为所述温度传感器和紧固力传感器供电。
9.可选地，该换流阀导流母排连接状态监测装置还包括：储能模块，连接所述温差取能模块和/或振动取能模块、温度传感器以及紧固力传感器，将所述温差取能模块和/或振动取能模块转化的电能存储，为所述温度传感器和紧固力传感器供电。
10.可选地，该换流阀导流母排连接状态监测装置还包括：温差取能管理模块和/或振动取能管理模块，所述控制器包括主控单元，所述主控单元连接所述温差取能管理模块和/或振动取能管理模块，向所述温差取能管理模块发送第一pwm信号，向所述振动取能管理模
块发送第二pwm信号；所述温差取能管理模块包括第一变换器，所述第一变换器根据所述第一pwm信号将所述温差取能模块转化的电能进行转换后输入至所述储能模块；所述振动取能管理模块包括第二变换器，所述第二变换器根据所述第二pwm信号将所述振动取能模块转化的电能进行转换后输入至所述储能模块。
11.可选地，所述温差取能管理模块还包括：第一开关，所述振动取能管理模块还包括：第二开关，所述控制器还包括：开关控制单元和储能评估单元，所述开关控制单元和储能评估单元均连接所述主控单元，所述开关控制单元连接所述第一开关和第二开关，所述储能评估单元连接所述储能模块，获取所述储能模块的参数，当所述参数高于高限值时，生成过压信号至所述主控单元，所述主控单元根据所述过压信号生成断开信号至所述开关控制单元，所述开关控制单元根据所述断开信号断开所述第一开关和第二开关；当所述参数低于低限值时，生成欠压信号至所述主控单元，所述主控单元根据所述欠压信号控制所述温度传感器和紧固力传感器进入休眠状态。
12.可选地，所述开关控制单元连接所述温差取能模块和振动取能模块，所述开关控制单元获取所述温差取能模块中电能的第一电压信号，当所述第一电压信号低于第一阈值时，断开所述第一开关；所述开关控制单元获取所述振动取能模块中电能的第二电压信号，当所述第二电压信号低于第二阈值时，断开所述第二开关。
13.本发明实施例第二方面提供一种换流阀导流母排连接状态监测方法，所述换流阀包括导流母排连接端头，所述导流母排连接端头通过多个紧固螺栓连接换流阀中零部件，监测方法包括：获取紧固螺栓的紧固力；判断所述紧固力相比紧固力稳态值是否发生变化；当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态。
14.可选地，当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态，包括：当所述紧固力相比所述紧固力稳态值呈上升趋势时，判断所述紧固力是否小于等于紧固力上限；当大于紧固力上限时，发出紧固力越限预警。
15.可选地，该换流阀导流母排连接状态监测方法还包括：当小于等于紧固力上限时，判断导流母排连接端头的温度是否大于温度稳态值；当大于温度稳态值时，判断所述紧固力正常；当等于或低于稳态值时，发出所述紧固螺栓紧固预警。
16.可选地，当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态，包括：当所述紧固力相比所述紧固力稳态值呈下降趋势时，判断所述紧固力是否大于等于紧固力下限；当小于紧固力下限时，发出紧固力越限预警。
17.可选地，该换流阀导流母排连接状态监测方法还包括：当大于等于紧固力下限时，判断导流母排连接端头的温度是否低于温度稳态值；当大于或等于温度稳态值时，发出所述紧固螺栓松动预警；当低于稳态值时，判断所述紧固力正常。
18.本发明技术方案，具有如下优点：
19.本发明实施例提供的换流阀导流母排连接状态监测装置，设置温度传感器监测导流母排连接端头温度，设置紧固力传感器进行螺栓紧固力监测，通过对温度和紧固力同时进行监控，采用控制器融合二者的监测结果，综合判断导流母排连接端头上紧固螺栓的紧
固状态。由此，该监测装置通过有效融合包括温度和紧固力的多物理量监控结果，有助于更加准确判断紧固状态。
20.本发明实施例提供的换流阀导流母排连接状态监测方法，通过对温度和紧固力同时进行监控，采用控制器融合二者的监测结果，综合判断导流母排连接端头上紧固螺栓的紧固状态。由此，该监测方法通过有效融合包括温度和紧固力的多物理量监控结果，有助于更加准确判断紧固状态。
21.本发明实施例提供的换流阀导流母排连接状态监测方法，通过设置温差取能模块和振动取能模块，将导流母排中的能量转化为电能，同时设置储能模块将该电能存储为温度传感器以及紧固力传感器供电，由此可以降低传感器节点对电池的依赖，甚至实现去电池化，为传感节点的灵活部署和长期可靠运行提供一种新的供能解决方案。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例中换流阀导流母排连接状态监测装置的一个具体示例的结构框图；
24.图2为本发明实施例中换流阀的一个具体示例的结构框图；
25.图3为本发明实施例中换流阀导流母排连接状态监测装置中紧固状态监测流程图；
26.图4为本发明实施例中换流阀导流母排连接状态监测装置的另一个具体示例的结构框图；
27.图5为本发明实施例中换流阀导流母排连接状态监测装置的另一个具体示例的结构框图；
28.图6为本发明实施例中换流阀导流母排连接状态监测方法的一个具体示例的流程图。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.换流阀导流母排用于连接换流阀主电路零部件，如晶闸管压装组件、饱和电抗器等。导流母排的连接状态，即指导流母排端头与主电路零部件接线端头的连接状态，直接影响换流阀的安全稳定运行。由于有大电流通过，导流母排的连接状态不好时，接触电阻较大，发热严重，接触电阻的正温度效应导致连接端头的温度进一步上升，严重时可能产生热崩，危及零部件及整个换流阀的安全运行。本发明以换流阀饱和电抗器与导流母排连接状态监控为例，进行监测装置和监测方法说明，该装置与方法也适用于其他零部件与导流母排的连接状态监测。
34.本发明实施例提供一种换流阀导流母排连接状态监测装置，所述换流阀包括导流母排连接端头，所述导流母排连接端头通过多个紧固螺栓连接换流阀中零部件，如图1所示，监测装置包括：温度传感器，设置在所述导流母排连接端头上方，用于监测所述连接端头的温度；紧固力传感器，用于监测所述紧固螺栓的紧固力；控制器(图中未示出)，连接所述温度传感器和紧固力传感器，根据所述温度和所述紧固力的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态。
35.具体地，如图2所示，为饱和电抗器与导流母排的连接示意图，其中饱和电抗器为振动源，由于二者刚性连接，与其连接的导流母排连接端头也会发生振动。导流母排连接端头上安装有多个紧固螺栓，由于振动可能导致螺栓松动。因此，需要在换流阀工作过程中对紧固螺栓的紧固状态进行监测。
36.其中，温度传感器通过金属基板固定在导流母排连接端头上方，与底板接触即可实现温度量测。紧固力传感器通过套环式传感器嵌入螺栓紧固件中实现对紧固力的量测，或者采用平垫压力型的紧固力传感器。由于导流母排连接端头上设置多个紧固螺栓，可以在每个紧固螺栓上设置紧固力传感器，也可以选择其中几个设置紧固力传感器，本发明实施例对紧固力传感器的个数不作限定。对于温度传感器和紧固力传感器可以均选用嵌入式微型无线智能传感器。
37.对于高压换流阀，其内部关键组件包括半导体开关器件、均压/缓冲回路、触发与监测电子系统电路、连接母排以及安装用的金具和绝缘件等。这些组部件的运行温度可表征其健康状态，通过对其温度的监测可对可能出现的老化和故障实现提前预警。因此，该换流阀导流母排连接状态监测装置中还可以设置多个温度传感器，监测换流阀内的其他组件的运行温度，通过控制器获取该运行温度进行老化和故障判断。
38.本发明实施例提供的换流阀导流母排连接状态监测装置，设置温度传感器监测导流母排连接端头温度，设置紧固力传感器进行螺栓紧固力监测，通过对温度和紧固力同时进行监控，采用控制器融合二者的监测结果，综合判断导流母排连接端头上紧固螺栓的紧固状态。由此，该监测装置通过有效融合包括温度和紧固力的多物理量监控结果，有助于更加准确判断紧固状态。
39.在一实施方式中，如图3所示，当控制器接收到紧固力和温度之后，可以按照如下
流程进行紧固状态的判断：
40.1.判断紧固力f与之前稳态值相比是否发生变化；
41.2.如果紧固力f呈上升趋势：
42.a.判断f是否f《＝f_max？
43.b.如果不是(f》f_max)，则表示f超出了上限f_max，系统发出紧固力越限预警，紧固力过大，判断结束；
44.c.如果f没有超出上限f_max(f《＝f_max)，并不能够简单判断f一切正常，需要结合对导流母排连接端头温度t的趋势判断；
45.如果端头温度t升高，则判断紧固力升高由于温度升高导致的螺栓和母排热胀，紧固力f正常，监测继续；
46.如果端头温度t未升高，紧固力与温度发生反向变化，预警母排邻近组件受力传导。
47.3.如果紧固力f呈下降趋势：
48.a.首先判断f是否f》＝f_min；
49.b.如果不是(f《f_min)，则表示f超出了下限f_min，系统发出紧固力越限预警，螺栓发生松动，判断结束；
50.c.如果f没有超出下限f_min(f》＝f_min)，并不能够简单判断f一切正常，需要结合对端头温度t的趋势判断；
51.如果端头温度t降低，则判断紧固力降低由于温度降低导致的螺栓和母排冷缩，紧固力f正常，监测继续；
52.如果端头温度t未降低，紧固力与温度发生反向变化，预警螺栓紧固力松动。
53.在一实施方式中，由于换流阀是一个高电压大电流环境，在高电位取能为传感节点供电非常具有挑战性。若采用锂电池供电，安全性较差，存在爆炸风险，同时定期更换大量电池极大增加了换流阀设备的运维费用。由此，如图1和图4所示，在该换流阀导流母排连接状态监测装置中设置温差取能模块和振动取能模块，利用导流母排连接端头振动以及由于通流导致的发热等环境能量，可实现电能获取，从而降低传感节点对电池的依赖，甚至实现去电池化，为传感节点的灵活部署和长期可靠运行提供一种新的供能解决方案。
54.具体地，温差取能模块，用于将换流阀中导流母排连接端头通流产生的热能转化为电能。其中，温差取能模块包括温差发电片，该温差发电片通过导热金属底板与导流母排连接端头接触，即可实现基于连接端头温度和环境温度的差值产生的传导热能生成电能。对于温差发电片可以基于塞贝克效应实现热能和电能的转换。振动取能模块用于将导流母排连接端头振动产生的振动能转化为电能。振动取能模块可以采用压电晶体实现导流母排连接端头产生的振动能和电能的转换，也可以采用其他方式，本发明实施例对此不作限定。
55.为了便于对温度传感器和振动传感器供电，如图4所示，在监测装置中设置储能模块，通过储能模块将转化的电能存储并基于存储的电能统一为温度传感器和振动传感器供电。其中，该储能模块连接所述温差取能模块、振动取能模块、温度传感器以及紧固力传感器，将所述温差取能模块以及振动取能模块转化的电能存储，为所述温度传感器和紧固力传感器供电。具体地，储能模块采用超级电容进行电能的存储，也可以采用其他方式，本发明实施例对此不作限定。
56.在一实施方式中，如图4所示，该换流阀导流母排连接状态监测装置还包括：温差取能管理模块和振动取能管理模块，所述控制器包括主控单元，所述主控单元连接所述温差取能管理模块和振动取能管理模块，向所述温差取能管理模块发送第一pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号，向所述振动取能管理模块发送第二pwm信号；如图5所示，所述温差取能管理模块包括第一变换器，所述第一变换器根据所述第一pwm信号将所述温差取能模块转化的电能进行转换后输入至所述储能模块；所述振动取能管理模块包括第二变换器，所述第二变换器根据所述第二pwm信号将所述振动取能模块转化的电能进行转换后输入至所述储能模块。
57.具体地，由于温差取能为直流，振动取能为交流，则第一变换器包括dc/dc变换器，第二变换器包括依次连接的ac/dc变换器和dc/dc变换器。其中，变换器中包括多个开关管，通过主控单元输出的pwm信号能够对开关管的导通进行调节，从而实现变换器的稳定正常工作。
58.在一实施方式中，如图4、图5所示，所述温差取能管理模块还包括：第一开关，所述振动取能管理模块还包括：第二开关，所述控制器还包括：开关控制单元和储能评估单元，所述开关控制单元和储能评估单元均连接所述主控单元，所述开关控制单元连接所述第一开关和第二开关，所述储能评估单元连接所述储能模块，获取所述储能模块的参数，当所述参数高于高限值时，生成过压信号至所述主控单元，所述主控单元根据所述过压信号生成断开信号至所述开关控制单元，所述开关控制单元根据所述断开信号断开所述第一开关和第二开关；当所述参数低于低限值时，生成欠压信号至所述主控单元，所述主控单元根据所述欠压信号控制所述温度传感器和紧固力传感器进入休眠状态。
59.具体地，第一开关和第二开关均为功率开关。当储能模块为超级电容时，储能评估单元根据超级电容的电压和电流评估超级电容的储能状态soc(state of charge，荷电状态)，同时，还可以根据电压信号判断超级电容是否处于过压状态或欠压状态。如处于过压状态，表明环境能量过剩，此时将过压状态通过主控单元反馈到开关控制单元，开关控制单元发送断开信号，断开第一开关和第二开关。如果超级电容处于欠压状态，表明其电压值低于预设的最低值即低限值，该信息反馈到主控单元，主控单元判断该情况下环境能量已无法满足传感工作，主控单元将命令温度传感器和紧固力传感器进入休眠状态，等待超级电容充电。
60.在一实施方式中，所述开关控制单元连接所述温差取能模块和振动取能模块，所述开关控制单元获取所述温差取能模块中电能的第一电压信号，当所述第一电压信号低于第一阈值时，断开所述第一开关；所述开关控制单元获取所述振动取能模块中电能的第二电压信号，当所述第二电压信号低于第二阈值时，断开所述第二开关。
61.具体地，如图5所示，开关控制单元获取温差取能模块和振动取能模块的电压信号(v
teg
和v
vib
)。当温差发电过于微弱导致v
teg
低于第一变换器的最低启动电压，此时v
vib
一切正常，则开关控制单元发送信号断开第一开关，从而暂时将温差发电断开，避免超级电容电能反向流入温差取能管理模块。当振动发电过于微弱导致v
vib
低于第二变换器的最低启动电压，此时v
teg
一切正常，则开关控制单元发送信号断开第二开关，从而暂时将振动发电断开，避免超级电容电能反向流入振动取能管理模块。当v
teg
和v
vib
同时低于第一变换器或者第二变换器的最低启动电压，开关控制单元将发送断开信号至第一开关和第二开关，从而
同时将两个取能模块断开，此时温度传感器和紧固力传感器由于没有电能供应而进入睡眠模式。
62.本发明实施例还提供一种换流阀导流母排连接状态监测方法，所述换流阀包括导流母排连接端头，所述导流母排连接端头通过多个紧固螺栓连接换流阀中零部件，如图6所示，监测方法包括如下步骤：
63.步骤s101：获取紧固螺栓的紧固力。具体地，采用紧固力传感器获取紧固螺栓的紧固力，也可以采用其他方式获取该紧固力，本发明实施例对此不作限定。在获取紧固力的同时，还可以获取导流母排连接端头的温度，用于后续辅助进行紧固状态的判断。
64.步骤s102：判断所述紧固力相比紧固力稳态值是否发生变化。其中，该紧固力稳态值可以是获取的换流阀在当前时刻之前的紧固螺栓的紧固力，即在当前时刻之前紧固力一直处于稳定状态，由此可以将之前的紧固力作为稳态值。此外，紧固力稳态值还可以是获取的历史保存到相应换流阀的紧固力稳态值。
65.步骤s103：当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态。其中，在紧固力发生变化时，可以结合温度变化判断紧固状态。在具体判断时，可以通过紧固力的变化方向和温度的变化方向进行紧固状态的判断。
66.本发明实施例提供的换流阀导流母排连接状态监测方法，通过对温度和紧固力同时进行监控，采用控制器融合二者的监测结果，综合判断导流母排连接端头上紧固螺栓的紧固状态。由此，该监测方法通过有效融合包括温度和紧固力的多物理量监控结果，有助于更加准确判断紧固状态。
67.在一实施方式中，如图3所示，当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态，包括：当所述紧固力相比所述紧固力稳态值呈上升趋势时，判断所述紧固力是否小于等于紧固力上限；当大于紧固力上限时，发出紧固力越限预警。当小于等于紧固力上限时，判断导流母排连接端头的温度是否大于温度稳态值；当大于温度稳态值时，判断所述紧固力正常；当等于或低于稳态值时，发出所述紧固螺栓紧固预警。
68.具体地，当紧固力大于紧固力稳态值时确定紧固力呈上升趋势；此外，也可以连续获取多个紧固力，当多个紧固力均大于紧固力稳态值时确定紧固力呈上升趋势，通过多个紧固力的判断，能够提高后续紧固状态判断的准确性。其中，当紧固力小于紧固力上限且大于紧固力稳态值时，此时若温度也大于温度稳态值，则说明紧固力升高是由于温度升高导致的螺栓和导流母排连接端头热胀；若温度小于等于温度稳态值，即温度和紧固力反向变化，预警连接母排邻近组件受力传导。
69.在一实施方式中，如图3所示，当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态，包括：当所述紧固力相比所述紧固力稳态值呈下降趋势时，判断所述紧固力是否大于等于紧固力下限；当小于紧固力下限时，发出紧固力越限预警。当大于等于紧固力下限时，判断导流母排连接端头的温度是否小于温度稳态值；当大于或等于温度稳态值时，发出所述紧固螺栓松动预警；当低于稳态值时，判断所述紧固力正常。
70.具体地，当紧固力小于紧固力稳态值时确定紧固力呈下降趋势；此外，也可以连续
获取多个紧固力，当多个紧固力均小于紧固力稳态值时确定紧固力呈下降趋势，通过多个紧固力的判断，能够提高后续紧固状态判断的准确性。其中，当紧固力大于紧固力下限且小于紧固力稳态值时，此时若温度也小于温度稳态值，则说明紧固力下降是由于温度降低导致的螺栓和导流母排连接端头紧缩；若温度大于温度稳态值，即温度和紧固力反向变化，预警螺栓松动。
71.虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
72.此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
技术特征：1.一种换流阀导流母排连接状态监测装置，其特征在于，所述换流阀包括导流母排连接端头，所述导流母排连接端头通过多个紧固螺栓连接换流阀中零部件，所述监测装置包括：温度传感器，设置在导流母排连接端头上方，用于监测所述导流母排连接端头的温度；紧固力传感器，用于监测所述紧固螺栓的紧固力；控制器，连接所述温度传感器和紧固力传感器，根据所述温度和所述紧固力的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态。2.根据权利要求1所述的换流阀导流母排连接状态监测装置，其特征在于，还包括：温差取能模块，用于将导流母排连接端头通流产生的热能转化为电能，为所述温度传感器和/或紧固力传感器供电；和/或，振动取能模块，用于将导流母排连接端头振动产生的振动能转化为电能，为所述温度传感器和/或紧固力传感器供电。3.根据权利要求2所述的换流阀导流母排连接状态监测装置，其特征在于，还包括：储能模块，连接所述温差取能模块和/或振动取能模块、温度传感器以及紧固力传感器，将所述温差取能模块和/或振动取能模块转化的电能存储，为所述温度传感器和紧固力传感器供电。4.根据权利要求3所述的换流阀导流母排连接状态监测装置，其特征在于，还包括：温差取能管理模块和/或振动取能管理模块，所述控制器包括主控单元，所述主控单元连接所述温差取能管理模块和/或振动取能管理模块，向所述温差取能管理模块发送第一pwm信号，向所述振动取能管理模块发送第二pwm信号；所述温差取能管理模块包括第一变换器，所述第一变换器根据所述第一pwm信号将所述温差取能模块转化的电能进行转换后输入至所述储能模块；所述振动取能管理模块包括第二变换器，所述第二变换器根据所述第二pwm信号将所述振动取能模块转化的电能进行转换后输入至所述储能模块。5.根据权利要求4所述的换流阀导流母排连接状态监测装置，其特征在于，所述温差取能管理模块还包括第一开关，所述振动取能管理模块还包括第二开关，所述控制器还包括开关控制单元和储能评估单元，所述开关控制单元和储能评估单元均连接所述主控单元，所述开关控制单元连接所述第一开关和第二开关，所述储能评估单元连接所述储能模块，获取所述储能模块的参数，当所述参数高于高限值时，生成过压信号至所述主控单元，所述主控单元根据所述过压信号生成断开信号至所述开关控制单元，所述开关控制单元根据所述断开信号断开所述第一开关和第二开关；当所述参数低于低限值时，生成欠压信号至所述主控单元，所述主控单元根据所述欠压信号控制所述温度传感器和紧固力传感器进入休眠状态。6.根据权利要求5所述的换流阀导流母排连接状态监测装置，其特征在于，所述开关控制单元连接所述温差取能模块和振动取能模块，所述开关控制单元获取所述温差取能模块中电能的第一电压信号，当所述第一电压信号低于第一阈值时，断开所述第一开关；所述开关控制单元获取所述振动取能模块中电能的第二电压信号，当所述第二电压信号低于第二阈值时，断开所述第二开关。
7.一种换流阀导流母排连接状态监测方法，其特征在于，所述换流阀包括导流母排连接端头，所述导流母排连接端头通过多个紧固螺栓连接换流阀中零部件，监测方法包括：获取紧固螺栓的紧固力；判断所述紧固力相比紧固力稳态值是否发生变化；当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态。8.根据权利要求7所述的换流阀导流母排连接状态监测方法，其特征在于，当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态，包括：当所述紧固力相比所述紧固力稳态值呈上升趋势时，判断所述紧固力是否小于等于紧固力上限；当大于紧固力上限时，发出紧固力越限预警。9.根据权利要求8所述的换流阀导流母排连接状态监测方法，其特征在于，还包括：当小于等于紧固力上限时，判断导流母排连接端头的温度是否大于温度稳态值；当大于温度稳态值时，判断所述紧固力正常；当等于或低于稳态值时，发出所述紧固螺栓紧固预警。10.根据权利要求7所述的换流阀导流母排连接状态监测方法，其特征在于，当所述紧固力相比所述紧固力稳态值发生变化时，根据紧固力和导流母排连接端头温度的变化方向判断所述紧固螺栓的紧固状态，包括：当所述紧固力相比所述紧固力稳态值呈下降趋势时，判断所述紧固力是否大于等于紧固力下限；当小于紧固力下限时，发出紧固力越限预警。11.根据权利要求10所述的换流阀导流母排连接状态监测方法，其特征在于，还包括：当大于等于紧固力下限时，判断导流母排连接端头的温度是否低于温度稳态值；当大于或等于温度稳态值时，发出所述紧固螺栓松动预警；当低于稳态值时，判断所述紧固力正常。
技术总结本发明公开了一种换流阀导流母排连接状态监测装置及监测方法，换流阀包括导流母排连接端头，导流母排连接端头通过多个紧固螺栓连接换流阀中零部件，装置包括：温度传感器，设置在导流母排连接端头上方，用于监测连接端头的温度；紧固力传感器，用于监测紧固螺栓的紧固力；控制器，根据温度和紧固力的变化方向判断紧固螺栓的紧固状态。通过实施本发明，设置温度传感器监测导流母排连接端头温度，设置紧固力传感器进行螺栓紧固力监测，通过对温度和紧固力同时进行监控，采用控制器融合二者的监测结果，综合判断连接端头上紧固螺栓的紧固状态。由此，该监测装置通过有效融合包括温度和紧固力的多物理量监控结果，有助于更加准确判断紧固状态。断紧固状态。断紧固状态。
技术研发人员：兰天 蓝元良 黄辉 刘伟麟 何秦慰 李春龙 杨兵建 孙毅
受保护的技术使用者：全球能源互联网欧洲研究院 国网江苏省电力有限公司 国家电网有限公司
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
