引言

随着我国社会经济持续稳定发展，大容量远距离输电等技术被广泛应用，特高压直流输电系统作为构成坚强电网骨干网架和进行电力大规模远距离传输的重要方式，具有线路造价低、运行电能损耗小、线路走廊窄、调节速度快、运行可靠等优点，大幅提升电力输送能力。换流阀是换流站的核心设备，正常运行时会产生大量的热损耗，导致电抗器、晶闸管等器件温度急剧上升 [1-3]。为了保护换流阀核心设备、提升直流输电系统的运行可靠性，防止这些器件在运行过程中因持续高温而损坏，传统的自然散热和强制风冷散热远不能满足其散热要求，必须采取散热效率高、可靠性高的换流阀水冷系统。

 

对于换流阀水冷系统而言，充足的水量是保证降温效果的前提，也是保证阀冷系统稳定运行的关键。一旦出现漏水、补水泵故障或其他原因导致的阀冷系统水量不足，都将有可能直接导致阀冷系统停运，进而导致换流站直流闭锁，造成更严重的经济损失。因此，实时监测阀冷系统水位信息，是保障阀冷系统安全稳定运行和提升直流输电系统运行可靠性的重要举措。

 

1 阀冷却系统工作原理

阀冷系统由内冷系统和外冷系统组成，以水 - 水冷系统为例，其内冷系统是一个密闭的循环冷却系统，内冷却水将运行中的换流阀产生的热量吸收；外冷系统为敞开式循环系统，主要负责对内冷却水进行冷却降温。内冷系统分为主水回路和水处理回路，主要包括主循环泵、脱气罐、主过滤器、补水泵、离子交换罐、氮气瓶、膨胀罐等设备。内冷却水通过两台互为备用的主循环泵驱动，流经换流阀本体并将其产生的热量带走；补水泵、氮气瓶和膨胀罐用来维持内冷系统的压力和水位稳定。外水冷系统主要包括闭式冷却塔、喷淋泵组、软化装置等设备。内冷却水经过换流阀阀体之后温度升高，通过主循环泵的驱动进入外冷系统，喷淋泵组抽取喷淋水池内的外冷却水，喷淋在闭式冷却塔的换热盘管上以降低内冷却水的温度，内冷却水温度降低后再流经换流阀进行循环冷却 [4-6]。阀水冷系统的工作流程如图 1 所示。

2 电容式液位计的测量原理及分类

电容式液位计是利用物位高低变化影响容器的电容值变化的原理来进行测量的，可用于测量高温、高压、强腐蚀等介质的液位，不受介质的粘度、密度和工作压力影响，具有极高的抗干扰性和可靠性。由于被测液体的介电常数和液面之上的介电常数不同，由电容值的决定式 C=εS/4πkd 可知，电容值 C 与介电常数 ε 和极板正对面积 S 成正比，与极板间的距离 d 成反比。若被测液体的介电常数更大，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大，因而电容量增大；反之，当液位下降时，电容量减小。常见介质的典型介电常数如下表所示。

如图 2 所示，传感器和容器壁（导电材质制成）构成一个电容器，当传感器处于空气中时，测量到的是一个小数值的初始电容值 CA ；当容器中有物料注入时，电容值将随传感器被物料所覆盖区域面积的增大而相应地增大，测量得到一个电容值 CB，电容值的变化量 dC=CB － CA ；变送器模块将电容值变化量转换成与液位成比例关系的信号。

 

容器电容值的电子计算是基于相位选择测量原理工作的，在此过程中，测量交变电流的大小以及电压与电流间的相位差，根据这两个特征参数，基于介质电容值计算无功电流，基于介?hou杩辜扑闶导实缌鳌Ｐ枰?⒁獾氖牵??衅魃系牡嫉缧哉掣轿镆约袄淠?嗟庇诟郊咏橹shou杩梗?岬贾虏饬课蟛睿?枰??写?衅髡掣讲钩ァ?/div>