[发明专利]两电平柔性直流输电换流器故障保护及故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性直流输电系统技术领域，具体涉及一种两电平柔性直流输电换流器故障保护及故障诊断方法。

背景技术

柔性直流输电系统(VSC-HVDC)是应绿色电网、新能源发电并网要求而发展起来的一种新型直流输电技术，现今已广泛应用到风力发电、孤岛送电、海洋发电等很多领域。柔性直流输电换流器每个桥臂都需要若干个大功率全控器件级联而成，是装置中的核心部分。当电压源换流器发生故障时，构成系统的各个设备或组件都有可能承受过电压、过电流、过热等不正常应力，如果没有及时保护可能造成设备或者组件的损坏。若换流器为严重瞬时性故障或者永久性故障，不仅会强迫系统退出运行甚至会损坏换流站中最为昂贵的全控电力电子器件及其他重要部件，由此造成系统不能快速恢复运行给用户造成更大的经济损失。分析制定故障控制保护策略在预定的时间内采取措施隔离故障保护可能损坏的元件，准确辨识故障查找和确定导致相应故障模式的故障元件组，可为装置的安全可靠运行与故障快速恢复提供有力的保障。

目前关于VSC-HVDC换流器故障控制保护的取得了很多成果，例如，申请号为201510421542.0的中国专利公开了一种柔性直流输电系统的故障保护方法，该方法通过分区保护对直流线路和换流器进行分区保护，通过加装保护装置对不同故障类型和故障位置进行保护。申请号为201510216573.2的中国专利公开一种柔性直流输电换流阀控制保护系统计阀控闭锁方法，该方法提出换流阀控系统出现故障时，将系统最上层的极控接口单元独立通信通道将紧急闭锁信号发送给底层的子模块实现换流器阀的闭锁。201110243651.X的中国专利公开一种模块化多电平换流器的保护系统及其保护方法，该方法在电抗器和电网的连接之间设置光学电流互感器，通过监测判定是否有过流现象，若有过流现象是进行暂时全局闭锁还是永久全局闭锁。申请号为201510089088.3的中国专利公开了柔性直流输电多电平的过流保护方法，该方法研究解决了包括阀基电子设备检测阀桥臂过流故障保护配置方法，以及阀基电子设备检测过流故障时保护功能实现方法。

目前关于VSC-HVDC换流器故障诊断的成果较少。例如，申请号为201310132795.7的中国专利公开了一种模块化多电平换流器的子模块故障诊断方法，针对子模块的子模块IGBT短路、IGBT开路、FWD短路等故障做了分析，通过电容电压、桥臂电流及此时的触发信号作为故障诊断信号进行子模块故障诊断。作者李志雄和严新平于2011年发表的论文《独立分量分析和流形学习在VSC-HVDC系统故障诊断的应用》，以及作者孙晓云于2012年发表的论文《VSC-HVDC系统换流器故障仿真分析及诊断方法的研究》研究了基于两电平电压源换流器的VSC-HVDC故障运行特性，结合信号处理和模式识别的思想设计换流器故障诊断方法。但是现有故障诊断技术中提出的基于两电平电压源换流器的VSC-HVDC故障诊断方法需要提取较长时间的诊断信号，如果电压源换流器出现后果严重的贯穿故障，故障瞬间产生严重过流现象短时间内需要启动保护策略保护电压源换流器，而提出的诊断方法遇到了提取故障诊断信号的困难其故障诊断方法很难应用于实际系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种两电平柔性直流输电换流器故障保护及故障诊断方法，其方法步骤简单，实现方便，成本较低，故障诊断识别率高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种两电平柔性直流输电换流器故障保护及故障诊断方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、换流器故障保护，具体过程如下：

步骤101、换流器出口电流信号采集及处理:换流器故障保护模块实时采集直流电流传感器检测到的换流器出口直流电流I_dc(t)，并根据条件判断换流器是否出现了严重贯穿故障，当条件成立时，判断为换流器出现了严重贯穿故障，执行步骤102，否则，判断为换流器未出现严重贯穿故障，重复执行步骤101；其中，I_N为换流器的额定直流电流；

步骤102、换流器故障保护模块发送IGBT器件闭锁脉冲给与其相接的IGBT驱动电路模块和换流器故障诊断模块，IGBT驱动电路模块接收到换流器故障保护模块发送给其的IGBT器件闭锁脉冲后驱动故障换流器的IGBT器件，使故障换流器的IGBT器件不再工作，从而使故障换流器不再工作；