[发明专利]一种用于提升换流阀可靠性的关键设备故障风险评估方法

权利要求书

1.一种用于提升换流阀可靠性的关键设备故障风险评估方法，其特征在于，包括：

建立包括一次设备和控制保护系统的高压直流输电系统电磁暂态模型；

建立包含关键设备的换流阀有限元仿真模型；

分别从稳定运行工况和暂态运行工况两个方面对换流阀的关键设备故障风险进行评估；

稳定运行工况分析时：

首先将稳态运行工况以及运行条件输入到高压直流输电系统电磁暂态模型中，经过仿真计算得到换流阀的稳态运行参数，将稳态运行参数输出并保存；

将稳态运行参数作为换流阀有限元仿真静态场计算的输入条件，换流阀有限元仿真模型根据输入的电气量进行激励的设置，经过换流阀有限元仿真模型的多物理场仿真分析，得到换流阀中关键设备长期的运行环境参数，以对换流阀的关键设备进行故障风险的判断；

暂态运行工况分析时：

首先将暂态运行工况输入到高压直流输电系统电磁暂态模型中，经过仿真计算得到换流阀的关键设备的计算暂态参数，将暂态参数输出并保存；

将暂态参数作为换流阀有限元仿真瞬态场分析计算的输入条件，换流阀有限元仿真模型根据输入的电气量进行激励的设置，经过换流阀有限元仿真模型的多物理场仿真分析，得到换流阀中关键设备极端工况下的运行环境参数，以对换流阀的关键设备进行故障风险的判断；

所述高压直流输电系统电磁暂态模型的建模流程为：

根据高压直流输电系统一次设备参数建立一次系统模型，其中包括换流器模型、换流变压器模型、平波电抗器、交流滤波器组模型以及绝缘配合方案，按照实际工程的接线图进行主设备的电磁暂态模型搭建；

一次系统建模完成，根据高压直流输电系统控制保护系统进行二次系统建模，分别建立整流站和逆变站换流器的基本控制回路，整流站和逆变站控制器均包括了定电流控制、定电压和定触发角控制；

所述的换流阀有限元仿真模型的建模过程为：

提取建模参数：根据换流阀实际参数提供换流阀有限元仿真模型建模参数，换流阀限元仿真模型中提取的结构参数包括换流阀中所有金属部件的尺寸、形状、在阀塔中的位置参数；阀塔中水管、固体绝缘介质、空气间隙参数；换流阀中所有关注部件的尺寸、形状、位置结构参数，还要提取器材料属性；

建模过程中需要不断对模型进行校核；

判断建立的电场计算模型是否正确：通过和实际模型的对比进行分析，判断建立的计算模型能否正确反映出换流阀的多物理场特性，如果存在误差或者差异，那么返回参数提取步骤，重新进行模型的分析和建立。

2.如权利要求1所述的用于提升换流阀可靠性的关键设备故障风险评估方法，其特征在于，所述的换流阀的关键设备包括晶闸管、电阻、电容、驱动板和绝缘材料。

3.如权利要求1所述的用于提升换流阀可靠性的关键设备故障风险评估方法，其特征在于，所述的换流阀中关键设备长期的运行环境参数包括耐压aV，通流bA，且长期处于电场为cV/mm、磁场为dA/mm以及温度场为f℃的环境。

4.如权利要求1所述的用于提升换流阀可靠性的关键设备故障风险评估方法，其特征在于，所述的换流阀中关键设备极端工况下的运行环境参数包括耐压a₁V，通流b₁A，电压变化率为a₁₁，电流变化率为b₁₁；且环境参量中瞬态电场为c₁V/mm、瞬态磁场为d₁A/mm以及温度场为f₁℃。

5.如权利要求1或3所述的用于提升换流阀可靠性的关键设备故障风险评估方法，其特征在于，所述稳态运行参数包括电流、两端电压以及对地电压。

6.如权利要求1或4所述的用于提升换流阀可靠性的关键设备故障风险评估方法，其特征在于，所述暂态参数包括电流、两端电压以及对地电压的峰值。