[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

说明书

本发明公开了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，本方法以提升高压直流输电换流阀可靠性为目的，该方法中对换流阀的关键设备同时从系统运行特性和运行环境参量两个方面进行评估，通过系统的电磁暂态分析得到设备的运行电气参数，并通过有限元仿真分析得出具体的运行参量对应的设备运行环境。本方法通过稳态工况下设备的运行参数和环境参量评估其长期运行的故障风险；通过暂态运行工况下设备的运行参数和环境参量评估其极端工况下的暂态故障风险，并在此基础上指导换流阀的维护和优化升级，降低换流阀故障率和停运风险，从而实现对换流阀可靠性的提升，具有较好的实用性和经济性。

技术领域

本发明涉及电力工程技术领域，具体涉及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。

背景技术

基于晶闸管的高压直流输电系统以其技术成熟、损耗低以及成本低等特点，在长距离大容量送电及电网互联方面有着明显的优势。由于我国能源分布不均衡、经济发展水平差异大的特点，高压直流输电技术在我国“西电东送，全国联网”战略中发挥着重要作用。近几年，在我国已经有多条高压直流输电线路并网投入运行，而且伴随着经济发展与能源结构转型的趋势，未来直流输电线路会日益增多。

由于晶闸管换流器的特点，在运行过程中高压直流输电系统采用了电网换相技术。依靠换流阀的工作将交流电能转化为直流电能进行传输，受端换流站又依靠换流阀的工作将直流电能转化为交流电能传送至当地电网。在晶闸管换流器中每个单阀在运行过程中同时处于导通或者关断状态，因此构成换流阀的所有关键设备和部件发生故障都会引起换流阀可靠性的降低。目前业界内主要针对换流阀故障发生原因的研究比较多，也有部分针对故障发展特性的研究。对于换流阀中关键部件故障研究并没有结合系统的暂态特性。目前，业界内也没有针对如何避免故障发生的角度去研究换流阀的关键部件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供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，以提升高压直流输电换流阀的可靠性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

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，包括：

按照实际的高压直流输电系统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；

按照换流阀实际结构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：