[发明专利]海上柔直换流阀的疲劳寿命评估方法及装置

说明书

本发明公开了一种海上柔直换流阀的疲劳寿命评估方法及装置，该方法包括：将换流阀阀塔结构各个部件的力学参数，以及换流阀阀塔结构承受的波浪载荷，输入预先建立的换流阀阀塔结构的有限元模型，输出换流阀阀塔结构各个部件的应力包络图，确定换流阀阀塔结构各个部件的最大应力点，提取最大应力点对应的应力时程数据；根据应力时程数据，确定换流阀阀塔结构各个部件最大应力点的应力幅和应力幅对应的循环次数；根据换流阀阀塔结构各个部件最大应力点的应力幅和应力幅对应的循环次数，以及S‑N曲线参数，确定换流阀阀塔结构各个部件的等效损伤值和荷载效应比，确定换流阀阀塔结构各个部件的疲劳寿命评估结果。

技术领域

本发明涉及柔直换流阀技术领域，特别涉及一种海上柔直换流阀的疲劳寿命评估方法及装置。

背景技术

近年来，陆上风电得到了迅速的发展，但同时由于资源条件、建设用地、电网条件、环境保护等因素对陆上风电的制约也越来越明显，海上风电将是今后风电发展的方向和趋势。随着风电场向远海发展，目前的交流并网方式，很难满足风电场的发展需要。因此，迫切需要采用更加灵活、经济、环保、安全的输电方式解决以上问题。

柔性直流输电是基于全控型电力电子器件组成的电压源换流器所构成的新一代直流输电技术，其在提高电力系统稳定性，改善电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷对系统的影响，实现远距离输电，保证敏感设备供电等方面都具有较强的技术优势，特别适用于可再生能源并网、海上平台及孤岛供电、大型城市电网供电等应用场合。采用柔性直流输电技术可以将海上风电场与陆地电网相连接，实现海上风电的远距离并网。

海上柔直换流阀处于海上平台上，平台长期受到随机风、波、流以及工作载荷的作用，特别是波浪载荷是一种变化的载荷，在交变载荷作用下，换流阀结构材料内将产生随时间变化的应力，材料抵抗这种交变应力的能力将随着应变波动次数的累加而降低，就会产生疲劳损伤。当疲劳损伤累积到一定程度，换流阀就可能发生疲劳破坏，影响海上柔性直流输电系统的稳定运行，现有技术缺乏对海上柔直换流阀的疲劳寿命评估，难以检验换流阀的设计是否满足使用年限下的安全要求。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种海上柔直换流阀的疲劳寿命评估方法，用于准确的评估海上柔直换流阀的疲劳寿命，该方法包括：

将换流阀阀塔结构各个部件的力学参数，以及换流阀阀塔结构承受的波浪载荷，输入预先建立的换流阀阀塔结构的有限元模型，输出换流阀阀塔结构各个部件的应力包络图；

根据换流阀阀塔结构各个部件的应力包络图，确定换流阀阀塔结构各个部件的最大应力点；

提取换流阀阀塔结构各个部件的最大应力点对应的应力时程数据；

根据所述应力时程数据，确定换流阀阀塔结构各个部件最大应力点的应力幅和应力幅对应的循环次数；

根据换流阀阀塔结构各个部件最大应力点的应力幅和应力幅对应的循环次数，以及S-N曲线参数，确定换流阀阀塔结构各个部件的等效损伤值和荷载效应比；

根据换流阀阀塔结构各个部件的等效损伤值和荷载效应比，确定换流阀阀塔结构各个部件的疲劳寿命评估结果。

本发明实施例提供一种海上柔直换流阀的疲劳寿命评估装置，用于准确的评估海上柔直换流阀的疲劳寿命，该装置包括：

应力包络图输出模块，用于将换流阀阀塔结构各个部件的力学参数，以及换流阀阀塔结构承受的波浪载荷，输入预先建立的换流阀阀塔结构的有限元模型，输出换流阀阀塔结构各个部件的应力包络图；

最大应力点确定模块，用于根据换流阀阀塔结构各个部件的应力包络图，确定换流阀阀塔结构各个部件的最大应力点；

应力时程数据确定模块，用于提取换流阀阀塔结构各个部件的最大应力点对应的应力时程数据；