[发明专利]一种高压直流换流阀换相电路晶闸管运行状态检测方法

摘要

本发明公开了一种高压直流换流阀换相电路晶闸管运行状态检测方法，包括对高压直流换流阀换相电路的间接电气量进行分布式测量，实时检测高压直流换流阀换相电路状态，然后对分布式测量系统测得的高压直流换流阀换相电路的间接电气量进行分析，从而得到晶闸管的伏安特性曲线，随时掌握晶闸管运行状态、判断其健康状态，实现对高压直流换流阀晶闸管运行状态完好性的检测。

主权项

一种高压直流换流阀换相电路晶闸管运行状态检测方法，其特征在于包括以下几个步骤：首先，对高压直流换流阀换相电路的间接电气量进行分布式测量，实时检测高压直流换流阀换相电路状态：通过分布式测量模块对高压直流换流阀换相电路状态进行同步实时精确测量，通过总线将测量数据传送给集中式数据处理及存储模块，由集中式数据处理及存储模块对采样数据进行滤波处理、电气量间关系校验；所述的高压直流换流阀换相电路的间接电气量包括高压直流换流阀换相同步电压、换流变压器阀侧电流、高压直流换流阀控制脉冲、直流电流、直流电压；其次，对分布式测量模块测得的高压直流换流阀换相电路的间接电气量进行分析，从而得到晶闸管的伏安特性曲线，具体过程包含以下步骤：步骤一：通过人机接口测量控制系统触发的脉冲，滤除各种干扰特征后，根据控制系统触发的脉冲值的分布判断当前被触发的晶闸管或换流阀以及参与换相的晶闸管或换流阀的位置分布；步骤二：根据当被前触发晶闸管或换流阀及其所对应换流变压器阀侧电流几何特征确定该晶闸管或换流阀以及参与换相的晶闸管或换流阀是否由截止转换到导通状态；根据当前参与换相的晶闸管或换相阀及其所对应的换流变压器阀侧电流几何特征确定该晶闸管或换相阀是否由导通转换到截止状态或是否由截止转换到导通状态；具体如下：在步骤一所确定当前被触发的晶闸管或换流阀、参与换相的晶闸管或换相阀的基础上，如果换流变压器阀侧交流电流iVY‑abc、iVD‑abc的变化率大于相电流变化率门槛值，则表示当前触发的晶闸管或换流阀的状态由截止状态转换为导通状态；diVY‑abc/dt>ΔdVYdiVD‑abc/dt>ΔdVD式中：iVY‑abc、iVD‑abc为换流变压器阀侧电流；ΔdVY、ΔdVD为相电流变化率门槛值；然后通过导通状态下的电流降低趋势及其有无峰值点来判断参与换相的晶闸管或换相阀是否由导通状态转换为截止状态：‑εdVY≤diVY‑abc/dt|t＝t0≤εdVY‑εdVD≤diVD‑abc/dt|t＝t0≤εdVD|iVY‑abc(t)|t＝t0‑Δt|>>ΔVY且|iVY‑abc(t)|t＝t0+Δt|<ΔVY|iVD‑abc(t)t＝t0‑Δt|>>ΔVD且|iVD‑abc(t)t＝t0+Δt|<ΔVD  2‑2‑εVY≤iVY‑abc(t)|t＝t0‑Δt·iVY‑abc(t)|t＝t0+Δt≤εVY‑εVD≤iVD‑abc(t)|t＝t0‑Δt·iVD‑abc(t)|t＝t0+Δt≤εVD式中：ΔVY、ΔVD是换流变压器相电流高值门槛，εVY、εVD是换流变压器相电流低值门槛；εdVY、εdVD是相电流变化率低值门槛；步骤三：使用GPS同步对时模块测量高压直流换流阀中通过的直流电流，结合步骤一中得到的当前被触发阀或晶闸管、参与换相阀或晶闸管，分析得到换流阀晶闸管电流分布；分析过程具体如下：根据换流阀导通‑截止状态计算换流阀电流支路拓扑状态；根据换流变压器阀侧电流及换流阀电流支路拓扑状态计算换流阀基本电流分布；100-10000100-10-10010101010·iY1iY2iY3iY4iY5iY6=-iVY-aiVY-biVY-c-id]]>100-10000100-10-10010101010·iD1iD2iD3iD4iD5iD6=-iVD-aiVD-biVD-c-id]]>在式中，iVY‑a、iVY‑b、iVY‑c、iVD‑a、iVD‑b、iVD‑c、id均为已知量；iY1～iY6、iD1～iD6为换流阀各支路电流，即晶闸管电流分布，计算开始时，将当前触发阀的下一换相阀电流置0；系数矩阵中，有电流连接关系为1、无电流连接关系为0；若换流变压器阀侧电流整流值iRCT与直流电流id的差值小于浮动误差Δ，则无附加电流分布；反之，如果换流变压器阀侧电流整流值与直流电流的差值大于浮动误差Δ，则需计算换流阀附加电流分布；所述的阀侧电流整流值通过取计算时刻的iVY‑a、iVY‑b、iVY‑c或iVD‑a、iVD‑b、iVD‑c的峰值得到；iRCT‑id>ΔiV‑(k‑2)＝iV‑(k+1)＝id‑iRCT式中：iV‑(k‑2)、iV‑(k+1)分别为上一换相阀和当前触发阀的阀电流；由于换流阀1～6为循环触发，故若k‑2小于0，则加6；若k+1大于6则减6：id‑iRCT<ΔiV‑(k‑1)＝iV‑(k+1)＝iRCT‑id   3‑3式中：iV‑(k‑1)、iV‑(k+1)分别为上一换相阀和当前触发阀的阀电流；由于换流阀1～6为循环触发，故若k‑1小于0，则加6；若k+1大于6则减6；iV‑k即代表应加在iY1～iY6、iD1～iD6上的电流，由换流阀附加电流分布与其基本电流分布共同构成换流阀电流分布；步骤四：根据换流阀通断状态、换流阀导通电压回路拓扑以及换流阀自身压降计算出换流阀电压分布；具体如下：根据换流阀通断状态计算阀内电压导通回路拓扑，其拓扑矩阵为时变矩阵，等同于电流回路拓扑，随换流阀当前导通‑截止状态发生转换；然后根据导通电流回路的设备参数以及直流电流、换流变压器阀侧电流计算换流阀自身压降：uVYa＝ua‑lsVY‑a·diVY‑a/dtuVYb＝ub‑lsVY‑b·diVY‑b/dtuVYc＝uc‑lsVY‑c·diVY‑c/dt式中：ua、ub、uc，uVY‑a、uVY‑b、uVY‑c分别是系统电压及星形接线换流变压器阀侧电流电压，lsVY‑a、lsVY‑b、lsVY‑c、iVY‑a、iVY‑b、iVY‑c分别是换流变压器漏抗及阀侧电流；uVDa＝ua‑lsVD‑a·diVD‑a/dtuVDb＝ub‑lsVD‑b·diVD‑b/dtuVDc＝uc‑lsVD‑c·diVD‑c/dt式中：ua、ub、uc，uVD‑a、uVD‑b、uVD‑c分别是系统电压及角形接线换流变压器阀侧电流电压分别是系统电压及角形接线换流变压器阀侧电流电压，lsVD‑a、lsVD‑b、lsVD‑c、iVD‑a、iVD‑b、iVD‑c分别是换流变压器漏抗及阀侧电流；根据电压导通回路拓扑及换流阀自身电压降的值计算换流变中性点对地电压以及换流阀端点对地电压，分别为：uD0=(D4·(-uVDa+ulDv4)+D6·(-uVDb+ulDv6)+D2·(-uVDc+ulDv2))(D4+D6+D2)]]>u0=uD0+(D1·(-uVDa+ulDv4)+D3·(-uVDb+ulDv6)+D5·(-uVDc+ulDv2))(D/1+D3+D5)]]>uY0=u0+(Y4·(-uVYa+ulYv4)+Y6·(-uVYb+ulYv6)+Y2·(-uVYc+ulYv2))(Y4+Y6+Y2)]]>udc=uY0+(Y1·(-uVYa+ulYv1)+Y3·(-uVYb+ulYv3)+Y5·(-uVYc+ulYv5))(Y1+Y3+Y5)]]>式中：uD0、uY0为换流变中性点电压、u0为换流阀中点电压、udc为计算直流电压，ulD1～ulD6、ulY1～ulY6分别是D桥及Y桥晶闸管回路压降，其可由晶闸管回路参数辨识得到；根据上述压降及换流阀电路拓扑状态得到阀电压分布：uIY1uIY2uIY3uIY4uIY5uIY6=-100100010-10-10101000-100-1100100-1·uVYauVYbuVYcudcu0]]>uID1uID2uID3uID4uID5uID6=-100100010-10-10101000-100-1100100-1·uVDauVDbuVDcu00]]>步骤五：对晶闸管电压、电流分布数据按时标进行拟合处理：将时间一致的电压、电流标记入直流电压‑电流相平面中，即得到其伏安特性曲线，通过伏安特性曲线即可直观的检测运行状态。