[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

摘要

本发明公开了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，包括以下步骤步骤一、换流器故障保护，具体过程为步骤101、换流器出口电流信号采集及处理，步骤102、使故障换流器的IGBT器件不再工作，步骤103、故障换流器所在换流站的交流系统断路器跳闸，步骤104、非故障换流器工作于无功补偿状态；步骤二、换流器故障诊断，具体过程为步骤201、故障信号采集；步骤202、故障信号预处理；步骤203、故障特征参数计算；步骤204、换流器故障诊断模块通过层次化方法进行换流器故障诊断。本发明的方法步骤简单，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。

主权项

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(2)实时采集直流电流传感器(7)检测到的换流器出口直流电流Idc(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，IN为换流器的额定直流电流；步骤102、换流器故障保护模块(2)发送IGBT器件闭锁脉冲给与其相接的IGBT驱动电路模块(8)和换流器故障诊断模块(1)，IGBT驱动电路模块(8)接收到换流器故障保护模块(2)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；步骤103、换流器故障保护模块(2)发送断路器跳闸触发信号给故障换流器所在换流站的换流站监控系统(9)，换流站监控系统(9)接收到断路器跳闸触发信号后，发送断路器跳闸控制信号给与其远程通信的断路器控制器(10)，断路器控制器(10)控制故障换流器所在换流站的交流系统断路器(11)跳闸；步骤104、换流器故障保护模块(2)发送非故障换流器工作触发信号给故障换流器所在换流站的换流站监控系统(9)，故障换流器所在换流站的换流站监控系统(9)接收到非故障换流器工作触发信号后，发送非故障换流器工作控制信号给非故障换流器所在换流站的换流站监控系统(9)，非故障换流器所在换流站的换流站监控系统(9)控制非故障换流器工作于无功补偿状态；步骤二、换流器故障诊断，具体过程如下：步骤201、故障信号采集：当换流器故障诊断模块(1)接收到换流器故障保护模块(2)发送给其的IGBT器件闭锁脉冲后，换流器故障诊断模块(1)采集电压传感器(3)检测到的故障换流器闭锁时刻输出端的直流电压Udc(0)，以及故障换流器闭锁后两个周期内A相电流传感器(4)检测到的故障换流器闭锁后的A相交流电流ia(n)、B相电流传感器(5)检测到的故障换流器闭锁后的B相交流电流ib(n)和C相电流传感器(6)检测到的故障换流器闭锁后的C相交流电流ic(n)；其中，n的取值为1、2、…、2N，N为故障换流器闭锁后一个周期内A相电流传感器(4)、B相电流传感器(5)和C相电流传感器(6)的采样点数；N的取值为50～200的自然数；步骤202、故障信号预处理:换流器故障诊断模块(1)以换流器故障前换流器直流电压设定值Uset为标幺值，根据标幺化预处理直流电压计算公式U'dc(0)＝Udc(0)/Uset计算得到标幺化预处理后的故障换流器闭锁时刻输出端的直流电压U'dc(0)；步骤203、故障特征参数计算，具体过程为:步骤2031、换流器故障诊断模块(1)根据公式计算得到A相交流电流的直流量ia0、B相交流电流的直流量ib0和C相交流电流的直流量ic0；步骤2032、换流器故障诊断模块(1)根据公式计算得到A相交流电流的绝对平均值B相交流电流的绝对平均值和C相交流电流的绝对平均值步骤2033、换流器故障诊断模块(1)根据公式计算得到三相交流电流绝对平均值的最大值步骤2034、换流器故障诊断模块(1)根据公式计算得到三相交流电流绝对平均值的最小值步骤2035、换流器故障诊断模块(1)根据公式imaxabs＝max(|ia0|,|ib0|,|ic0|)计算得到三相交流电流的直流量的绝对最大值imaxabs；步骤204、换流器故障诊断模块(1)通过层次化方法进行换流器故障诊断,具体过程为:步骤2041、换流器故障诊断模块(1)根据判定条件判定故障类型，当判定条件成立时，判定故障类型为桥臂直通故障和直流接地故障中的一类，执行步骤2042；否则，当判定条件不成立时，判定故障类型为IGBT器件失效短路故障、单相接地故障和两相短路故障中的一类，执行步骤2043；其中，δ1为三相交流电流绝对平均值的最大值的故障判定阈值；步骤2042、换流器故障诊断模块(1)根据判定条件U'dc(0)>δ2判定故障类型，当判定条件U'dc(0)>δ2成立时，判定故障类型为直流接地故障；否则，当判定条件U'dc(0)>δ2不成立时，判定故障类型为桥臂直通故障；其中，δ2为标幺化预处理后的故障换流器闭锁时刻输出端的直流电压U'dc(0)的故障判定阈值；步骤2043、换流器故障诊断模块(1)根据判定条件判定故障类型，当判定条件成立时，判定故障类型为两相短路故障，执行步骤2044；否则，当判定条件不成立时，判定故障类型为IGBT器件失效短路故障和单相接地故障中的一类，执行步骤2045；其中，δ3为三相交流电流绝对平均值的最小值的故障判定阈值；步骤2044、换流器故障诊断模块(1)根据判定条件判定故障相，当判定条件成立时，判定A相为非故障相，B相和C相为故障相；当判定条件成立时，判定B相为非故障相，A相和C相为故障相；当判定条件成立时，判定C相为非故障相，A相和B相为故障相；步骤2045、换流器故障诊断模块(1)根据判定条件判定故障类型，当判定条件成立时，判定故障类型为IGBT器件失效短路故障，执行步骤2046；否则，当判定条件不成立时，判定故障类型为单相接地故障，执行步骤2047；步骤2046、换流器故障诊断模块(1)根据判定条件|ix0|＝imaxabs,(x＝a,b,c)判定故障相，当判定条件|ia0|＝imaxabs成立时，判定A相为故障相，B相和C相为非故障相，再根据判定条件ia0<0判定故障是A相上桥臂故障还是A相下桥臂故障，当判定条件ia0<0成立时，判定为A相上桥臂故障，否则，当判定条件ia0<0不成立时，判定为A相下桥臂故障；当判定条件|ib0|＝imaxabs成立时，判定B相为故障相，A相和C相为非故障相，再根据判定条件ib0<0判定故障是B相上桥臂故障还是B相下桥臂故障，当判定条件ib0<0成立时，判定为B相上桥臂故障，否则，当判定条件ib0<0不成立时，判定为B相下桥臂故障；当判定条件|ic0|＝imaxabs成立时，判定C相为故障相，A相和B相为非故障相，再根据判定条件ic0<0判定故障是C相上桥臂故障还是C相下桥臂故障，当判定条件ic0<0成立时，判定为C相上桥臂故障，否则，当判定条件ic0<0不成立时，判定为C相下桥臂故障；步骤2047、换流器故障诊断模块(1)根据判定条件判定故障相，当判定条件成立时，判定A相为故障相，B相和C相为非故障相；当判定条件成立时，判定B相为故障相，A相和C相为非故障相；当判定条件成立时，判定C相为故障相，A相和B相为非故障相。