功率转换器故障检测的改进或与功率转换器故障检测相关的改进制造技术

在DC传输网络领域中，提供了一种检测DC传输网络(10；40；70)内的远端功率转换器(14；141,142)上的故障(26)的方法，所述DC传输网络(10；40；70)包括通过传输介质(18)的一个或多个部分(16；42；44)彼此互连的近端功率转换器(12；123)和至少一个远端功率转换器(14；141,142)。该方法包括下列步骤：(a)建立位于所述或每个远端功率转换器(14；141,142)和近端功率转换器(12；123)之间的传输介质(18)的线性时不变模型(22；48；58)；(b)确定时不变模型(22；48；58)的响应特征；(c)测量在近端功率转换器(12；123)处的传输介质(18)的输出操作特性(ya,yb)；(d)将一个远端功率转换器(14；141,142)识别为感兴趣的远端功率转换器(24)；(e)通过将时不变模型(22；48；58)的响应特征的逆施加到在近端功率转换器(12；123))处的传输介质(18)的测量输出操作特性(ya,yb)，导出在感兴趣的远端功率转换器(24)处的传输介质(18)的对应输入操作特性(xa,xb)；和(f)将在感兴趣的远端功率转换器(24)处的传输介质(18)的导出的输入操作特性(xa,xb)与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器(24)上是否存在故障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换器故障检测的改进或与功率转换器故障检测相关的改进本专利技术涉及一种检测DC传输网络内的远端功率转换器上的故障的方法，并且涉及一种包括至少一个近端功率转换器的DC传输网络，该近端功率转换器具有编程为确定相关联的感兴趣的远端功率转换器(far-endpowerconverterofinterest)上是否存在故障的控制单元。在直流传输网络中，例如高压直流(HVDC)电力传输网络中，交流(AC)电力通常被转换成直流(DC)电力，以用于通过空中线路和/或海底电缆的一个或多个部分进行传输。这种转换使得不需要补偿由传输介质(即，传输线路或电缆)施加的AC电容性负载效应，并且降低了线路和/或电缆的每公里成本，并且因此当需要长距离传输电力时变得成本有效。当有必要互连DC电气网络与AC电气网络时，在电力传输网络中利用DC电力与AC电力之间的转换。在任何这样的电力传输网络中，在AC和DC电力之间的每个接口都需要功率转换器来实现所需的转换：AC到DC或DC到AC。由于施加到所述硬件的电流或电压波形的上升，对这种功率转换器上的故障的不良检测可能潜在地导致转换器硬件的损坏。根据本专利技术的第一方面，提供了一种检测DC传输网络内远端功率转换器上的故障的方法，该DC传输网络包括通过传输介质的一个或多个部分彼此互连的近端功率转换器和至少一个远端功率转换器，该方法包括以下步骤：(a)建立位于所述或每个远端功率转换器和近端功率转换器之间的传输介质的线性时不变模型(time-invariantmodel)；(b)确定时不变模型的响应特征；(c)测量在近端功率转换器处的传输介质的输出操作特性(operatingproperty)；(d)将一个远端功率转换器识别为感兴趣的远端功率转换器；(e)通过将时不变模型的响应特征的逆施加(applyinganinverse)到在近端功率转换器处的传输介质的测量输出操作特性，导出(deriving)在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的对应输入操作特性；和(f)将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的导出的输入操作特性与故障特征进行比较，以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障。建立位于所述或每个远端功率转换器和近端功率转换器之间的传输介质的线性时不变模型，确定时不变模型的响应特征，然后使用该响应特征导出在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的输入操作特性(可以评价这样的输入操作特性以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障)，允许在不需要近端功率转换器和感兴趣的远端功率转换器之间的专用通信链路的情况下进行这种故障检测。不需要这样的通信链路是特别希望的，因为给定远端功率转换器上的故障，即功率转换器之间的传输介质中的故障，可能会损害或劣化现有通信链路，使其在故障发生期间不可靠。优选地，将在感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的导出的输入操作特性与故障特征进行比较以确定感兴趣的远端功率转换器上是否存在故障的步骤(f)包括：预测导出的输入操作特性是否将满足故障特征，并且当预测导出的输入操作特性满足故障特征时，指示感兴趣的远端功率转换器上存在故障。可选地，预测导出的输入操作特性是否将满足故障特征包括至少提前一步确定预期的输出操作特性。该方法的这些特征有助于更快地检测感兴趣的远端功率转换器上故障的发生。此外，在本专利技术的故障检测方法中，前述特征可用于消除已知的延迟，例如测量、处理和数据转换延迟。确定时不变模型的响应特征的步骤(b)可包括建立以下一个或多个来描述传输介质的一个或多个部分对所述或每个远端功率转换器处的输入操作特性的变换效应：脉冲响应；传递函数；微分方程；和差分方程。前述响应特征期望能够在线性时不变模型内完全描述变换效应。在本专利技术的一个优选实施例中，该方法包括：测量近端功率转换器处的传输介质的电压形式的第一输出操作特性和近端功率转换器处的传输介质的电流形式的第二输出操作特性中的一个或两个；和导出感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的电压形式的对应的第一输入操作特性和远端功率转换器处的传输介质的电流形式的对应的第二输入操作特性中的一个或两个。感兴趣的远端功率转换器处的传输介质的第一电压输入操作特性或第二电流输入操作特性与对应的电压或电流故障阈值的比较可以可靠地且重复地用于检测感兴趣的远端功率转换器上的故障。在本专利技术的另一个优选实施例中，测量电压和电流输出操作特性，随后导出对应的电压和电流输入操作特性，并且该方法附加包括根据所述导出的电压和电流输入操作特性来估计感兴趣的远端功率转换器处的功率的步骤。这样的步骤提供了故障远端功率转换器处所需功率的指示，而不需要引入通信链路、硬件冗余或额外的故障安全策略。以前述方式获得的功率估计还可以用作故障远端功率转换器的健康侧的功率参考，以允许故障穿越，而不使由与所述故障远端功率转换器连接的传输介质承载的电压崩溃。在检测在包括近端功率转换器和多个远端功率转换器的DC传输网络内的远端功率转换器上的故障的方法中，将一个远端功率转换器识别为感兴趣的远端功率转换器的步骤(d)优选地包括为每个远端功率转换器测试相应的假设，即在给定的远端功率转换器处已经发生故障，而所述或每个其它远端功率转换器继续正常工作。可选地，为每个远端功率转换器测试相应的假设的步骤包括：归因(ascribing)假定已经发生故障的给定远端功率转换器处的传输介质的估计故障水平输入操作特性；利用所述或每个其它远端功率转换器处的传输介质的已知先前输入操作特性；将时不变模型的响应特征应用于假定已经发生故障的给定远端功率转换器处的传输介质的估计故障水平输入操作特性，并且应用于所述或每个其它远端功率转换器处的传输介质的已知先前输入操作特性，以获得近端功率转换器处的传输介质的预期理论输出操作特性；和将近端功率转换器处的传输介质的预期理论输出操作特性与近端功率转换器处的传输介质的测量输出操作特性进行比较。在本专利技术的另一优选实施例中，被识别为感兴趣的远端功率转换器的远端功率转换器是这样的功率转换器：其相应的假设导致对应的预期理论输出操作特性最接近地匹配传输介质的测量输出操作特性。有利的是，前述步骤能够识别最有可能出现故障的远端功率转换器，因此本专利技术的步骤(c)和(f)能够确认是否实际出现了这种故障。在一种检测远端功率转换器上的故障的方法中，在包括近端功率转换器、多个远端功率转换器和用于平衡在彼此互连的功率转换器之间流动的内部电流的电流控制器的DC传输网络内，可选地，测量在近端功率转换器处的电流输出操作特性，并且时不变模型的响应特征在所述功率转换器之间的内部电流分布中附加地加入因数(additionallyfactorsinthedistributionofinternalcurrents)。优选地，响应特征通过包括对应于互连的功率转换器的相应的对之间的每个内部电流的加权系数(weightingcoefficients)，在所述功率转换器之间的内部电流分布中附加地加入因数。这样的步骤有利地考虑了由电流流量控制器特意执行的循环内部电流的变化，因此允许基于电流操作特性的本专利技术的其它故障检测步骤应用于包括电流控制器的这种DC传输网络。根据本专利技术的第二方面，提供了一种DC传输网络，该网络包括通过传输介质的一个或多个部分彼此互连的近端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测DC传输网络(10,40,70)内的远端功率转换器(14；141,142)上的故障(26)的方法，所述DC传输网络(10,40,70)包括通过传输介质(18)的一个或多个部分(16,42,44)彼此互连的近端功率转换器(12,123)和至少一个远端功率转换器(14；141,142)，所述方法包括以下步骤：(a)建立位于所述或每个远端功率转换器(14；141,142)和所述近端功率转换器(12；123)之间的所述传输介质(18)的线性时不变模型(22；48；58)；(b)确定所述时不变模型(22；48；58)的响应特征；(c)测量在所述近端功率转换器(12,123)处的所述传输介质(18)的输出操作特性(ya,yb)；(d)将一个远端功率转换器(14；141,142)识别为感兴趣的远端功率转换器(24)；(e)通过将所述时不变模型(22；48；58)的所述响应特征的逆施加到在所述近端功率转换器(12；123)处的所述传输介质(18)的所述测量输出操作特性(ya,yb)，导出在所述感兴趣的远端功率转换器(24)处的所述传输介质(18)的对应输入操作特性(xa,xb)；和(f)将在所述感兴趣的远端功率转换器(24)处的所述传输介质(18)的所述导出的输入操作特性(xa,xb)与故障特征进行比较，以确定所述感兴趣的远端功率转换器(24)上是否存在故障。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 GB 1605804.21.一种检测DC传输网络(10,40,70)内的远端功率转换器(14；141,142)上的故障(26)的方法，所述DC传输网络(10,40,70)包括通过传输介质(18)的一个或多个部分(16,42,44)彼此互连的近端功率转换器(12,123)和至少一个远端功率转换器(14；141,142)，所述方法包括以下步骤：(a)建立位于所述或每个远端功率转换器(14；141,142)和所述近端功率转换器(12；123)之间的所述传输介质(18)的线性时不变模型(22；48；58)；(b)确定所述时不变模型(22；48；58)的响应特征；(c)测量在所述近端功率转换器(12,123)处的所述传输介质(18)的输出操作特性(ya,yb)；(d)将一个远端功率转换器(14；141,142)识别为感兴趣的远端功率转换器(24)；(e)通过将所述时不变模型(22；48；58)的所述响应特征的逆施加到在所述近端功率转换器(12；123)处的所述传输介质(18)的所述测量输出操作特性(ya,yb)，导出在所述感兴趣的远端功率转换器(24)处的所述传输介质(18)的对应输入操作特性(xa,xb)；和(f)将在所述感兴趣的远端功率转换器(24)处的所述传输介质(18)的所述导出的输入操作特性(xa,xb)与故障特征进行比较，以确定所述感兴趣的远端功率转换器(24)上是否存在故障。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将在所述感兴趣的远端功率转换器(24)处的所述传输介质(18)的所述导出的输入操作特性(xa,xb)与故障特征进行比较以确定所述感兴趣的远端功率转换器(24)上是否存在故障(26)的步骤(f)包括：预测所述导出的输入操作特性(xa,xb)是否将满足所述故障特征，并且当预测所述导出的输入操作特性(xa,xb)满足所述故障特征时，指示所述感兴趣的远端功率转换器(24)上存在故障(26)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，预测所述导出的输入操作特性(xa,xb)是否将满足所述故障特征包括至少提前一步确定预期的输出操作特性。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述时不变模型(22；48；58)的响应特征的步骤(b)包括建立以下一个或多个来描述传输介质(18)的所述一个或多个部分对所述或每个远端功率转换器(14；141,142)处的所述输入操作特性(xa,xb)的变换效应：脉冲响应；传递函数；微分方程；和差分方程。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：测量所述近端功率转换器(12；123)处的所述传输介质(18)的电压形式的第一输出操作特性(ya)和所述近端功率转换器(12；123)处的所述传输介质(18)的电流形式的第二输出操作特性(Yb)中的一个或两个；和导出所述感兴趣的远端功率转换器(24)处的所述传输介质(18)的电压形式的对应的第一输入操作特性(xa)和所述远端功率转换器(14；141,142)处的所述传输介质(18)的电流形式的对应的第二输入操作特性(xb)中的一个或两个。6.根据权利要求5所述的方法，其中，测量电压和电流输出操作特性(ya,yb)，并且随后导出对应的电压和电流输入操作特性(xa,xb)，附加包括根据所述导出的电压和电流输入操作特性(xa,xb)来估计所述感兴趣的远端功率转换器(24)处的功率的步骤。7.根据检测DC传输网络(10,40,70)内的远端功率转换器(14；141,142)上的故障(26)的前述任一权利要求的方法，所述DC传输网络(10,40,70)包括近端功率转换器(12；123)和多个远端功率转换器(14；141,142...

【专利技术属性】
技术研发人员：P布里夫，FJ莫雷诺穆尼奥斯，KJ戴克，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH