一种基于故障分级的同相供电装置故障处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于故障分级的同相供电装置故障处理方法及装置，在同相供电装置的功率模块发生故障时，对故障进行判断和分级，通过故障分级来判断模块是否具备再次投入运行的可能，并针对不同分级的故障采取不同的处理策略。本发明专利技术提出的同相供电变装置模块故障分级方法，充分考虑了故障的风险等级，在确保装置安全运行的前提下，为故障的灵活处理提供了条件。相比于现有技术中同相供电变装置采取的对功率模块故障“一刀切”的故障冗余控制方式，本发明专利技术提供的技术方案可以减少因暂时性或可恢复性故障导致的模块旁路情况，从而进一步提高系统的可靠性和稳定性。高系统的可靠性和稳定性。高系统的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于故障分级的同相供电装置故障处理方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种基于故障分级的同相供电装置故障处理方法及装置。

技术介绍

[0002]同相供电系统的牵引变电所设备主要包括牵引变压器(TT)、高压匹配变压器(HMT)以及同相供电装置(CPD)。牵引变压器及高压匹配变压器通常封装为一个变压器，即SCOTT变压器，当变压器低压侧的M座与T座的视在功率相等，且功率因数相等时，牵引变压器高压侧的负序电流为零。同相供电装置主要由牵引匹配变压器、交直交变流器组成，现有同相供电变流器主要采用背靠背混联H桥结构，各H桥的其中一侧级联成高压输出，通过并网连接电抗接高压匹配变压器HMT，即Scott变压器的T座，而各H桥的另外一侧分别各接牵引匹配变压器TMT的一个低压绕组，其并网连接电抗为牵引匹配变压器低压绕组的漏抗，牵引匹配变压器TMT为单相低压侧多绕组变压器，其高压侧接至牵引母线。
[0003]电气化铁路供电系统关系国计民生、交通运输安全。同相供电装置承担着为电力机车提供部分牵引功率和治理电网电能质量的任务，对装置可靠性的要求很高。而同相供电装置的核心是由多个电力电子功率模块串并联组成的同相供电变流器，目前来说,电力电子设备仍然是总系统中故障率较高的部分，因此同相供电变流器的可靠性提升是同相供电装置全面推广应用的一个重要条件。
[0004]现有技术针对同相供电变流器的故障处理方法，通常是在模块故障时，通过模块自带的旁路开关和接触器直接将模块切除，从而达到冗余控制的目的，该方案虽然可以在一定程度上提高系统的可靠性，但这种做法局限性在于故障容忍度低，对暂时性或可恢复性故障也采取旁路处理。根据现场工程经验，在对旁路模块进行检修时，时常发现模块并无异常，再次投运后也正常运行的情况。

技术实现思路

[0005]基于现有技术的上述情况，本专利技术的目的在于提供一种基于故障分级的同相供电装置故障处理方法及装置，通过故障分级来判断模块是否具备再次投入运行的可能，可以避免传统技术方案对模块故障“一刀切”带来的问题，从而降低系统故障率，提高系统稳定性。
[0006]为达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于故障分级的同相供电装置故障处理方法，所述同相供电装置包括多个输入侧并联输出侧级联的功率模块，每个功率模块包括通过直流母线连接的并联侧功率单元和级联侧功率单元，包括步骤：
[0007]功率模块发生故障时，对故障功率模块进行封锁脉冲处理、设置故障标识位置位并计时；
[0008]判断故障类型并根据故障类型进行相应故障处理，所述故障类型按照从高到低分为一级故障、二级故障和三级故障；
[0009]当故障类型为一级故障时，进行整机封锁脉冲和跳闸处理；
[0010]当故障类型为二级故障时，对故障功率模块进行硬件旁路处理；
[0011]当故障类型为三级故障时，所述计时至第一设定时间时，对故障功率模块进行软件旁路处理，并同时进行故障监测。
[0012]进一步的，所述对故障功率模块进行封锁脉冲处理包括封锁并联侧功率单元和级联侧功率单元的驱动脉冲，同时使连接于并联侧功率单元和变压器副边之间的接触器保持闭合，以及使连接于级联侧功率单元的输出端的旁路开关保持断开。
[0013]进一步的，所述硬件旁路处理包括断开连接于并联侧功率单元和变压器副边之间的接触器，以及闭合连接于级联侧功率单元的输出端的旁路开关。
[0014]所述软件旁路处理包括将级联侧功率单元开关桥臂的下开关管导通。
[0015]进一步的，所述一级故障为重大故障，所述二级故障为严重故障，所述三级故障为一般故障。
[0016]进一步的，所述重大故障包括直流母线电压过压至接近最大耐压和旁路开关拒动；所述严重故障包括功率模块的控制器失电和开关管驱动故障；所述一般故障包括各部件安全运行范围内的过压、欠压、过流以及过温故障。
[0017]进一步的，还包括，当故障类型为三级故障时：
[0018]若故障监测发现更高级故障，则跳转至相应的故障等级处理步骤；
[0019]若故障监测发现故障消失且维持至第二设定时间时，对故障功率模块进行自复位后重新启动。
[0020]进一步的，所述对功率模块进行自复位包括：
[0021]令连接于并联侧功率单元和变压器副边之间的接触器保持闭合，连接于级联侧功率单元的输出端的旁路开关保持断开；
[0022]将级联侧功率单元的开关桥臂的下开关管导通、上开关管关断，并联侧功率单元的所有开关管关断；
[0023]将模块的故障标志位清零，并跳转为就绪待启动状态。
[0024]进一步的，还包括，当功率模块重新启动后，判断是否在第三预设时间内发生故障，若是，则对并联侧功率单元和级联侧功率单元进行硬件旁路处理；若否，则将功率模块转为正常运行状态。
[0025]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种基于故障分级的同相供电装置故障处理装置，所述同相供电装置包括多个输入侧并联输出侧级联的功率模块，每个功率模块包括通过直流母线连接的并联侧功率单元和级联侧功率单元，包括脉冲封锁模块、故障类型判断模块、一级故障处理模块、二级故障处理模块以及三级故障处理模块；其中，
[0026]所述脉冲封锁模块用于当功率模块发生故障时对故障功率模块进行封锁脉冲处理并计时；
[0027]所述故障类型判断模块用于判断故障类型，所述故障类型按照从高到低分为一级故障、二级故障和三级故障；
[0028]所述一级故障处理模块用于当故障类型为一级故障时进行整机封锁脉冲和跳闸处理；
[0029]所述二级故障处理模块用于当故障类型为二级故障时对故障功率模块进行硬件
旁路处理；
[0030]所述三级故障处理模块用于当故障类型为三级故障时，在所述计时至第一设定时间时，对故障功率模块进行软件旁路处理，并同时进行故障监测。
[0031]综上所述，本专利技术提供了一种基于故障分级的同相供电装置故障处理方法及装置，在同相供电装置的功率模块发生故障时，对故障进行判断和分级，通过故障分级来判断模块是否具备再次投入运行的可能，并针对不同分级的故障采取不同的处理策略。本专利技术提出的同相供电变装置模块故障分级方法，充分考虑了故障的风险等级，在确保装置安全运行的前提下，为故障的灵活处理提供了条件。相比于现有技术中同相供电变装置采取的对功率模块故障“一刀切”的故障冗余控制方式，本专利技术提供的技术方案可以减少因暂时性或可恢复性故障导致的模块旁路情况，从而进一步提高系统的可靠性和稳定性。
附图说明
[0032]图1是同相供电装置一次系统的示意图；
[0033]图2是同相供电装置二次系统的示意图；
[0034]图3是本专利技术基于故障分级的同相供电装置故障处理方法的流程图；
[0035]图4是本专利技术基于故障分级的同相供电装置故障处理装置的构成框图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的目的、技术方案和优点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于故障分级的同相供电装置故障处理方法，所述同相供电装置包括多个输入侧并联输出侧级联的功率模块，每个功率模块包括通过直流母线连接的并联侧功率单元和级联侧功率单元，其特征在于，包括步骤：功率模块发生故障时，对故障功率模块进行封锁脉冲处理、设置故障标识位置位并计时；判断故障类型并根据故障类型进行相应故障处理，所述故障类型按照从高到低分为一级故障、二级故障和三级故障；当故障类型为一级故障时，进行整机封锁脉冲和跳闸处理；当故障类型为二级故障时，对故障功率模块进行硬件旁路处理；当故障类型为三级故障时，所述计时至第一设定时间时，对故障功率模块进行软件旁路处理，并同时进行故障监测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对故障功率模块进行封锁脉冲处理包括封锁并联侧功率单元和级联侧功率单元的驱动脉冲，同时使连接于并联侧功率单元和变压器副边之间的接触器保持闭合，以及使连接于级联侧功率单元的输出端的旁路开关保持断开。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硬件旁路处理包括断开连接于并联侧功率单元和变压器副边之间的接触器，以及闭合连接于级联侧功率单元的输出端的旁路开关。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述软件旁路处理包括将级联侧功率单元开关桥臂的下开关管导通。5.根据权利要求2
‑
4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述一级故障为重大故障，所述二级故障为严重故障，所述三级故障为一般故障。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述重大故障包括直流母线电压过压至接近最大耐压和旁路开关拒动；所述严重故障包括功率模块的控制器失电和开关管驱动故障；所述一般故障包括各部件安全运行范围内的过压、欠压、过流以及过温故障。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洪，吴金龙，陈旭东，黄辉，刘刚，许恩泽，张宏阳，秦健峰，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司西安许继电力电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：