一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法技术

本发明专利技术提出了一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法，包括：基于最近电平法对换流阀进行控制，在控制过程中检测换流阀中各个模块的投切动作；每次投切动作后，根据模块的运行状态，将所有模块划分为若干个分组，在每个分组中按照模块的电容电压进行实时的模块排序；记录任意两次投切动作的时间间隔，分析时间间隔内待测模块在分组中前后相邻两个模块的排序变化，若排序变化满足预设老化条件，则发出电容老化告警。本发明专利技术在最近电平法的基础思路上，通过对模块进行分组排序，实现对电容器老化情况的在线监测与告警，计算过程不影响原换流阀系统运行和控制，方法本身具备一定的广泛适应性。一定的广泛适应性。一定的广泛适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法


[0001]本专利技术属于电力电子领域，尤其涉及一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法。

技术介绍

[0002]换流阀是现有新能源输电系统必备的特种电力电子变换设备，根据电能变换要求的不同，目前常见的电路拓扑包括基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter，MMC)的电路，常用于柔直工程，以及基于模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter，M3C)的电路，用于低频输电交交换频变换器。在高压应用领域，随着换流阀中模块数量的增加，设备成本较高，并且对运维方面也提出了较高的要求。
[0003]换流阀中的各个模块大量使用电容，电容寿命是电力电子设备使用寿命受限制的主要因素，因此各个模块中电容的性能直接影响着换流阀本身的运行特性。由于换流阀长期在谐波较大、温度加高的环境中工作，其模块中的电容极易出现老化，导致其电容值减小、等效串联电阻值增大。与开路和短路故障不同，老化是一个参数缓慢变化的过程，不会给系统带来瞬间参数的突变，对电压、电流波形的影响不明显，因此现有的对电容器短路和开路的故障诊断方法并不适用于电容老化。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术提出了一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法，包括：
[0005]基于最近电平法对换流阀进行控制，在控制过程中检测换流阀中各个模块的投切动作；
[0006]每次投切动作后，根据模块的运行状态，将所有模块划分为若干个分组，在每个分组中按照模块的电容电压进行实时的模块排序；
[0007]记录任意两次投切动作的时间间隔，分析时间间隔内待测模块在分组中前后相邻两个模块的排序变化，若排序变化满足预设老化条件，则发出电容老化告警。
[0008]可选的，所述换流阀的拓扑包含至少一条换流链，每条换流链包含至少一个依次串联连接的模块。
[0009]可选的，所述分组的个数与模块的运行状态的种类个数相同。
[0010]可选的，所述根据模块的运行状态，将所有模块划分为若干个分组，包括：
[0011]当模块的运行状态分为两类时，将串联侧输出电平为1的模块划分到第一分组，将串联侧输出电平为0的模块划分到第二分组。
[0012]可选的，所述根据模块的运行状态，将所有模块划分为若干个分组，包括：
[0013]当模块的运行状态分为三类时，将串联侧输出电平为1的模块划分到第一分组，将串联侧输出电平为0的模块划分到第二分组，将串联侧输出电平为
‑
1的模块划分到第三分
组。
[0014]可选的，所述任意两次投切动作的时间间隔大于等于换流阀的基础控制周期的2倍。
[0015]可选的，所述分析时间间隔内待测模块在分组中前后相邻两个模块的排序变化，若排序变化满足预设老化条件，则发出电容老化告警，包括：
[0016]在时间间隔内，实时记录待测模块所在分组前后相邻的两个模块的预设序号；
[0017]分别累加排序在待测模块前和后的两个模块的预设序号出现次数，确定待测模块前的最多出现次数F以及待测模块后的最多出现次数G，并记录F和G对应模块的预设序号；
[0018]分别将F和G与时间间隔内的投切总次数相除，若相除结果均小于预设阈值，则判定排序变化满足预设老化条件，发出电容老化告警。
[0019]可选的，所述换流阀模块电容在线监测方法还包括，在分析时间间隔内待测模块在分组中前后相邻两个模块的排序变化之前，记录任意两次投切动作的时间间隔，根据时间间隔内待测模块的电容电压和电容电流，计算待测模块的电容值，若所述电容值和排序变化均满足预设老化条件，则发出电容老化告警。
[0020]可选的，所述记录任意两次投切动作的时间间隔，根据时间间隔内待测模块的电容电压和电容电流，计算待测模块的电容值，包括：
[0021]计算时间间隔T内待测模块的电容电流的平均值Iavg；
[0022]计算待测模块在时间间隔T首尾两端对应的投切动作时电容电压的差值dU；
[0023]计算待测模块的电容值为C＝Iavg
×
T/dU。
[0024]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：
[0025]本专利技术在最近电平法(NLM)的基础思路上，针对目前广泛应用NLM算法的多模块换流阀，通过对模块进行分组排序，提供了两种判断电容老化情况的执行思路，可以直接计算模块电容电压，也可以间接通过排序变化逻辑，并结合两种判断结果实现对电容器老化情况的在线监测与告警。计算过程不影响原换流阀系统运行和控制，方法本身具备一定的广泛适应性，除应用NLM算法的MMC和M3C电路，也可以用于应用NLM算法的SVG、串补、UPFC、DPFC等其他多种多模块换流阀的电容老化情况在线监测，可以提高多模块换流阀子模块容值监测的高效性和经济性。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例提出的一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术
人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0030]应当理解，在本专利技术的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本专利技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0031]应当理解，在本专利技术中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0032]应当理解，在本专利技术中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法，其特征在于，包括：基于最近电平法对换流阀进行控制，在控制过程中检测换流阀中各个模块的投切动作；每次投切动作后，根据模块的运行状态，将所有模块划分为若干个分组，在每个分组中按照模块的电容电压进行实时的模块排序；记录任意两次投切动作的时间间隔，分析时间间隔内待测模块在分组中前后相邻两个模块的排序变化，若排序变化满足预设老化条件，则发出电容老化告警。2.根据权利要求1所述的一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法，其特征在于，所述换流阀的拓扑包含至少一条换流链，每条换流链包含至少一个依次串联连接的模块。3.根据权利要求1所述的一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法，其特征在于，所述分组的个数与模块的运行状态的种类个数相同。4.根据权利要求1所述的一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法，其特征在于，所述根据模块的运行状态，将所有模块划分为若干个分组，包括：当模块的运行状态分为两类时，将串联侧输出电平为1的模块划分到第一分组，将串联侧输出电平为0的模块划分到第二分组。5.根据权利要求1所述的一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测方法，其特征在于，所述根据模块的运行状态，将所有模块划分为若干个分组，包括：当模块的运行状态分为三类时，将串联侧输出电平为1的模块划分到第一分组，将串联侧输出电平为0的模块划分到第二分组，将串联侧输出电平为
‑
1的模块划分到第三分组。6.根据权利要求1所述的一种基于排序算法的换流阀模块电容在线监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：史宇超，谭海云，乐全明，刘伟浩，汤明，陈晓刚，罗少杰，钱少锋，王源涛，许挺，向新宇，黄佳斌，江崇熙，胡晨，马伟，徐国丰，姜竞，戴世强，施羽展，郑升讯，金楷，骆冰磊，李涛，尚泽禹，蒋威，毛川，王鹏，朱思丞，郑凯，田骏，王嘉琦，许嘉轩，孙琳，邱治淳，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：