一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法，包括：波形显示模块、模数转换模块、数据处理模块、人机交互模块、数据储存模块、数据采集模块、换流阀控制系统、阀塔环境监测系统、水冷系统和电压电流测量系统，所述数据处理模块电性连接模数转换模块、数据储存模块、人机交互模块和数据采集模块，所述模数转换模块电性连接波形显示模块。通过设备的整体结构，通过数据采集及处理、分析，该系统能将柔性直流换流阀及阀控的运行状态以图形的方式呈现，突出展示故障点，进而达到提升换流阀及阀控运行状态的智能化监测水平、快速定位和预测故障点的目的。位和预测故障点的目的。位和预测故障点的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法


[0001]本专利技术涉及直流输电换流阀分类
，具体地说，涉及一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法。

技术介绍

[0002]基于MMC(模块化多电平技术)的柔性直流输电工程中，换流阀由多个桥臂构成，每个桥臂又由上百个换流阀子模块串联组成，这些功率子模块及其控制设备包含大量的控制数据和运行状态数据，对于这些数据的处理非常复杂。目前的柔性直流输电工程无法对换流阀和阀控数据进行智能采集和在线分析处理、对其子模块电容和IGBT的故障进行检测及处理、对阀控和阀组件关键元器件进行监视，进而不能及时对换流阀子模块的健康状态进行监测和评估，因此我们提出了一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法，通过数据采集及处理、分析，该系统能将柔性直流换流阀及阀控的运行状态以图形的方式呈现，突出展示故障点，进而达到提升换流阀及阀控运行状态的智能化监测水平、快速定位和预测故障点的目的。
[0004]本专利技术公开的一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法所采用的技术方案是：一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法，包括：
[0005]波形显示模块、模数转换模块、数据处理模块、人机交互模块、数据储存模块、数据采集模块、换流阀控制系统、阀塔环境监测系统、水冷系统和电压电流测量系统，所述数据处理模块电性连接模数转换模块、数据储存模块、人机交互模块和数据采集模块，所述模数转换模块电性连接波形显示模块，所述数据采集模块通过光纤连接换流阀控制系统、阀塔环境监测系统、水冷系统和电压电流测量系统。
[0006]作为优选方案，所述换流阀控制系统通过导线连接n个子模块。
[0007]作为优选方案，n个所述子模块通过导线连接桥臂电抗器而组成三相MMC主电路，且各个子模块电路结构包括电流互感器CT1、电流互感器CT2、S1、S2、二极管L1、二极管L2、接线端子1和2、放电电阻R1和电容C。
[0008]作为优选方案，所述子模块电路电路连接结构为：所述换流阀控制系统的两个输入输出接口分别连接电流互感器CT1和电流互感器CT2，且电流互感器CT1和电流互感器CT2相互串联，所述电流互感器CT1连接S1的发射极，所述S1的集电极连接放电电阻R1和电容C，所述放电电阻R1和电容C并联连接后连接S2的集电极，所述S2的发射极连接电流互感器CT2，S1和S2分别并联连接二极管L1和二极管L2，接线端子1和2连接有稳压二极管T1和旁路开关K，所述稳压二极管T1和旁路开关K并联。
[0009]作为优选方案，所述换流阀控制系统监控的子模块的投切模块数还原步骤1为：
[0010]步骤11、子模块状态和子模块投入模块数初始化；
[0011]步骤12、读取当前周期子模块状态数据；
[0012]步骤13、计算IGBT1为1的个数；
[0013]步骤14、与一定周期之前阀控产生的投入模切个数比较；
[0014]步骤15、保存当前周期投入模切数差值；
[0015]步骤16、判断所有数据循环是否结束，若循环结束，则输出波形且标出最大差异点，若循环未结束，则再次进入步骤12。
[0016]所述换流阀控制系统监控的子模块的投切模块数还原步骤2为：
[0017]步骤21、子模块状态和子模块投入模块数初始化；
[0018]步骤22、读取当前周期6桥臂调制波；
[0019]步骤23、计算投入模块个数；
[0020]步骤24、与一定周期之前阀控产生的投入模切个数比较；
[0021]步骤25、保存当前周期投入模切数差值；
[0022]步骤26、判断所有数据循环是否结束，若循环结束，则输出波形且标出最大差异点，若循环未结束，则再次进入步骤22。
[0023]作为优选方案，所述换流阀控制系统监控的子模块的子模块开关频率计算步骤为：
[0024]步骤31、子模块状态和子模块开关计数初始化；
[0025]步骤32、时间计数开始，且读取当前周期子模块状态数据；
[0026]步骤33、判断IGBT1驱动信号是否等于上一周期值，若等于上一周期值，即保存当前周期子模块状态数据，并且再次判断是否满足1s时间，若满足1s时间，则输出子模块开关计数且时间计数清零，若不等于上一周期值，即子模块开关计数加1，在保存当前周期子模块状态数据，然后次判断是否满足1s时间，若不满足1s时间，则再次回到读取当前周期子模块状态数据。
[0027]作为优选方案，所述换流阀控制系统监控的子模块的子模块故障检测计算步骤为：
[0028]步骤41、子模块状态初始化；
[0029]步骤42、读取当前周期子模块状态数据；
[0030]步骤43、判断是否存在故障，若存在故障，则保存当前轴承模块状态和控制指令；
[0031]步骤44、再次判断所有数据循环是否结束，若循环结束，则输出故障发展过程，若循环未结束，则回到步骤42；
[0032]步骤45、若不存在故障，则判断所有数据循环是否结束，若循环结束，则输出故障发展过程，若循环未结束，则回到步骤42。
[0033]作为优选方案，所述换流阀控制系统监控的子模块的子模块电压波动率算法步骤为。
[0034]步骤51、子模块最大最小电压和电压波动率初始化；
[0035]步骤52、判断计算周期是否结束；
[0036]步骤53、若周期结束，则子模块最大最小电压作差得到电压波动率；
[0037]步骤54、若周期未结束，则读取当前周期子模块电压数据，且计算子模块最大和最小电压，然后保存当前周期子模块电压数据，最后子模块最大最小电压作差得到电压波动
率。
[0038]作为优选方案，一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法的智能监测系统的输入包括数字量输入和模拟量输入，其中数字量输入采用高速光纤，传输速度为2.5Gbit/s，模拟量输入采用电缆直接测量模拟量值，系统输出包括通信报文输出和模拟量输出，其中通信报文采用以太网接口输出，用来连接人机交互模块，实现信息的上送及远方查看，模拟量输出将采集到的数字量进行数模转换并运算后，以模拟量形式实时输出，由于数据处理量大且芯片内部存储空间有限，硬件上配有专用的大容量数据储存模块，用于存储监测数据。
[0039]本专利技术公开的一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法和系统的有益效果是：
[0040]通过设备的整体结构，采集直流换流阀及阀控系统的运行状态数据，并对采集到的数据进行缓存、故障特征提取、特征分析处理,并具备人机交互功能。通过数据采集及处理、分析，该系统能将柔性直流换流阀及阀控的运行状态以图形的方式呈现，突出展示故障点，进而达到提升换流阀及阀控运行状态的智能化监测水平、快速定位和预测故障点的目的。
附图说明
[0041]图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法，其特征在于：包括：波形显示模块、模数转换模块、数据处理模块、人机交互模块、数据储存模块、数据采集模块、换流阀控制系统、阀塔环境监测系统、水冷系统和电压电流测量系统，所述数据处理模块电性连接模数转换模块、数据储存模块、人机交互模块和数据采集模块，所述模数转换模块电性连接波形显示模块，所述数据采集模块通过光纤连接换流阀控制系统、阀塔环境监测系统、水冷系统和电压电流测量系统。2.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法，其特征在于：所述换流阀控制系统通过导线连接n个子模块。3.根据权利要求2所述的一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法，其特征在于：n个所述子模块通过导线连接桥臂电抗器而组成三相MMC主电路，且各个子模块电路结构包括电流互感器CT1、电流互感器CT2、S1、S2、二极管L1、二极管L2、接线端子1和2、放电电阻R1和电容C。4.根据权利要求3所述的一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法，其特征在于：所述子模块电路电路连接结构为：所述换流阀控制系统的两个输入输出接口分别连接电流互感器CT1和电流互感器CT2，且电流互感器CT1和电流互感器CT2相互串联，所述电流互感器CT1连接S1的发射极，所述S1的集电极连接放电电阻R1和电容C，所述放电电阻R1和电容C并联连接后连接S2的集电极，所述S2的发射极连接电流互感器CT2，S1和S2分别并联连接二极管L1和二极管L2，接线端子1和2连接有稳压二极管T1和旁路开关K，所述稳压二极管T1和旁路开关K并联。5.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电换流阀子模块健康状态评估方法，其特征在于：所述换流阀控制系统监控的子模块的投切模块数还原步骤1为：步骤11、子模块状态和子模块投入模块数初始化；步骤12、读取当前周期子模块状态数据；步骤13、计算IGBT1为1的个数；步骤14、与一定周期之前阀控产生的投入模切个数比较；步骤15、保存当前周期投入模切数差值；步骤16、判断所有数据循环是否结束，若循环结束，则输出波形且标出最大差异点，若循环未结束，则再次进入步骤12。所述换流阀控制系统监控的子模块的投切模块数还原步骤2为：步骤21、子模块状态和子模块投入模块数初始化；步骤22、读取当前周期6桥臂调制波；步骤23、计算投入模块个数；步骤24、与一定周期之前阀控产生的投入模切个数比较；步骤25、保存当前周期投入模切数差值；步骤26、判断所有数据循环是否结束，若循环结束，则输出波形且标...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，贺霖华，吴双，刘浔，艾亮，伍超勇，杨楠，吴萍，廖俐琳，甘秋甫，周晨梦，陈国训，吕珺昊，吴倩，罗盛，刘威，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司直流公司，
类型：发明
国别省市：