一种新型双向DC/DC变流器的保护方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种新型双向DC/DC变流器的保护方法及装置，涉及电力设备维护领域，包括：对采集的变流器内绝缘栅双极型晶体管阻容吸收回路的高频电流波型进行波形特征分析，得到对应的频域分布特征；将所述频域分布特征输入预先训练的变流器故障分类模型，得到对应的故障类型；其中，所述故障类型包括变流器外部故障及变流器内部故障；若所述故障类型为所述变流器外部故障，控制所述变流器执行短时闭锁。本申请能够在变流器内的绝缘栅双极型晶体管发生故障时，区分该故障属于换流器外部故障还是换流器内部故障，避免外部的短时故障冲击造成联结两个电压等级的新型双向DC/DC变流器发生自动跳闸。自动跳闸。自动跳闸。

【技术实现步骤摘要】
一种新型双向DC/DC变流器的保护方法及装置


[0001]本申请涉及电力设备维护领域，具体是一种新型双向DC/DC变流器的保护方法及装置。

技术介绍

[0002]为了满足输电线路中高压大功率的传输需求，现有技术多采用输入串联输出并联型(简称ISOP型)拓扑结构来构建高压
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低压直流变换器。该拓扑结构由多个隔离功率模块组成，输入侧各模块之间以串联方式连接，保证能够承受中高压，输出侧并联在低压母线上，从而输出大电流，ISOP型的拓扑结构参见图1所示。
[0003]其中，隔离型双有源桥变换器(简称隔离型DAB变换器)正是基于ISOP型拓扑结构构建的典型，其因具有众多的优良特性而被广泛采用。隔离型DAB变换器的拓扑结构相对简单，由输入侧的高频逆变器、位于中间的高频变压器及输出侧的高频整流器构成，结构参见图2所示。多个隔离型DAB变换器进行串并联组合可以得到ISOP
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DAB直流变压器，结构参见图3所示。图3中所有DAB模块都期待做到参数完全一致，然而受限于现实制作工艺，每个模块包含元器件众多，参数上难免会有差异。
[0004]现有技术对于ISOP
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DAB直流变压器的保护策略一般是当遭遇外部故障时，ISOP
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DAB直流变压器不会把自身切出电路；当遭遇内部故障时，ISOP
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DAB直流变压器会动作把自身切出电路。但是当外部故障为短时间较大故障冲击时，ISOP
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DAB直流变压器的保护策略可能会发生误判，误认为其自身出现了内部故障，从而把某组变流器切出。
[0005]一旦某组变流器被保护切出，该组变流器会随即停止运行。事实上，本组变流器不应该被停止运行。由此会导致整个ISOP
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DAB电压变换出现抖动和毛刺。除本组变流器以外，其他变流器也会出现短时间的不平衡电流，局部过度上升的不平衡电流甚至有可能会导致局部的变流器开关管过热损毁，甚至爆炸。一旦某组变流器被错误切出，谁可能实现短时间运行，但是长时间运行会使除本组变流器以外的其他变流器造成不可逆的损坏。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的问题，本申请提供一种新型双向DC/DC变流器的保护方法及装置，能够在变流器内的绝缘栅双极型晶体管发生故障时，区分该故障属于换流器外部故障还是换流器内部故障，避免外部的短时故障冲击造成联结两个电压等级的新型双向DC/DC变流器发生自动跳闸。
[0007]为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：
[0008]第一方面，本申请提供一种新型双向DC/DC变流器的保护方法，包括：
[0009]对采集的变流器内绝缘栅双极型晶体管阻容吸收回路的高频电流波型进行波形特征分析，得到对应的频域分布特征；
[0010]将所述频域分布特征输入预先训练的变流器故障分类模型，得到对应的故障类型；其中，所述故障类型包括变流器外部故障及变流器内部故障；
[0011]若所述故障类型为所述变流器外部故障，控制所述变流器执行短时闭锁。
[0012]进一步地，训练变流器故障分类模型的步骤，包括：
[0013]在变流器发生故障时，采集所述阻容吸收回路的历史高频电流波型；
[0014]对所述历史高频电流波型进行故障类型标记；
[0015]根据故障类型标记结果、所述历史高频电流波型及预定义的训练函数进行训练，直至对应的损失函数收敛，得到所述变流器故障分类模型。
[0016]进一步地，所述对所述历史高频电流波型进行故障类型标记，包括：
[0017]对所述历史高频电流波型进行傅里叶变换，得到各历史频率分量；
[0018]根据所述各历史频率分量确定所述历史高频电流波型的历史频域分布特征；
[0019]比对所述历史频域分布特征与所述阻容吸收回路在变流器发生外部故障时的频域分布特征以及所述历史频域分布特征与所述阻容吸收回路在变流器发生内部故障时的频域分布特征；
[0020]如果所述历史高频电流波型对应于所述变流器外部故障，将所述历史高频电流波型对应的故障类型标记为所述变流器外部故障；
[0021]如果所述历史高频电流波型对应于所述变流器内部故障，将所述历史高频电流波型对应的故障类型标记为所述变流器内部故障。
[0022]进一步地，所述频域分布特征包括电流谐波总畸变率；所述对采集的变流器内绝缘栅双极型晶体管阻容吸收回路的高频电流波型进行波形特征分析，得到对应的频域分布特征，包括：
[0023]对所述高频电流波型进行傅里叶变换，得到各频率分量；
[0024]根据所述各频率分量确定所述高频电流波型的电流谐波总畸变率。
[0025]第二方面，本申请提供一种新型双向DC/DC变流器的保护装置，包括：
[0026]波形特征分析单元，用于对采集的变流器内绝缘栅双极型晶体管阻容吸收回路的高频电流波型进行波形特征分析，得到对应的频域分布特征；
[0027]故障类型确定单元，用于将所述频域分布特征输入预先训练的变流器故障分类模型，得到对应的故障类型；其中，所述故障类型包括变流器外部故障及变流器内部故障；
[0028]故障处理单元，用于当所述故障类型为所述变流器外部故障时，控制所述变流器执行短时闭锁。
[0029]进一步地，所述的新型双向DC/DC变流器的保护装置，还包括：
[0030]历史波型采集单元，用于在变流器发生故障时，采集所述阻容吸收回路的历史高频电流波型；
[0031]故障类型标记单元，用于对所述历史高频电流波型进行故障类型标记；
[0032]函数训练单元，用于根据故障类型标记结果、所述历史高频电流波型及预定义的训练函数进行训练，直至对应的损失函数收敛，得到所述变流器故障分类模型。
[0033]进一步地，所述故障类型标记单元，包括：
[0034]频率分量提取模块，用于对所述历史高频电流波型进行傅里叶变换，得到各历史频率分量；
[0035]历史频域特征确定模块，用于根据所述各历史频率分量确定所述历史高频电流波型的历史频域分布特征；
[0036]故障比对模块，用于比对所述历史频域分布特征与所述阻容吸收回路在变流器发生外部故障时的频域分布特征以及所述历史频域分布特征与所述阻容吸收回路在变流器发生内部故障时的频域分布特征；
[0037]外部故障判断模块，用于如果所述历史高频电流波型对应于所述变流器外部故障，将所述历史高频电流波型对应的故障类型标记为所述变流器外部故障；
[0038]内部故障判断模块，用于如果所述历史高频电流波型对应于所述变流器内部故障，将所述历史高频电流波型对应的故障类型标记为所述变流器内部故障。
[0039]进一步地，所述频域分布特征包括电流谐波总畸变率；所述波形特征分析单元，包括：
[0040]频率分量确定模块，用于对所述高频电流波型进行傅里叶变换，得到各频率分量；
[0041]总本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型双向DC/DC变流器的保护方法，其特征在于，包括：对采集的变流器内绝缘栅双极型晶体管阻容吸收回路的高频电流波型进行波形特征分析，得到对应的频域分布特征；将所述频域分布特征输入预先训练的变流器故障分类模型，得到对应的故障类型；其中，所述故障类型包括变流器外部故障及变流器内部故障；若所述故障类型为所述变流器外部故障，控制所述变流器执行短时闭锁。2.根据权利要求1所述的新型双向DC/DC变流器的保护方法，其特征在于，训练变流器故障分类模型的步骤，包括：在变流器发生故障时，采集所述阻容吸收回路的历史高频电流波型；对所述历史高频电流波型进行故障类型标记；根据故障类型标记结果、所述历史高频电流波型及预定义的训练函数进行训练，直至对应的损失函数收敛，得到所述变流器故障分类模型。3.根据权利要求2所述的新型双向DC/DC变流器的保护方法，其特征在于，所述对所述历史高频电流波型进行故障类型标记，包括：对所述历史高频电流波型进行傅里叶变换，得到各历史频率分量；根据所述各历史频率分量确定所述历史高频电流波型的历史频域分布特征；比对所述历史频域分布特征与所述阻容吸收回路在变流器发生外部故障时的频域分布特征以及所述历史频域分布特征与所述阻容吸收回路在变流器发生内部故障时的频域分布特征；如果所述历史高频电流波型对应于所述变流器外部故障，将所述历史高频电流波型对应的故障类型标记为所述变流器外部故障；如果所述历史高频电流波型对应于所述变流器内部故障，将所述历史高频电流波型对应的故障类型标记为所述变流器内部故障。4.根据权利要求1所述的新型双向DC/DC变流器的保护方法，其特征在于，所述频域分布特征包括电流谐波总畸变率；所述对采集的变流器内绝缘栅双极型晶体管阻容吸收回路的高频电流波型进行波形特征分析，得到对应的频域分布特征，包括：对所述高频电流波型进行傅里叶变换，得到各频率分量；根据所述各频率分量确定所述高频电流波型的电流谐波总畸变率。5.一种新型双向DC/DC变流器的保护装置，其特征在于，包括：波形特征分析单元，用于对采集的变流器内绝缘栅双极型晶体管阻容吸收回路的高频电流波型进行波形特征分析，得到对应的频域分布特征；故障类型确定单元，用于将所述频域分布特征输入预先训练的变流器故障分类模型，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志宇，曹天植，孔帅皓，李维宇，刘瑛琳，王泽森，赵天骐，梁伟宸，王亚娟，刘博，田琪，王晓斐，陈瑞，王丰，李烜，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：