CN111478289A - 一种换流阀过电压保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换流阀过电压保护方法及系统，该方法包括：获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压；利用全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值；当预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀；当预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值时，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压；当判断出子模块过压时，按照对应级别的过压保护策略执行对应的过压保护。本发明解决了现有技术中换流阀级过压保护中容易出现过度保护或者保护力度弱的情况的问题，通过多级过压保护相互配合，使得保护更加精准，提高换流阀运行的稳定性。

Description

一种换流阀过电压保护方法及系统

技术领域

本发明涉及柔性直流输电领域，具体涉及一种换流阀过电压保护方法及系统。

背景技术

换流阀在直流输电工程中担负着直流-交流变换和交流-直流变换的重任，是直流输电工程的核心设备。模块化多电平换流阀技术(MMC)在高压直流输电领域应用时，需要数百乃至数千只子模块串联，每个子模块都必须单独控制、保护和监视。单个子模块的故障，如果处理不当，将影响整个换流阀甚至整个直流输电系统的运行。

换流阀的保护包括阀级保护和子模块级保护，两级保护相互配合，阀级保护由阀基控制器(VBC)承担，子模块级保护由子模块自身设备子模块控制器(SMC)承担。换流阀子模块过压是一种严重的故障，当子模块承受电压超过元器件最高耐受电压，子模块将会损坏，严重时甚至会发生爆炸。目前换流阀中子模块过压保护大多仅设置在子模块控制器中，并且在不停运、检修换流阀的情况下，处于旁路状态的子模块将不会再次投入运行。

中国专利申请CN105680420A公开了一种模块化多电平换流器过电压保护方法，通过检测换流器单个子模块的电压及子模块所属阀臂的电压和或阀臂子模块平均电容电压，判断整个阀臂的系统性过压还是单个子模块过电压。发明人发现，上述技术方案，只是通过一个定值来判断子模块过压情况，然而，对于不同情况下工作的换流阀而言，其过压的判断标准是不同的，如果只采用一个定值来判断，则容易出现过度保护或者保护力度弱的情况。例如，当定值设置较大时，对于在特定场景(该环境电容电压接近定值时已经过压)下已经产生过压的子模块则无法进行保护；当定值设置较小时，则容易产生过度保护。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种换流阀过电压保护方法及系统，解决现有技术中换流阀级过压保护中容易出现过度保护或者保护力度弱的情况的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种换流阀过电压保护方法，包括：获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压；利用所述全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值；当所述预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀；当所述预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值时，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压；其中，所述多级过压保护策略包括子模块软件过压保护和子模块硬件过压保护；当判断出子模块过压时，按照对应级别的过压保护策略执行对应的过压保护。

在一实施例中，所述获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压，包括：通过阀基控制器获取每个控制周期的换流阀各桥臂中全部子模块状态信息，所述阀基控制器连接站控制保护系统和换流阀子模块；从所述状态信息中获取全部子模块的电容电压。

在一实施例中，所述状态信息包括：子模块故障情况、工作状态和电容电压。

在一实施例中，所述利用所述全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值，包括：获取换流阀各桥臂中所述工作状态为非旁路状态的子模块数量；计算每个所述桥臂的子模块电容电压和，计算过程中不考虑所述工作状态为旁路状态的子模块；利用每个所述桥臂中非旁路状态的子模块数量和每个所述桥臂的子模块电容电压和，计算得到每个所述桥臂的子模块电容电压平均值；利用所述预设时间和所述每个所述桥臂的子模块电容电压平均值，计算所述预设时间内子模块电容电压平均值。

在一实施例中，所述利用所述预设时间和所述每个所述桥臂的子模块电容电压平均值，计算所述设时间内子模块电容电压平均值，包括：利用所述预设时间和所述控制周期，计算得到所述预设时间内获取换流阀子模块状态信息的获取次数；利用所述子模块电容电压平均值和所述获取次数，计算得到预设时间内子模块电容电压平均值。

在一实施例中，所述利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压，包括：判断所述换流阀子模块的电容电压是否大于所述子模块硬件过压保护的定值；当所述换流阀子模块的电容电压大于所述子模块硬件过压保护的定值时，执行对所述子模块硬件过压保护动作；当所述换流阀子模块的电容电压小于等于所述硬件过压保护的定值时，判断所述换流阀子模块的电容电压是否大于所述软件过压保护的定值；当所述换流阀子模块的电容电压大于所述软件过压保护的定值时，执行对所述子模块软件过压保护动作。

在一实施例中，通过以下公式计算预设时间内子模块电容电压平均值：

其中，

表示预设时间内子模块电容电压平均值，

表示每个桥臂的子模块电容电压平均值的和，m表示预设时间内获取换流阀子模块状态信息的获取次数。

第二方面，本发明实施例提供一种换流阀过电压保护系统，包括，获取模块，用于获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压；计算模块，用于利用所述全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值；换流阀第一保护模块，用于当所述预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀；判断模块，用于当所述预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值时，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压；其中，所述多级过压保护策略包括子模块软件过压保护和子模块硬件过压保护；换流阀第二保护模块，用于当判断出子模块过压时，按照对应级别的过压保护策略执行对应的过压保护。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本发明实施例第一方面的换流阀过电压保护方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本发明实施例第一方面的换流阀过电压保护方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的换流阀过电压保护方法及系统，通过计算预设时间内的子模块电容电压平均值，有效的避免了获取子模块电容电压过程中发生的数据不稳定的情况，能够更加直观表示该时间段内桥臂整体过压水平，避免单周期判断数据出错造成误跳闸的情况，进而保证了判断数据的可靠性；判断出预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀进行过电压保护，避免子模块旁路过多的情况，保证换流阀运行的可靠性和稳定性；同时如果预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值，利用预先设置的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压，解决现有技术中换流阀级过压保护中容易出现过度保护或者保护力度弱的情况的问题，通过多级过压保护相互配合，使得保护更加精准，提高换流阀运行的稳定性。

2.本发明提供的换流阀过电压保护方法及系统，利用预设时间和控制周期计算预设时间内的子模块电容电压平均值，并且配置换流阀子模块的多级过压保护策略过程中，多级过压保护等级以及过压保护的定值的设定都影响了系统判断的准确性以及效率，多重防护提高了换流阀的稳定性，保证了过电压保护的准确性以及保护效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的换流阀过电压保护方法的一个具体示例的流程图；

图2为本发明实施例提供的计算预设时间内子模块电容电压平均值的一个具体示例的流程图；

图3为本发明实施例提供的逐级判断每个子模块是否过压的一个具体示例的流程图；

图4为本发明实施例提供的换流阀过电压保护系统示意图；

图5为本发明实施例提供的电子设备一个具体示例的组成图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种换流阀过电压保护方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S1：获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压。

本发明实施例中，换流阀中单个桥臂就包含上百个功率子模块，子模块的结构可以分为半H桥型、全H桥型和双箝位型子模块型三种，一旦有子模块出现故障，旁路开关就会动作将故障子模块切除，然后投入冗余模块代替故障模块运行，为了便于检测并且不需要增加其他的器件可以直接通过换流阀各桥臂的IGBT子模块中的IGBT驱动器对子模块过电压故障进行检测，使得检测效率更高效便捷，在实际应用中也可以通过故障检测器对故障模块进行检测。如果子模块发生故障，换流阀各桥臂的IGBT子模块中的IGBT驱动器就会获取换流阀桥臂中全部子模块的电容电压，并将发生过电压故障的子模块数量加1，将统计结果反馈给换流阀中的控制部分，并确定每个桥臂中发生过电压故障的子模块数量。当然，也可以通过检测子模块的电容电压来判断子模块是否发生过压故障。

需要说明的是，在对子模块电容电压和过电压故障进行检测的时候，可以选择IGBT驱动器直接进行检测，也可以通过故障检测器进行检测，其中，故障检测器可以是芯片也可以是实际的检测程序，本发明并不以此为限。

步骤S2：利用全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值。

本发明实施例中，获取到换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压后，利用获取到的全部子模块的电容电压，计算全部工作状态中非旁路状态的子模块电容电压的和，然后计算桥臂中全部子模块的电容电压的平均值

一般情况下换流阀中有6个桥臂，此时i的取值范围是从1到6，对应换流阀桥臂1到6，可以分为A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂。在计算桥臂中全部子模块的电容电压的平均值利用每个桥臂中全部子模块的电容电压的和除以当前桥臂串联子模块个数与当前桥臂中旁路子模块个数的差值。为了能够更加直观表示该时间段内桥臂整体过压水平并且避免单周期判断数据出错造成误跳闸的情况，计算预设时间内子模块电容电压平均值，其中预设时间可设置为阀基控制器的几个控制周期。需要说明的是，在实际应用中计算桥臂中全部子模块的电容电压的平均值的过程中，可以根据实际系统需求进行加权处理或者加上一个系数，并且预设时间也是根据仿真结果或者实际经验进行设置的，也可以根据实际系统需求进行设置，本发明并不以此为限。

可选地，假设在换流阀中有6个桥臂的情况下，可以通过以下公式计算桥臂i中全部子模块的电容电压的平均值

其中，

表示第i个桥臂中全部子模块的电容电压的平均值，∑u_{sm_ij}(i＝1,...,6)表示第i个桥臂中全部工作状态的子模块电容电压的和，N表示每个桥臂串联的全部子模块个数，n_{bypass_i}(i＝1,...,6)表示第i个桥臂中旁路子模块个数。需要说明的是，本发明实施例中仅仅举例说明换流阀中有6个桥臂，在其他实验过程中还可以有别的桥臂个数的选择。

步骤S3：当预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀。

本发明实施例中，换流阀中子模块如果发生故障后，为保证换流阀不停运，需对故障子模块进行旁路操作，并且处于旁路状态的子模块将不会再次投入运行，如果故障子模块数量过多会导致子模块发生雪崩式旁路，对换流阀运行的可靠性和稳定性造成威胁，因此需要对预设时间内子模块电容电压平均值是否大于预设过压保护阈值进行判断，如果预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀，使得换流阀过电压保护可以及时动作通过主动闭锁IGBT器件实施保护，并将闭锁信息上报给站控制保护系统，避免子模块因过压而桥臂大面积旁路，并且故障电压迅速上升导致系统存在更大的安全隐患。

需要说明的是，在实际应用中换流阀判断过程中的预设过压保护阈值是提前设定好的，可能是根据仿真结果进行设定的，也可能是根据实际经验进行设定的，在实际应用中还可以根据系统的实际需求进行设定，本发明并不以此为限。

步骤S4：当预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值时，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压；其中，多级过压保护策略包括子模块软件过压保护和子模块硬件过压保护。

本发明实施例中，换流阀判断过程中如果预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压，使得多级保护的预设过压保护阈值依次拉开差距，换流阀过压保护阈值、子模块软件过压保护阈值和子模块硬件过压保护阈值依次拉开差距，其中，多级过压保护策略包括子模块软件过压保护和子模块硬件过压保护。需要说明的是，在实际应用中多级过压保护策略还可以包含其他级别的过压保护，本发明实施例仅仅举例说明包括子模块软件过压保护和子模块硬件过压保护，并且过压保护阈值也是根据实际经验进行设定的，本发明并不以此为限。

步骤S5：当判断出子模块过压时，按照对应级别的过压保护策略执行对应的过压保护。

本发明实施例中，如果判断出某个子模块过压时，就按照现有的子模块过压保护动作，采用对应级别的过压保护策略执行对应的过压保护，需要说明的是，对子模块自身进行过电压保护时，选择现有的保护方法即可，在实际应用中，本发明实施例中选择哪种过电压保护方法并不受限制，可以根据实际需要进行选择。

本发明提供的换流阀过电压保护方法，通过计算预设时间内的子模块电容电压平均值，有效的避免了获取子模块电容电压过程中发生的数据不稳定的情况，能够更加直观表示该时间段内桥臂整体过压水平，避免单周期判断数据出错造成误跳闸的情况，进而保证了判断数据的可靠性；判断出预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀进行过电压保护，避免子模块旁路过多的情况，保证换流阀运行的可靠性和稳定性；同时如果预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值，利用预先设置的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压，解决现有技术中换流阀级过压保护中容易出现过度保护或者保护力度弱的情况的问题，通过多级过压保护相互配合，使得保护更加精准，提高换流阀运行的稳定性。

在一具体实施例中，获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压，包括如下步骤：

步骤S11：通过阀基控制器获取每个控制周期的换流阀各桥臂中全部子模块状态信息，阀基控制器连接站控制保护系统和换流阀子模块。

本发明实施例中，换流阀整体过电压保护可以通过阀基控制器实现，获取每个控制周期的换流阀各桥臂中全部子模块状态信息，阀基控制器连接站控制保护系统和换流阀子模块，由换流阀的阀基控制器(VBC)实现换流阀整体过电压保护，换流阀的阀基控制器由VBC接口设备和桥臂电压控制机箱组成，阀基控制器具备系统通信、调制、环流抑制、子模块电压平衡、所有子模块控制保护及监视功能。

其中，通过换流阀各桥臂的IGBT子模块中的IGBT驱动器对子模块过电压故障进行检测的过程中，先通过IGBT驱动器获取换流阀各桥臂中全部子模块状态信息，其中，IGBT驱动器的选择及输出功率的计算决定了换流系统的可靠性。驱动器功率不足或选择错误可能会直接导致IGBT和驱动器损坏，实际应用中供IGBT使用的驱动电路形式多种多样，从电路隔离方式看，IGBT驱动器可分成两大类，一类采用光电耦合器，另一类采用脉冲变压器，两者均可实现信号的传输及电路的隔离。

实际应用中，假设采用光电耦合器作为IGBT驱动器，简单说明光电耦合驱动器的最大特点是双侧都是有源的，由它提供的正向脉冲及负向封锁脉冲的宽度可以不受限制，而且可以较容易地通过检测IGBT通态集电极电压实现各种情况下的过电压及短路保护，并对外送出过电压信号。国内外都趋向于把这种驱动器做成厚膜电路的形式，因此具有使用较方便，一致性及稳定性较好的优点。但是其不足之处是需要较多的工作电源，例如，全桥式开关电源一般需要四个工作电源，从而增加了电路的复杂性。

需要说明的是，检测过程中检测到的子模块状态信息还包括，其中状态信息包括：子模块故障情况、工作状态和电容电压，并且工作状态又包括切出、投入、闭锁三种正常状态和旁路一种特殊状态，本发明实施例中仅仅举例说明选择光电耦合器作为IGBT驱动器，在实际应中还可以采用其他设备或电路作为IGBT驱动器，本发明并不以此为限。

步骤S12：从状态信息中获取全部子模块的电容电压。

本发明实施例中，状态信息包括：子模块故障情况、工作状态和电容电压，然后为了便于后续计算，可以在此阶段对子模块的电容电压进行获取并暂时存储，获取到子模块的电容电压后，就可以根据电容电压确定出发生过电压故障的子模块，首先需要判断检测到的电容电压是否超过预设电压值，如果电压超过预设电压值，确定对应的子模块发生过电压故障，记录子模块故障信息并统计子模块故障个数。如果电压不超过预设电压值，就表示当前子模块处于正常运行状态，此控制周期内不进行操作，等待下一控制周期进行下一次状态信息的检测。需要说明的是，判断过程中的预设电压值是仿真过程中确定的，或者是根据实际经验进行设定的，也可以根据系统的实际需求进行相应的调整，本发明并不以此为限。

在一具体实施例中，如图2所示，利用全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值，包括如下步骤：

步骤S21：获取换流阀各桥臂中工作状态为非旁路状态的子模块数量。

在实际应用中，根据获取的换流阀各桥臂中子模块状态信息，选取全部子模块状态信息中工作状态为非旁路状态的子模块数量，也就是用全部子模块个数减去工作状态为旁路状态的子模块个数，然后计算在预设时间内子模块电容电压平均值，其中预设时间是根据实际需要进行设置的，可以为阀基控制器的几个控制周期，在实际应用中也可以进行其他选择，本发明并不以此为限。

步骤S22：计算每个桥臂的子模块电容电压和，计算过程中不考虑工作状态为旁路状态的子模块。

本发明实施例中，在获取的每个桥臂的子模块电容电压中排除工作状态为旁路状态的子模块，将桥臂中其他子模块电容电压进行求和，得到每个桥臂的子模块电容电压和。需要说明的是，在实际应用中计算桥臂中全部子模块的电容电压和的过程中，可以根据实际系统需求进行加处理或者加上一个系数，本发明并不以此为限。

步骤S23：利用每个桥臂中非旁路状态的子模块数量和每个桥臂的子模块电容电压和，计算得到每个桥臂的子模块电容电压平均值。

本发明实施例中，将上述计算得到的每个桥臂的子模块电容电压和除以每个桥臂中非旁路状态的子模块数量，得到每个桥臂的子模块电容电压平均值。

步骤S24：利用预设时间和每个桥臂的子模块电容电压平均值，计算预设时间内子模块电容电压平均值。

本发明实施例中，为了避免数据出错，选择计算一定预设时间内平均值，能够更加直观表示该时间段内桥臂整体过压水平，并且可以有效的避免单周期判断数据出错造成的误跳闸的情况。利用预设时间和每个桥臂的子模块电容电压平均值，计算预设时间内子模块电容电压平均值，需要说明的是，预设时间的选取是阀基控制器的几个控制周期，也可以根据实际需要进行选取，本发明并不以此为限。

在一具体实施例中，利用预设时间和每个桥臂的子模块电容电压平均值，计算设时间内子模块电容电压平均值，包括如下步骤：

步骤S241：利用预设时间和控制周期，计算得到预设时间内获取换流阀子模块状态信息的获取次数。

本发明实施例中，阀基控制器每个控制周期获取一次所有模块的状态信息，将换流阀过电压保护判断的预设时间设定为T_set，阀基控制器的控制周期为T，则可以利用预设时间和控制周期，将换流阀过电压保护判断的预设时间除以阀基控制器的控制周期，就得到预设时间内获取换流阀子模块状态信息的获取次数。

可选地，可以通过以下公式计算预设时间内获取换流阀子模块状态信息的获取次数，

其中，m表示预设时间内获取换流阀子模块状态信息的获取次数，T_set表示换流阀过电压保护判断的预设时间设定为，T表示阀基控制器的控制周期。

在实际应用中，也可以根据桥臂子模块的重要性不同进行加权处理，并且假设出现获取次数存在小数的情况，避免在如果预设时间不是控制周期的整数倍，但是不到一个控制周期获取的状态信息不全，就将小数省略，当然在设定预设时间过程中尽量选则为控制周期的整数倍，但是，本发明并不以此为限。

步骤S242：利用子模块电容电压平均值和获取次数，计算得到预设时间内子模块电容电压平均值。

本发明实施例中，计算出预设时间内子模块电容电压平均值，就可以有效的避免单独计算某一个控制周期出现数据不稳定或者错误数据的情况，提升了换流阀过电压保护的准确性。

在一具体实施例中，如图3所示，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压，包括如下步骤：

步骤S41：判断换流阀子模块的电容电压是否大于子模块硬件过压保护的定值。

本发明实施例中，在判断出预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值时，就会利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略逐级判断每个子模块是否过压，首先根据多级过电压保护的保护等级，设置多级过电压保护，能够有效的避免因为电压保护阈值设置过大或者过小造成的误差甚至错误，判断换流阀子模块的电容电压是否大于子模块硬件过压保护的定值，如果换流阀子模块的电容电压是大于子模块硬件过压保护的定值，则此子模块就发生过电压，就执行子模块硬件过压保护动作，对子模块进行过电压保护；如果换流阀子模块的电容电压不大于子模块硬件过压保护的定值，则判断子模块在本控制周期内对于子模块硬件过压保护处于正常的工作状态，不需要进行子模块硬件过电压保护，在进行保护等级更高的判断。

需要说明的是，对子模块自身进行过电压保护时，选择现有的保护方法即可，并且，过电压保护的阈值是根据仿真结果或者实际经验进行设定的，在实际应用中，本发明实施例中选择哪种过电压保护方法并不受限制，可以根据实际需要进行选择，本发明并不以此为限。

步骤S42：当换流阀子模块的电容电压大于子模块硬件过压保护的定值时，执行对子模块硬件过压保护动作。

本发明实施例中，当换流阀子模块的电容电压大于子模块硬件过压保护的定值时，说明此子模块本身发生了过电压故障，就执行对子模块硬件过压保护动作，需要说明的是，对子模块自身进行过电压保护时，选择现有的保护方法即可，可以根据实际需要进行选择，本发明并不以此为限。

步骤S43：当换流阀子模块的电容电压小于等于硬件过压保护的定值时，判断换流阀子模块的电容电压是否大于软件过压保护的定值。

本发明实施例中，当换流阀子模块的电容电压小于等于硬件过压保护的定值时，判断换流阀子模块的电容电压是否大于软件过压保护的定值，判断原理和其他等级的过电压保护一样，并且过压保护的定值也是根据仿真结果或者实际经验进行设定的，本发明并不以此为限。

步骤S44：当换流阀子模块的电容电压大于软件过压保护的定值时，执行对子模块软件过压保护动作。

本发明实施例中，当换流阀子模块的电容电压大于软件过压保护的定值时，执行对子模块软件过压保护动作，如果换流阀子模块的电容电压不大于软件过压保护的定值，说明此模块在本控制周期内没有发生软件过压的情况，在判断后续过电压保护中还有没有更高等级的过电压保护，如果后续没有再高等级的过电压保护，就认为此子模块在本控制周期内没有发生过电压故障，在实际应用中，还可以根据实际需求设置其他等级的子模块过压保护，本发明并不以此为限。

本发明提供的换流阀过电压保护方法，利用预设时间和控制周期计算预设时间内的子模块电容电压平均值，并且配置换流阀子模块的多级过压保护策略过程中，多级过压保护等级以及过压保护的定值的设定都影响了系统判断的准确性以及效率，多重防护提高了换流阀的稳定性，保证了过电压保护的准确性以及保护效率。

实施例2

本发明实施例提供一种模块化多电平换流器的子模块冗余配置系统，如图4所示，包括：

获取模块1，用于获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压；此模块执行实施例1中的步骤S1所描述的方法，在此不再赘述。

计算模块2，用于利用全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值；此模块执行实施例1中的步骤S2所描述的方法，在此不再赘述。

换流阀第一保护模块3，用于当预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀；此模块执行实施例1中的步骤S3所描述的方法，在此不再赘述。

判断模块4，用于当预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值时，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压；其中，多级过压保护策略包括子模块软件过压保护和子模块硬件过压保护；此模块执行实施例1中的步骤S4所描述的方法，在此不再赘述。

换流阀第二保护模块5，用于当判断出子模块过压时，按照对应级别的过压保护策略执行对应的过压保护；此模块执行实施例1中的步骤S5所描述的方法，在此不再赘述。

本发明提供的换流阀过电压保护系统，通过计算预设时间内的子模块电容电压平均值，有效的避免了获取子模块电容电压过程中发生的数据不稳定的情况，能够更加直观表示该时间段内桥臂整体过压水平，避免单周期判断数据出错造成误跳闸的情况，进而保证了判断数据的可靠性；判断出预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀进行过电压保护，避免子模块旁路过多的情况，保证换流阀运行的可靠性和稳定性；同时如果预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值，利用预先设置的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压，解决现有技术中换流阀级过压保护中容易出现过度保护或者保护力度弱的情况的问题，通过多级过压保护相互配合，使得保护更加精准，提高换流阀运行的稳定性；配置换流阀子模块的多级过压保护策略过程中，多级过压保护等级以及过压保护的定值的设定都影响了系统判断的准确性以及效率，多重防护提高了换流阀的稳定性，保证了过电压保护的准确性以及保护效率。

实施例3

本发明实施例提供一种电子设备，如图5所示，包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Ramdom Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1的换流阀过电压保护方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1的换流阀过电压保护方法。

其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固降硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。

其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。

可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请执行实施例1中的换流阀过电压保护方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1的换流阀过电压保护方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固降硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种换流阀过电压保护方法，其特征在于，包括：

获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压；

利用所述全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值；

当所述预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀；

当所述预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值时，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压；其中，所述多级过压保护策略包括子模块软件过压保护和子模块硬件过压保护；

当判断出子模块过压时，按照对应级别的过压保护策略执行对应的过压保护。

2.根据权利要求1所述的换流阀过电压保护方法，其特征在于，所述获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压，包括：

通过阀基控制器获取每个控制周期的换流阀各桥臂中全部子模块状态信息，所述阀基控制器连接站控制保护系统和换流阀子模块；

从所述状态信息中获取全部子模块的电容电压。

3.根据权利要求2所述的换流阀过电压保护方法，其特征在于，所述状态信息包括：子模块故障情况、工作状态和电容电压。

4.根据权利要求3所述的换流阀过电压保护方法，其特征在于，所述利用所述全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值，包括：

获取换流阀各桥臂中所述工作状态为非旁路状态的子模块数量；

计算每个所述桥臂的子模块电容电压和，计算过程中不考虑所述工作状态为旁路状态的子模块；

利用每个所述桥臂中非旁路状态的子模块数量和每个所述桥臂的子模块电容电压和，计算得到每个所述桥臂的子模块电容电压平均值；

利用所述预设时间和所述每个所述桥臂的子模块电容电压平均值，计算所述预设时间内子模块电容电压平均值。

5.根据权利要求4所述的换流阀过电压保护方法，其特征在于，所述利用所述预设时间和所述每个所述桥臂的子模块电容电压平均值，计算所述预设时间内子模块电容电压平均值，包括：

利用所述预设时间和所述控制周期，计算得到所述预设时间内获取换流阀子模块状态信息的获取次数；

利用所述子模块电容电压平均值和所述获取次数，计算得到预设时间内子模块电容电压平均值。

6.根据权利要求1所述的换流阀过电压保护方法，其特征在于，所述利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压，包括：

判断所述换流阀子模块的电容电压是否大于所述子模块硬件过压保护的定值；

当所述换流阀子模块的电容电压大于所述子模块硬件过压保护的定值时，执行对所述子模块硬件过压保护动作；

当所述换流阀子模块的电容电压小于等于所述硬件过压保护的定值时，判断所述换流阀子模块的电容电压是否大于所述软件过压保护的定值；

当所述换流阀子模块的电容电压大于所述软件过压保护的定值时，执行对所述子模块软件过压保护动作。

7.根据权利要求1所述的换流阀过电压保护方法，其特征在于，通过以下公式计算预设时间内子模块电容电压平均值：

其中，

表示预设时间内子模块电容电压平均值，

表示每个桥臂的子模块电容电压平均值的和，m表示预设时间内获取换流阀子模块状态信息的获取次数。

8.一种换流阀过电压保护系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取换流阀各桥臂中全部子模块的电容电压；

计算模块，用于利用所述全部子模块的电容电压，计算预设时间内子模块电容电压平均值；

换流阀第一保护模块，用于当所述预设时间内子模块电容电压平均值大于预设过压保护阈值时，确定换流阀整体过压，闭锁换流阀；

判断模块，用于当所述预设时间内子模块电容电压平均值不大于预设过压保护阈值时，利用预先配置的换流阀子模块的多级过压保护策略，逐级判断每个子模块是否过压；其中，所述多级过压保护策略包括子模块软件过压保护和子模块硬件过压保护；

换流阀第二保护模块，用于当判断出子模块过压时，按照对应级别的过压保护策略执行对应的过压保护。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的换流阀过电压保护方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1-7中任一项所述的换流阀过电压保护方法。

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