CN111799760B - 一种模块化多电平换流器mmc故障状态确定方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法，MMC包含子模块控制板SMC、直流电容和旁路开关，所述SMC与所述直流电容连接，所述SMC与所述旁路开关连接，该方法包括：SMC监测到直流电容的电压大于预设电压阈值的情况下，SMC向旁路开关发送旁路命令；在SMC向旁路开关发送旁路命令之后，SMC判断旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到旁路开关返回的闭合状态信息以及判断直流电容的电压是否大于预设电压阈值；SMC根据判断结果确定旁路状态；在所确定的旁路状态为旁路失败的情况下，SMC确定MMC故障。这样，SMC可以根据多种复合判据确定旁路状态，降低了SMC误判断MMC发生了故障的几率，提高了故障判断的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及直流输电与电力电子技术领域，尤其涉及一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法。
背景技术
模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)通过多个子模块串联构成换流阀，有效避免了多个开关器件的直接串联。MMC广泛应用于柔性直流输电系统以及电力电子设备中。
现有技术中，MMC的子模块控制板(Sub Module Controller,SMC)在监测到直流电容的电压大于电压阈值时，会给旁路开关K发送旁路命令。SMC给旁路开关K发送旁路命令之后，如果SMC仍然监视到直流电容的电压大于电压阈值，或者在一定时间内未收到旁路开关K闭合的状态信息，SMC会判断MMC出现了故障。此时SMC会给柔性直流输电系统的控制保护模块发送跳闸命令，使柔性直流输电系统闭锁或停运。
但是，如果直流电容的电压测量出现异常，或者旁路开关K的闭合状态返回延迟，都会导致SMC误判断旁路失败，进而误判断MMC发生了故障。此时，柔性直流输电系统的控制保护模块会跳闸，引起柔性直流输电系统的闭锁或停运。
发明内容
本申请提供了一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法，以解决现有技术中，如果直流电容的电压测量出现异常，或者旁路开关K的闭合状态返回延迟，都会导致SMC误判断MMC发生了故障。此时，柔性直流输电系统的控制保护模块会跳闸，引起柔性直流输电系统的闭锁或停运的问题。
第一方面，本发明提供了一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法，所述MMC包含子模块控制板SMC、直流电容和旁路开关，所述SMC与所述直流电容连接，所述SMC与所述旁路开关连接，所述方法包括：
所述SMC监测到所述直流电容的电压大于预设电压阈值的情况下，所述SMC向所述旁路开关发送旁路命令；
在所述SMC向所述旁路开关发送所述旁路命令之后，所述SMC判断所述旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息以及判断所述直流电容的电压是否大于所述预设电压阈值；
所述SMC根据判断结果确定旁路状态；
在所确定的旁路状态为旁路失败的情况下，所述SMC确定所述MMC故障。
进一步的，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压小于或者等于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功。
进一步的，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压大于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功，并确定所述直流电容的电压测量故障。
进一步的，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC未接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压小于或者等于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功，并确定所述旁路开关的状态信息的返回回路故障。
进一步的，所述MMC设置于柔性直流输电系统内，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值小于或者等于所述预设电流阈值，且所述SMC未接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息的情况下，或者；
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值小于或者等于所述预设电流阈值，且所述SMC判断出所述直流电容的电压大于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路失败，并向所述柔性直流输电系统的控制保护模块发送跳闸命令，以使所述MMC断电。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法，所述MMC包含子模块控制板SMC、直流电容和旁路开关，所述SMC与所述直流电容连接，所述SMC与所述旁路开关连接，所述SMC监测到所述直流电容的电压大于预设电压阈值的情况下，所述SMC向所述旁路开关发送旁路命令；在所述SMC向所述旁路开关发送所述旁路命令之后，所述SMC判断所述旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息以及判断所述直流电容的电压是否大于所述预设电压阈值；所述SMC根据判断结果确定旁路状态；在所确定的旁路状态为旁路失败的情况下，所述SMC确定所述MMC故障。这样，在SMC向旁路开关发送旁路命令之后，SMC可以判断旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到旁路开关返回的闭合状态信息以及判断直流电容的电压是否大于预设电压阈值。进而SMC可以根据判断结果确定旁路状态。即SMC可以根据多种复合判据确定旁路状态，降低了SMC误判断MMC发生了故障的几率，提高了故障判断的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明提供的一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法的流程图；
图2为本发明提供的一种MMC的结构示意图；
图3为本发明提供的一种确定旁路状态的逻辑框图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
参见图1，为本发明提供的一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法的流程图。MMC包含子模块控制板SMC、直流电容和旁路开关，SMC与直流电容连接，SMC与旁路开关连接。如图1所示，包括以下步骤：
步骤101、所述SMC监测到所述直流电容的电压大于预设电压阈值的情况下，所述SMC向所述旁路开关发送旁路命令。
在步骤101中，如图2所示，为MMC的结构示意图。MMC可以包含SMC、门驱动器(GateDriver Unit，GDU)、直流电容C、旁路开关K、电阻R以及四个绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。四个IGBT两两并联组成一个全桥结构，GDU负责4个IGBT触发脉冲的监视和下发。在图2中，4个IGBT分别为T1、T2、T3和T4。
SMC在监测到直流电容C的电压大于预设电压阈值的情况下，SMC可以向旁路开关K发送旁路命令。
步骤102、在所述SMC向所述旁路开关发送所述旁路命令之后，所述SMC判断所述旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息以及判断所述直流电容的电压是否大于所述预设电压阈值。
在步骤102中，在SMC向旁路开关K发送旁路命令之后，SMC可以判断旁路开关K中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到旁路开关K返回的闭合状态信息以及判断直流电容C的电压是否大于预设电压阈值。其中，预设电流阈值为接近于0的一个数值。
步骤103、所述SMC根据判断结果确定旁路状态。
在步骤103中，SMC可以根据判断结果确定旁路状态。即SMC可以根据上述三项的判断结果确定旁路状态。
步骤104、在所确定的旁路状态为旁路失败的情况下，所述SMC确定所述MMC故障。
在步骤104中，在所确定的旁路状态为旁路失败的情况下，SMC可以确定MMC故障。
需要说明的是，现有技术中，如果直流电容的电压测量出现异常，或者旁路开关K的闭合状态返回延迟，都会导致SMC误判断MMC发生了故障。此时，柔性直流输电系统的控制保护模块会跳闸，引起柔性直流输电系统的闭锁或停运。
而在本申请中，在SMC向旁路开关发送旁路命令之后，SMC可以判断旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到旁路开关返回的闭合状态信息以及判断直流电容的电压是否大于预设电压阈值。进而SMC可以根据判断结果确定旁路状态。即SMC可以根据多种复合判据确定旁路状态，降低了SMC误判断MMC发生了故障的几率，提高了故障判断的准确性。
可选的，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压小于或者等于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功。
在SMC判断出旁路开关K中流过的电流的电流值大于预设电流阈值、SMC接收到旁路开关K返回的闭合状态信息，且SMC判断出直流电容C的电压小于或者等于预设电压阈值的情况下，SMC可以确定旁路成功。
可选的，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压大于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功，并确定所述直流电容的电压测量故障。
在SMC判断出旁路开关K中流过的电流的电流值大于预设电流阈值、SMC接收到旁路开关K返回的闭合状态信息，且SMC判断出直流电容C的电压大于预设电压阈值的情况下，SMC可以确定旁路成功，并且可以确定直流电容C的电压测量故障。
可选的，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC未接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压小于或者等于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功，并确定所述旁路开关的状态信息的返回回路故障。
在SMC判断出旁路开关K中流过的电流的电流值大于预设电流阈值、SMC未接收到旁路开关K返回的闭合状态信息，且SMC判断出直流电容C的电压小于或者等于预设电压阈值的情况下，SMC可以确定旁路成功，并且可以确定旁路开关K的状态信息的返回回路故障。
可选的，所述MMC设置于柔性直流输电系统内，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值小于或者等于所述预设电流阈值，且所述SMC未接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息的情况下，或者；
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值小于或者等于所述预设电流阈值，且所述SMC判断出所述直流电容的电压大于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路失败，并向所述柔性直流输电系统的控制保护模块发送跳闸命令，以使所述MMC断电。
需要说明的是，MMC可以设置于柔性直流输电系统内。在SMC判断出旁路开关K中流过的电流的电流值小于或者等于预设电流阈值，且SMC未接收到旁路开关K返回的闭合状态信息的情况下，或者；
在SMC判断出旁路开关K中流过的电流的电流值小于或者等于预设电流阈值，且SMC判断出直流电容C的电压大于预设电压阈值的情况下，SMC可以确定旁路失败，并且可以向柔性直流输电系统的控制保护模块发送跳闸命令。进而柔性直流输电系统的控制保护模块可以根据接收到的跳闸命令跳闸，以使MMC断电。
如图3所示，为一种确定旁路状态的逻辑框图。图3所示的逻辑框图示出了前述SMC根据判断结果确定旁路状态的四种不同的情况。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法，所述MMC包含子模块控制板SMC、直流电容和旁路开关，所述SMC与所述直流电容连接，所述SMC与所述旁路开关连接，所述SMC监测到所述直流电容的电压大于预设电压阈值的情况下，所述SMC向所述旁路开关发送旁路命令；在所述SMC向所述旁路开关发送所述旁路命令之后，所述SMC判断所述旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息以及判断所述直流电容的电压是否大于所述预设电压阈值；所述SMC根据判断结果确定旁路状态；在所确定的旁路状态为旁路失败的情况下，所述SMC确定所述MMC故障。这样，在SMC向旁路开关发送旁路命令之后，SMC可以判断旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到旁路开关返回的闭合状态信息以及判断直流电容的电压是否大于预设电压阈值。进而SMC可以根据判断结果确定旁路状态。即SMC可以根据多种复合判据确定旁路状态，降低了SMC误判断MMC发生了故障的几率，提高了故障判断的准确性。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (4)
1.一种模块化多电平换流器MMC故障状态确定方法，其特征在于，所述MMC包含子模块控制板SMC、直流电容和旁路开关，所述SMC与所述直流电容连接，所述SMC与所述旁路开关连接，所述方法包括：
所述SMC监测到所述直流电容的电压大于预设电压阈值的情况下，所述SMC向所述旁路开关发送旁路命令；
在所述SMC向所述旁路开关发送所述旁路命令之后，所述SMC判断所述旁路开关中流过的电流的电流值是否大于预设电流阈值、判断是否接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息以及判断所述直流电容的电压是否大于所述预设电压阈值；
所述SMC根据判断结果确定旁路状态；
在所确定的旁路状态为旁路失败的情况下，所述SMC确定所述MMC故障；
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压小于或者等于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压大于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功，并确定所述直流电容的电压测量故障。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值大于所述预设电流阈值、所述SMC未接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息，且所述SMC判断出所述直流电容的电压小于或者等于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路成功，并确定所述旁路开关的状态信息的返回回路故障。
4.如权利要求1所述的方法，所述MMC设置于柔性直流输电系统内，其特征在于，所述SMC根据判断结果确定旁路状态，包括：
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值小于或者等于所述预设电流阈值，且所述SMC未接收到所述旁路开关返回的闭合状态信息的情况下，或者；
在所述SMC判断出所述旁路开关中流过的电流的电流值小于或者等于所述预设电流阈值，且所述SMC判断出所述直流电容的电压大于所述预设电压阈值的情况下，所述SMC确定旁路失败，并向所述柔性直流输电系统的控制保护模块发送跳闸命令，以使所述MMC断电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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