CN114859197A - 一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法 - Google Patents

一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法 Download PDF

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陶风波
谢天喜
许建刚
杨景刚
马勇
邓洁清
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Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法，所述装置包括连接模块和老化监测模块；所述连接模块获取每个目标晶闸管上均压电阻的电压值；老化监测模块用于获取参考电压；所述老化监测模块还用于根据每个目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值；所述老化监测模块还用于将电压差值与参考电压进行比较；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断目标晶闸管状态为正常；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断目标晶闸管状态为老化。本申请能够在不影响晶闸管正常运行的情况下，实时监测晶闸管的运行状态，检测效率高。

Description

一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法
技术领域
本申请涉及晶闸管老化状态监测技术领域，尤其是一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法。
背景技术
晶闸管是目前耐压水平最高，输出容量最大的电力电子器件，在当前大容量高压直流输电工程中，绝大多数采用晶闸管换流阀。晶闸管作为换流阀最核心的器件，其电气特性的稳定对于整个换流阀设备的可靠运行至关重要。然而，晶闸管器件在服役器件承受长期的电热应力，不可避免的会出现工作特性的不可逆变化，称为晶闸管的退化。一旦器件特性退化引发系统性失效，将会严重影响换流阀的安全运行。
现有技术中，一般在特定时刻，在晶闸管停止工作时，电力工作人员通过检测晶闸管上并联的均压电阻的电压值，对晶闸管进行故障判断，但是这种方法影响电力设备的运行，不能实时检测到晶闸管的运行异常。
发明内容
为了解决现有技术中，对晶闸管进行状态监测时，需要晶闸管停止工作时进行人工判断，影响电力设备运行的问题，本申请公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法。
本申请第一方面公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，包括连接模块和老化监测模块；所述连接模块包括采样电路、低压电源和开关；所述采样电路用于根据预设采样数量，与多个目标晶闸管相连接，以及用于针对每个目标晶闸管，获取每个目标晶闸管上均压电阻的电压值；所述低压电源用于为所述采样电路提供电压；
所述开关为多个，分别与每个目标晶闸管上均压电阻相连接，所述开关用于当目标晶闸管处于工作状态时，开关分闸；当目标晶闸管处于非工作状态时，开关合闸；
所述老化监测模块用于获取所述低压电源的电压值；还用于获取参考电压，所述参考电压为所述低压电源的电压值的预设采样数量分之一；
所述老化监测模块还用于根据每个目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值；
所述老化监测模块还用于将电压差值与参考电压进行比较；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为正常；
若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为老化。
可选的，若目标晶闸管上均压电阻的电压值为0，则判断目标晶闸管状态为击穿。
可选的，若所述目标晶闸管上均压电阻的电压值超过参考电压的±50％及以上，则判断目标晶闸管状态为老化。
可选的，所述预设误差范围为参考电压的±20％以内。
可选的，所述开关为机械或电子开关。
可选的，所述老化监测模块包括DSP处理器，用于数据处理。
可选的，所述装置外接警告显示模块，用于当目标晶闸管状态为老化或击穿时，显示目标晶闸管的状态并发出警报。
本申请第二方面公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测方法，所述方法应用于所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，所述方法包括：
预设采样数量，获取参考电压；
获取目标晶闸管上均压电阻的电压值；
根据所述目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值；
将电压差值与参考电压进行比较；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为正常；
若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为老化。
可选的，所述方法还包括：若目标晶闸管上均压电阻的电压值为0，则判断目标晶闸管状态为击穿。
可选的，所述方法还包括：若目标晶闸管状态为老化或击穿，显示目标晶闸管的状态并发出警报。
本申请公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法，所述装置包括连接模块和老化监测模块；所述连接模块获取每个目标晶闸管上均压电阻的电压值；所述老化监测模块用于获取所述低压电源的电压值；还用于获取参考电压；所述老化监测模块还用于根据每个目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值；所述老化监测模块还用于将电压差值与参考电压进行比较；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为正常；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为老化。
本申请能够在不影响晶闸管正常运行的情况下，实时监测晶闸管的运行状态，检测效率高；本申请设计简单，占用空间小，适合随时安装与检测；本申请全自动监测晶闸管的运行状态，减少人力的使用，提高了电力设备运行的安全性。
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为本申请实施例公开的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置的应用示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中，对晶闸管进行状态监测时，需要晶闸管停止工作时进行人工判断，影响电力设备运行的问题，本申请公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法。
本申请第一实施例公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，参见图1所述的结构示意图，包括连接模块和老化监测模块。所述连接模块包括采样电路、低压电源和开关。所述采样电路用于根据预设采样数量，与多个目标晶闸管相连接，以及用于针对每个目标晶闸管，获取每个目标晶闸管上均压电阻的电压值。若目标晶闸管上均压电阻的电压值为0，则判断目标晶闸管状态为击穿。所述低压电源用于为所述采样电路提供电压。
所述开关为多个，所述开关为机械或电子开关。所述开关分别与每个目标晶闸管上均压电阻相连接，所述开关用于当目标晶闸管处于工作状态时，开关分闸。当目标晶闸管处于非工作状态时，开关合闸。
所述老化监测模块用于获取所述低压电源的电压值。还用于获取参考电压，所述参考电压为所述低压电源的电压值的预设采样数量分之一。
所述老化监测模块还用于根据每个目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值。
所述老化监测模块还用于将电压差值与参考电压进行比较。若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为正常。所述预设误差范围为参考电压的±20％以内。
若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为老化。若所述目标晶闸管上均压电阻的电压值超过参考电压的±50％及以上，则判断目标晶闸管状态为老化。
所述老化监测模块包括DSP处理器，用于数据处理，将电压数据转换为数字信号。
所述装置外接警告显示模块，用于当目标晶闸管状态为老化或击穿时，显示目标晶闸管的状态并发出警报。
参见图2所示的应用示意图，当预设采样数量为四个均压电阻时，低压电源提供的电压表示为VCC，开关表示为K1、K2、K3、K4，Q1、Q2和Q3为目标晶闸管，V1、V2、V3和V4为目标晶闸管上均压电阻两端的电压值，R1、R2、R3和R4为采样电路中的电阻。
检测的原理为：获取V1、V2、V3和V4的电压值，表示为：
Figure BDA0003582758820000031
Figure BDA0003582758820000032
Figure BDA0003582758820000033
V4＝0；
通过计算V1、V2、V3、V4之间的电压差、分别得到3个晶闸管两端并联的均压电阻的电压值。令R1＝R2＝R3＝R4，则有：
Figure BDA0003582758820000041
Figure BDA0003582758820000042
Figure BDA0003582758820000043
在晶闸管性能均正常时，可知
Figure BDA0003582758820000044
若某一路晶闸管出现老化，则对应的绝缘电阻下降，分压增大，则其对应均压电阻上的电压为应大于1/4VCC；若某一路晶闸管出现击穿，则其对应均压电阻上的电压为0。判断V1-V2、V2-V3、V3-V4的值是否在1/4VCC的±20％以内，来判断Q1、Q2和Q3的状态。
本申请公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置及方法，包括连接模块和老化监测模块；所述连接模块获取每个目标晶闸管上均压电阻的电压值；所述老化监测模块用于获取所述低压电源的电压值；还用于获取参考电压；所述老化监测模块还用于根据每个目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值；所述老化监测模块还用于将电压差值与参考电压进行比较；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为正常；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为老化。
本申请能够在不影响晶闸管正常运行的情况下，实时监测晶闸管的运行状态，检测效率高；本申请设计简单，占用空间小，适合随时安装与检测；本申请全自动监测晶闸管的运行状态，减少人力的使用，提高了电力设备运行的安全性。
本申请第二实施例公开了一种用于晶闸管老化评估的在线监测方法，所述方法应用于所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，所述方法包括：
预设采样数量，获取参考电压。
获取目标晶闸管上均压电阻的电压值。
根据所述目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值。
将电压差值与参考电压进行比较。若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为正常。
若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为老化。
进一步的，所述方法还包括：若目标晶闸管上均压电阻的电压值为0，则判断目标晶闸管状态为击穿。
进一步的，所述方法还包括：若目标晶闸管状态为老化或击穿，显示目标晶闸管的状态并发出警报。
进一步的，所述预设误差范围为参考电压的±20％。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，其特征在于，包括连接模块和老化监测模块；所述连接模块包括采样电路、低压电源和开关；所述采样电路用于根据预设采样数量，与多个目标晶闸管相连接，以及用于针对每个目标晶闸管，获取每个目标晶闸管上均压电阻的电压值；所述低压电源用于为所述采样电路提供电压；
所述开关为多个，分别与每个目标晶闸管上均压电阻相连接，所述开关用于当目标晶闸管处于工作状态时，开关分闸；当目标晶闸管处于非工作状态时，开关合闸；
所述老化监测模块用于获取所述低压电源的电压值；还用于获取参考电压，所述参考电压为所述低压电源的电压值的预设采样数量分之一；
所述老化监测模块还用于根据每个目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值；
所述老化监测模块还用于将电压差值与参考电压进行比较；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为正常；
若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为老化。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，其特征在于，所述方法还包括：
若目标晶闸管上均压电阻的电压值为0，则判断目标晶闸管状态为击穿。
3.根据权利要求2所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，其特征在于，所述方法还包括：
若所述目标晶闸管上均压电阻的电压值超过参考电压的±50%及以上，则判断目标晶闸管状态为老化。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，其特征在于，所述预设误差范围为参考电压的±20%以内。
5.根据权利要求1所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，其特征在于，所述开关为机械或电子开关。
6.根据权利要求1所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，其特征在于，所述老化监测模块包括DSP处理器，用于数据处理。
7.根据权利要求3所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，其特征在于，所述装置外接警告显示模块，用于当目标晶闸管状态为老化或击穿时，显示目标晶闸管的状态并发出警报。
8.一种用于晶闸管老化评估的在线监测方法，所述方法应用于权利要求1-7任一项所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测装置，其特征在于，所述方法包括：
预设采样数量，获取参考电压；
获取目标晶闸管上均压电阻的电压值；
根据所述目标晶闸管上均压电阻的电压值，获取两个相邻目标晶闸管之间的电压差值；
将电压差值与参考电压进行比较；若所述电压差值与所述参考电压之间的差值不超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为正常；
若所述电压差值与所述参考电压之间的差值超过预设误差范围，则判断两个相邻目标晶闸管状态为老化。
9.根据权利要求8所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测方法，其特征在于，所述方法还包括：若目标晶闸管上均压电阻的电压值为0，则判断目标晶闸管状态为击穿。
10.根据权利要求9所述的一种用于晶闸管老化评估的在线监测方法，其特征在于，所述方法还包括：若目标晶闸管状态为老化或击穿，显示目标晶闸管的状态并发出警报。
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