CN115117855A - 级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法、系统、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法、系统、设备及介质，本发明在冗余通讯的级联型电压源换流器充电启动过程时，通过单元故障检测策略，实现换流器单元故障精确检测。本发明能够适用于所有由全控型开关器件、电容器和辅助器件构成的级联型电压源换流器单元，并且能够准确识别启动阶段的故障单元，提高设备可用率，避免一次设备损坏。

Description

级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法、系统、设 备及介质

技术领域

本发明属于电压源换流器，具体涉及一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法、系统、设备及介质。

背景技术

电压源换流器一般使用全控型电力电子器件，包括IGBT、IGCT和GTO等。它与传统基于晶闸管的电流源换流器有着本质的区别。电压源换流器凭借其灵活的可控性，对电网条件的鲁棒性，自身系统的紧凑性，设计施工的方便性及环保性，特别适合异步电网连接、无源/孤立负荷供电，城市配电网扩建改造，连接风能、太阳能等新能源发电的电源等应用场合。

发展至今，电压源换流器主要可以分为两个基本类型：开关型换流器和可控电压源型换流器。早期的电压源换流器主要使用开关型换流器，这些换流器仅用作可控开关，仅有两种工作状态：开通和关断。目前，主流的电压源换流器均使用可控电压源型换流器，这类换流器使用标准化的单元按照一定拓扑级联构成，通过输出高电平数的阶梯电压波有效逼近正弦电压。对于可控电压源型换流阀所使用的最小单元，一般包含全控型器件、储能电容器和其它必要辅件。

级联型换流器在充电过程中，单元会经过一个从电压为0到电压可以驱动单元控制板卡正常工作的过程。当单元电压达到单元控制板卡工作阈值时，单元会和控制系统建立通讯；如果控制系统收到单元上送的故障信息或无法收到单元上送的状态信息，则认为在充电过程中该单元发生了故障。单元上送的故障种类一般包括全控型器件故障、取能电源故障、过压、欠压、下行通讯故障和旁路开关拒动等；控制系统无法收到单元信息的原因一般包括上行光纤故障、取能电源故障、单元控制板故障以及控制系统脉冲板接收光口故障等，综合表现为控制系统与单元建立通讯失败，为了将控制系统与单元通讯失败的概率降到最低，可以将一个单元信息不仅由本单元收发，还通过其相邻的单元来收发，实现冗余通讯。

目前级联型换流器的启动包括交流充电和直流充电方式，一般将单元的电容充电使得自取能电源工作，之后满足允许解锁条件后解锁运行。在充电阶段，如果存在单元故障，则需要对这些故障单元进行必要的保护，避免故障单元的电压在不可控的情况下充电至过压，导致器件炸裂甚至危及整个换流器安全。因此，在启动过程中准确地判别出故障单元，防止其危害换流器的安全是非常重要的。

目前工程中对充电阶段不能建立上行通讯的单元均按照故障模块处理。现有技术的缺点在于，造成上行通讯故障的原因是多种多样的，如果是上行光口故障或光纤传输故障，模块是可以正确旁路的，一概不加区别的停机造成了可用率的下降。另外它没有考虑到实际情况中还存在一种故障情况，即上行通讯正常，控制系统可以收到单元上送的正常状态信息，但是单元电压明显低于其他正常充电的单元。这种单元必须加以识别，否则，也会造成单元及其他设备损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法、系统、设备及介质，能够准确识别启动阶段的故障单元，提高设备可用率，避免一次设备损坏。

为了达到上述目的，一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法，包括以下步骤：

步骤一，初次充电时，将所有单元设置为正常状态；

步骤二，开始充电后，当所有单元的上送电压超过预设的电压值U₁时，下发清除故障的命令，并存储单元上送的状态信息为S1；

步骤三，启动阶段故障检测判别策略，若没有故障单元，则充电完成；若有故障单元，则检测冗余通讯上送的状态，若充电未完成，则断开电源开关；

步骤四，切换手动旁路或更换故障单元后，重新执行步骤二，直到具备解锁条件。

步骤三中，阶段故障检测判别策略的具体方法如下：

读取单元主通讯系统状态S2，若没有发现故障单元，则判定为具备解锁条件；

若两次读取的单元主通讯系统状态S2的状态信息不一致，则开始调取冗余通讯上送的状态S3，如果冗余系统上送的状态S3与单元上送的状态信息S1一致，则判定为具备解锁条件；

若冗余系统上送的状态S3与单元上送的状态信息S1的状态信息不一致，并且状态信息不一致的单元上送的电压值小于工作阈值，则停止充电并跳开电源开关。

步骤三中，检测冗余通讯上送的状态在每1ms进行1次。

在△t≥1s的时间内，状态信息不一致的单元上送的电压值小于工作阈值，则停止充电并跳开电源开关。

一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别系统，包括：

预设模块，用于在初次充电时，将所有单元设置为正常状态；

控制模块，用于开始充电后，当所有单元的上送电压超过预设的电压值U₁时，下发清除故障的命令，并存储单元上送的状态信息为S1；

阶段故障检测判别策略模块，用于判断故障单元，若没有故障单元，则充电完成；若有故障单元，则检测冗余通讯上送的状态，若充电未完成，则断开电源开关；

处理模块，用于切换手动旁路或更换故障单元。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法。

与现有技术相比，本发明通过分析冗余通讯的级联型电压源换流器的单元充电过程，研究了充电过程中单元发生故障的检测原理，开在始充电后，当所有单元的上送电压超过预设的电压值时，下发清除故障的命令，并存储单元上送的状态信息；启动阶段故障检测判别策略，若没有故障单元，则充电完成；若有故障单元，则检测冗余通讯上送的状态，若充电未完成，则断开电源开关；切换手动旁路或更换故障单元后，重新上述步骤，直到具备解锁条件。本发明在冗余通讯的级联型电压源换流器充电启动过程时，通过单元故障检测策略，实现换流器单元故障精确检测。本发明能够适用于所有由全控型开关器件、电容器和辅助器件构成的级联型电压源换流器单元，并且能够准确识别启动阶段的故障单元，提高设备可用率，避免一次设备损坏。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

级联型的电压源换流器的单元结构形式各不相同，但都是由全控型开关器件、电容器和辅助器件构成。

参见图1，一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法，包括以下步骤：

步骤一，初次充电时，将所有单元设置为正常状态；

步骤二，开始充电后，当所有单元的上送电压超过预设的电压值U₁时，下发清除故障的命令，并存储单元上送的状态信息为S1；

步骤三，启动阶段故障检测判别策略，若没有故障单元，则充电完成；若有故障单元，则检测冗余通讯上送的状态，若充电未完成，则断开电源开关；

步骤四，切换手动旁路或更换故障单元后，重新执行步骤二，直到具备解锁条件。

阶段故障检测判别策略的具体方法如下：

读取单元主通讯系统状态S2，若没有发现故障单元，则判定为具备解锁条件；

若两次读取的单元主通讯系统状态S2的状态信息不一致，则开始调取冗余通讯上送的状态S3，如果冗余系统上送的状态S3与单元上送的状态信息S1一致，则判定为具备解锁条件；

若冗余系统上送的状态S3与单元上送的状态信息S1的状态信息不一致，并且状态信息不一致的单元上送的电压值小于工作阈值，则停止充电并跳开电源开关。

检测冗余通讯上送的状态在每1ms进行1次。在△t≥1s的时间内，状态信息不一致的单元上送的电压值小于工作阈值，则停止充电并跳开电源开关。

参见图2，一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别系统，包括：

预设模块，用于在初次充电时，将所有单元设置为正常状态；

控制模块，用于开始充电后，当所有单元的上送电压超过预设的电压值U₁时，下发清除故障的命令，并存储单元上送的状态信息为S1；

阶段故障检测判别策略模块，用于判断故障单元，若没有故障单元，则充电完成；若有故障单元，则检测冗余通讯上送的状态，若充电未完成，则断开电源开关；

处理模块，用于切换手动旁路或更换故障单元。

本发明再一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于一种联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法的操作。

本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM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。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关一种联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法的相应步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (7)

1.一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，初次充电时，将所有单元设置为正常状态；

步骤二，开始充电后，当所有单元的上送电压超过预设的电压值U₁时，下发清除故障的命令，并存储单元上送的状态信息为S1；

步骤三，启动阶段故障检测判别策略，若没有故障单元，则充电完成；若有故障单元，则检测冗余通讯上送的状态，若充电未完成，则断开电源开关；

步骤四，切换手动旁路或更换故障单元后，重新执行步骤二，直到具备解锁条件。

2.根据权利要求1所述的一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法，其特征在于，步骤三中，阶段故障检测判别策略的具体方法如下：

读取单元主通讯系统状态S2，若没有发现故障单元，则判定为具备解锁条件；

若两次读取的单元主通讯系统状态S2的状态信息不一致，则开始调取冗余通讯上送的状态S3，如果冗余系统上送的状态S3与单元上送的状态信息S1一致，则判定为具备解锁条件；

若冗余系统上送的状态S3与单元上送的状态信息S1的状态信息不一致，并且状态信息不一致的单元上送的电压值小于工作阈值，则停止充电并跳开电源开关。

3.根据权利要求1所述的一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法，其特征在于，步骤三中，检测冗余通讯上送的状态在每1ms进行1次。

4.根据权利要求3所述的一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法，其特征在于，在△t≥1s的时间内，状态信息不一致的单元上送的电压值小于工作阈值，则停止充电并跳开电源开关。

5.一种级联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别系统，其特征在于，包括：

预设模块，用于在初次充电时，将所有单元设置为正常状态；

控制模块，用于开始充电后，当所有单元的上送电压超过预设的电压值U₁时，下发清除故障的命令，并存储单元上送的状态信息为S1；

阶段故障检测判别策略模块，用于判断故障单元，若没有故障单元，则充电完成；若有故障单元，则检测冗余通讯上送的状态，若充电未完成，则断开电源开关；

处理模块，用于切换手动旁路或更换故障单元。

6.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述一种联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述一种联型电压源换流器启动阶段的单元保护判别方法。

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