高压直流断路器的开断故障电流风险评估方法及装置与流程

本技术涉及电力，尤其涉及一种高压直流断路器的开断故障电流风险评估方法及装置。

背景技术：

1、由于风电、光伏等间歇式可再生能源大规模接入电网的现实需求，基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,mmc)技术的多端柔性直流输电系统成为最有效的解决途径。但是，与交流系统相比，多端柔性直流输电系统的发展更快，故障电流上升率更高，如果不能及时切除故障，就会造成整个系统的停运，影响其运行灵活性和供电可靠性，因此，直流侧故障隔离技术一直受到广泛关注。

2、高压直流断路器既可以在系统正常运行时改变运行方式，又可以在系统不停电情况下快速切除故障元件，已成为多端直流输电系统的最理想的故障清除方式。目前，直流断路器可以分为机械式、固态式和混合式三类。混合式高压直流断路器综合了机械式和固态式的优点，兼具无电弧、易扩展电压等级的优势，在高电压等级的输电系统中已有了不少的应用。

3、与传统高压交流断路器相比，混合式高压直流断路器包含有众多电力电子元件组成的复杂支路、高性能要求的超快速机械开关等机械结构，以及许多串并联的避雷器耗能模组，结构十分复杂，这将导致其发生故障的概率大大增加，使得混合式高压直流断路器面临着不容小觑的故障隐患。然而，由于高压直流断路器还处于应用的初期阶段，现有技术难以实现对高压直流断路器整机开断故障电流风险的评估。

技术实现思路

1、针对现有技术中的至少一个问题，本技术提出了一种高压直流断路器的开断故障电流风险评估方法及装置，能够实现对高压直流断路器的开断故障电流风险评估，过程高效且准确，进而能够提高高压直流断路器的运行可靠性。

2、为了解决上述技术问题，本技术提供以下技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种高压直流断路器的开断故障电流风险评估方法，包括：

4、获取目标高压直流断路器的风险评估数据，所述目标高压直流断路器包括：快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组；

5、根据所述风险评估数据，确定所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分；

6、根据所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分，确定所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险评估结果。

7、在一个实施例中，所述风险评估数据包括：所述快速机械开关串联组的第一监测数据、电力电子模块组的第二监测数据以及耗能支路金属氧化物压敏电阻组的第三监测数据；

8、相对应的，所述根据所述风险评估数据，确定所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分，包括：

9、根据所述快速机械开关串联组的第一监测数据，得到所述快速机械开关串联组对应的可用率得分；

10、根据所述电力电子模块组的第二监测数据，得到所述电力电子模块组对应的可用率得分；

11、根据所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组的第三监测数据，得到所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组对应的可用率得分。

12、在一个实施例中，所述第一监测数据包括：平均分闸速度、额定分闸时间、平均合闸速度、额定合闸时间、快速机械开关冗余数、最大分闸偏差时间、最大合闸偏差时间、单个快速机械开关额定合闸时间、单个快速机械开关额定分闸时间、所述快速机械开关串联组中的各个快速机械开关的分闸时间以及各个快速机械开关的合闸时间；

13、相对应的，所述根据所述快速机械开关串联组的第一监测数据，得到所述快速机械开关串联组对应的可用率得分，包括：

14、根据所述快速机械开关冗余数、单个快速机械开关额定分闸时间、单个快速机械开关额定合闸时间、最大分闸偏差时间、最大合闸偏差时间、各个快速机械开关的分闸时间以及各个快速机械开关的合闸时间，确定所述快速机械开关串联组的第一可用率评分；

15、根据所述平均分闸速度、额定分闸时间和最大分闸偏差时间，确定所述快速机械开关串联组的第二可用率评分；

16、根据所述平均合闸速度、额定合闸时间和最大合闸偏差时间，确定所述快速机械开关串联组的第三可用率评分；

17、根据所述快速机械开关串联组的第一可用率评分、第二可用率评分和第三可用率评分，确定所述快速机械开关串联组的可用率评分。

18、在一个实施例中，所述第二监测数据包括：电力电子模块冗余数、平均门级开通电压、单个电力电子模块的门级额定开通电压、门级电压减少最大允许值和所述电力电子模块组中的各个电力电子模块的门级电压；

19、相对应的，所述根据所述电力电子模块组的第二监测数据，得到所述电力电子模块组对应的可用率得分，包括：

20、根据所述门级额定开通电压、门级电压减少最大允许值、电力电子模块冗余数以及各个电力电子模块的门级电压，确定所述电力电子模块组的第一可用率评分；

21、根据所述平均门级开通电压、门级额定开通电压和所述门级电压减少最大允许值，确定所述电力电子模块组的第二可用率评分；

22、根据所述电力电子模块组的第一可用率评分和第二可用率评分，确定所述电力电子模块组的可用率评分。

23、在一个实施例中，所述第三监测数据包括：出厂时得到的第一平均伏安特性曲线、不同金属氧化物压敏电阻间不均流度允许最大值、金属氧化物压敏电阻整体劣化允许最大偏差值、所述目标高压直流断路器开断电流时得到的第二平均伏安特性曲线以及所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组中的各个金属氧化物压敏电阻的伏安特性曲线；

24、相对应的，所述根据所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组的第三监测数据，得到所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组对应的可用率得分，包括：

25、根据所述第二平均伏安特性曲线和每个金属氧化物压敏电阻的伏安特性曲线，得到该金属氧化物压敏电阻的相对偏差曲线；

26、根据所述第一平均伏安特性曲线和第二平均伏安特性曲线，得到绝对偏差曲线；

27、根据所述不同金属氧化物压敏电阻间不均流度允许最大值、所述第二平均伏安特性曲线以及每个金属氧化物压敏电阻的相对偏差曲线，确定该金属氧化物压敏电阻的相对偏差评分；

28、根据所述绝对偏差曲线和所述金属氧化物压敏电阻整体劣化允许最大偏差值，确定绝对偏差评分；

29、根据所述绝对偏差评分和各个金属氧化物压敏电阻的相对偏差评分，确定所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组的可用率得分。

30、在一个实施例中，所述根据所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分，确定所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险评估结果，包括：

31、将所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分中值最低的确定为所述目标高压直流断路器的可用率评分；

32、若所述目标高压直流断路器的可用率评分小于零，则确定所述开断故障电流风险评估结果为所述目标高压直流断路器不能开断故障电流；

33、若所述目标高压直流断路器的可用率评分大于等于零并且小于第一阈值，则确定所述开断故障电流风险评估结果为所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险为高风险；

34、若所述目标高压直流断路器的可用率评分大于等于第一阈值并且小于第二阈值，则确定所述开断故障电流风险评估结果为所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险为中风险；

35、若所述目标高压直流断路器的可用率评分大于等于第二阈值并且小于1，则确定所述开断故障电流风险评估结果为所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险为低风险。

36、第二方面，本技术提供一种高压直流断路器的开断故障电流风险评估装置，包括：

37、获取模块，用于获取目标高压直流断路器的风险评估数据，所述目标高压直流断路器包括：快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组；

38、确定模块，用于根据所述风险评估数据，确定所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分；

39、评估模块，用于根据所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分，确定所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险评估结果。

40、在一个实施例中，所述风险评估数据包括：所述快速机械开关串联组的第一监测数据、电力电子模块组的第二监测数据以及耗能支路金属氧化物压敏电阻组的第三监测数据；

41、相对应的，所述确定模块包括：

42、第一确定得分单元，用于根据所述快速机械开关串联组的第一监测数据，得到所述快速机械开关串联组对应的可用率得分；

43、第二确定得分单元，用于根据所述电力电子模块组的第二监测数据，得到所述电力电子模块组对应的可用率得分；

44、第三确定得分单元，用于根据所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组的第三监测数据，得到所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组对应的可用率得分。

45、在一个实施例中，所述第一监测数据包括：平均分闸速度、额定分闸时间、平均合闸速度、额定合闸时间、快速机械开关冗余数、最大分闸偏差时间、最大合闸偏差时间、单个快速机械开关额定合闸时间、单个快速机械开关额定分闸时间、所述快速机械开关串联组中的各个快速机械开关的分闸时间以及各个快速机械开关的合闸时间；

46、相对应的，所述第一确定得分单元具体用于：

47、根据所述快速机械开关冗余数、单个快速机械开关额定分闸时间、单个快速机械开关额定合闸时间、最大分闸偏差时间、最大合闸偏差时间、各个快速机械开关的分闸时间以及各个快速机械开关的合闸时间，确定所述快速机械开关串联组的第一可用率评分；

48、根据所述平均分闸速度、额定分闸时间和最大分闸偏差时间，确定所述快速机械开关串联组的第二可用率评分；

49、根据所述平均合闸速度、额定合闸时间和最大合闸偏差时间，确定所述快速机械开关串联组的第三可用率评分；

50、根据所述快速机械开关串联组的第一可用率评分、第二可用率评分和第三可用率评分，确定所述快速机械开关串联组的可用率评分。

51、在一个实施例中，所述第二监测数据包括：电力电子模块冗余数、平均门级开通电压、单个电力电子模块的门级额定开通电压、门级电压减少最大允许值和所述电力电子模块组中的各个电力电子模块的门级电压；

52、相对应的，所述第二确定得分单元具体用于：

53、根据所述门级额定开通电压、门级电压减少最大允许值、电力电子模块冗余数以及各个电力电子模块的门级电压，确定所述电力电子模块组的第一可用率评分；

54、根据所述平均门级开通电压、门级额定开通电压和所述门级电压减少最大允许值，确定所述电力电子模块组的第二可用率评分；

55、根据所述电力电子模块组的第一可用率评分和第二可用率评分，确定所述电力电子模块组的可用率评分。

56、在一个实施例中，所述第三监测数据包括：出厂时得到的第一平均伏安特性曲线、不同金属氧化物压敏电阻间不均流度允许最大值、金属氧化物压敏电阻整体劣化允许最大偏差值、所述目标高压直流断路器开断电流时得到的第二平均伏安特性曲线以及所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组中的各个金属氧化物压敏电阻的伏安特性曲线；

57、相对应的，所述第三确定得分单元具体用于：

58、根据所述第二平均伏安特性曲线和每个金属氧化物压敏电阻的伏安特性曲线，得到该金属氧化物压敏电阻的相对偏差曲线；

59、根据所述第一平均伏安特性曲线和第二平均伏安特性曲线，得到绝对偏差曲线；

60、根据所述不同金属氧化物压敏电阻间不均流度允许最大值、所述第二平均伏安特性曲线以及每个金属氧化物压敏电阻的相对偏差曲线，确定该金属氧化物压敏电阻的相对偏差评分；

61、根据所述绝对偏差曲线和所述金属氧化物压敏电阻整体劣化允许最大偏差值，确定绝对偏差评分；

62、根据所述绝对偏差评分和各个金属氧化物压敏电阻的相对偏差评分，确定所述耗能支路金属氧化物压敏电阻组的可用率得分。

63、在一个实施例中，所述评估模块包括：

64、评分单元，用于将所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分中值最低的确定为所述目标高压直流断路器的可用率评分；

65、第一评估单元，用于若所述目标高压直流断路器的可用率评分小于零，则确定所述开断故障电流风险评估结果为所述目标高压直流断路器不能开断故障电流；

66、第二评估单元，用于若所述目标高压直流断路器的可用率评分大于等于零并且小于第一阈值，则确定所述开断故障电流风险评估结果为所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险为高风险；

67、第三评估单元，用于若所述目标高压直流断路器的可用率评分大于等于第一阈值并且小于第二阈值，则确定所述开断故障电流风险评估结果为所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险为中风险；

68、第四评估单元，用于若所述目标高压直流断路器的可用率评分大于等于第二阈值并且小于1，则确定所述开断故障电流风险评估结果为所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险为低风险。

69、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的高压直流断路器的开断故障电流风险评估方法。

70、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现所述的高压直流断路器的开断故障电流风险评估方法。

71、由上述技术方案可知，本技术提供一种高压直流断路器的开断故障电流风险评估方法及装置。其中，该方法包括：获取目标高压直流断路器的风险评估数据，所述目标高压直流断路器包括：快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组；根据所述风险评估数据，确定所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分；根据所述快速机械开关串联组、电力电子模块组和耗能支路金属氧化物压敏电阻组各自对应的可用率评分，确定所述目标高压直流断路器的开断故障电流风险评估结果，能够实现对高压直流断路器的整机开断故障电流风险评估，过程高效且准确，进而能够提高高压直流断路器的运行可靠性；具体地，可应用于已投运的高压直流断路器，用于指导高压直流断路器的运维检修，利用现有数据库，帮助运维检修人员提前预知高压直流断路器的组部件缺陷，制定前瞻性运维检修计划，保障高压直流断路器的安全稳定运行。