换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法和装置与流程

本发明属于电力系统柔性直流输电，具体涉及一种换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法和装置。

背景技术：

1、mmc换流阀是模块化多电平柔性直流输电系统(mmc-hvdc)的核心系统，mmc换流阀的可靠运行是柔性直流输电系统优越性能得以体现和发挥的基础。经过多个工程的发展实践，mmc换流阀的子模块过电压、欠电压、与换流站控制保护系统通信故障、阀桥臂过流、阀桥臂整体过压等故障已具备可靠的检测和保护方法。

2、mmc换流阀控制设备通过子模块通信接口板卡与子模块进行上行和下行通信，子模块通信接口板卡向子模块发送开通、关断的控制指令，子模块向子模块通信接口板卡发送子模块电压、状态信息。

3、mmc换流阀控制设备与子模块通信接口板卡通过通信心跳来进行通信状态判断，子模块控制板卡与子模块通信接口板卡通过通信心跳来进行通信状态判断。

4、mmc换流阀控制设备与子模块通信接口板卡通信正常，子模块通信接口板卡与子模块控制板卡通信正常，而实际上由于子模块通信接口板卡中控制芯片硬件或者软件方面等的某些原因，造成实际下发给子模块错误的指令，阀控制设备未检测到子模块通信接口板卡异常，子模块也在使用该子模块通信接口板卡下发的数据进行开通、关断动作，而此时的动作结果并不是换流阀控制设备期望的结果，最终会导致子模块电压偏离正常值过压或者欠压旁路，退出正常运行，或者有可能由此引发其他系统风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法和装置，用以解决子模块通信接口板卡在工作过程中下发给子模块错误指令，而阀控制设备未检测到从而造成子模块短时间连续旁路的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法，该方法包括以下步骤：

3、1)在换流阀处于工作模式时，若检测到子模块故障个数有增加则执行步骤2)；

4、2)在系统中设定为xmin的计时标志有效开始计时，在计时时间到达xmin后，对故障子模块个数是否大于等于预设值m进行判断，若故障子模块个数大于等于预设值m，则判定出现子模块连续旁路故障，随后发送故障信息，以使换流阀控制设备进行系统切换，主控制系统切换至备用控制系统，切换后系统中故障子模块个数为零，计时清零。

5、上述技术方案的有益效果为：本发明通过换流阀控制设备实时对子模块短期内连续旁路异常时能够准确检测，子模块短期内连续旁路异常故障检测出来后，通过上层换流站控制保护系统的配合，快速切换主备系统，避免了故障进一步发展扩大，进而威胁到整个换流设备的安全稳定运行。

6、进一步地，在计时时间段内需记录故障子模块编号和故障子模块出现时刻，判断故障子模块个数是否大于等于预设值m时，若故障子模块个数小于预设值m，则故障子模块个数计数值减一，计时时间减去本次检测的第一个故障子模块出现到第二个故障子模块出现的间隔时刻，随后判断故障子模块个数是否大于零，若大于零则计时标志有效，并回到步骤2)。

7、上述技术方案的有益效果为：可以持续对换流阀控制设备进行故障情况监控。

8、进一步地，判断故障子模块个数是否大于零时，若故障子模块个数不大于零，则系统中故障子模块个数计数为零，计时标志清零。

9、上述技术方案的有益效果为：防止不必要的计时占用换流阀控制设备的运行内存。

10、进一步地，计时标志xmin的取值范围为1＜xmin＜60，所述预设值m的取值范围为2＜m＜40。

11、上述技术方案的有益效果为：确定计时标志xmin和预设值m的范围，使子模块连续旁路故障得到更准确的检测。

12、进一步地，主控制系统和备用控制系统同时运行，主控制系统控制指令正常发送，备用系统指令不出口。

13、上述技术方案的有益效果为：保证换流阀控制设备的稳定运行。

14、本发明还提供了一种换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护装置，该保护装置包括存储器和处理器，以及存储在存储器上的并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述介绍的换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法，以达到与方法相同的有益效果。

15、本发明还提供了一种换流阀及其子模块，包括多条桥臂，每条桥臂上串设有若干子模块，还包括换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护装置。

16、上述技术方案的有益效果为：本发明通过换流阀控制设备实时对接收到的子模块故障状态进行识别和计时，子模块短期内连续旁路异常时能够准确检测，同时考虑到子模块故障数量较小时对故障情况的处理，当子模块短期内连续旁路异常故障检测出来后，通过上层换流站控制保护系统的配合，快速切换主备系统，避免了故障进一步发展扩大，进而威胁到整个换流设备的安全稳定运行。

技术特征：

1.一种换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法，其特征在于，在计时时间段内需记录故障子模块编号和故障子模块出现时刻，判断故障子模块个数是否大于等于预设值m时，若故障子模块个数小于预设值m，则故障子模块个数计数值减一，计时时间减去本次检测的第一个故障子模块出现到第二个故障子模块出现的间隔时刻，随后判断故障子模块个数是否大于零，若大于零则计时标志有效，并回到步骤2)。

3.根据权利要求2所述的换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法，其特征在于，判断故障子模块个数是否大于零时，若故障子模块个数不大于零，则系统中故障子模块个数计数为零，计时标志清零。

4.根据权利要求1所述的换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法，其特征在于，所述计时标志xmin的取值范围为1min＜xmin＜60min，所述预设值m的取值范围为2＜m＜40。

5.根据权利要求1所述的换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法，其特征在于，所述主控制系统和备用控制系统同时运行，主控制系统控制指令正常发送，备用系统指令不出口。

6.一种换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护装置，其特征在于，该保护装置包括存储器和处理器，以及存储在存储器上的并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现如权利要求1～5任一项所述的换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法。

7.一种换流阀及其子模块，包括多条桥臂，每条桥臂上串设有若干子模块，其特征在于，还包括如权利要求6所述的换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护装置。

技术总结
本发明涉及一种换流阀及其子模块短期内连续旁路的保护方法和装置，属于电力系统柔性直流输电技术领域。本发明通过判断子模块在设定时间内故障的数量是否小于预设值来判断系统是否故障，从而使子模块短期内连续旁路异常时能够准确检测，同时考虑到子模块故障数量较小时对故障情况的处理，当子模块短期内连续旁路异常故障检测出来后，通过上层换流站控制保护系统的配合，快速切换主备系统，避免了故障进一步发展扩大，进而威胁到整个换流设备的安全稳定运行。

技术研发人员：张国华,刘卓锟,刘心旸,张中强,俎立峰,董朝阳,滕林阳,高剑剑,李健栋,刘黎,郑维高,杨会磊,王彦博,晋伟锋,冉贤贤,冯敏,刘林豪,陈帅
受保护的技术使用者：国家电网有限公司直流技术中心
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8