[发明专利]一种MMC子模块的故障分级诊断定位方法及系统

说明书

本发明涉及一种MMC子模块的故障分级诊断定位方法及系统，属于模块化多电平换流器技术领域，诊断定位分为三级，分别是：故障相、故障桥臂和故障子模块级定位，三级定位依次递进，当上一级定位完成后再启动对下一级的定位，而不需要对各相的所有子模块电压进行不断监测与分析，大大减轻了MMC控制器的运算负担，并且三级定位依次配合，能够快速精确地定位故障子模块。

技术领域

本发明涉及模块化多电平换流器技术领域，特别是涉及一种MMC子模块的故障分级诊断定位方法及系统。

背景技术

采用柔性直流输电技术，在电网跨区域的联网、大规模的新能源电能并网等场景下有明显的优势。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)具有电压等级高，输送容量大等优势，是一种被广泛运用于高压柔性直流输电与中高压柔性直流配电网的换流器。以三相MMC为例，其由6个桥臂组成，每个桥臂由若干个子模块级联而成。以典型的的半桥子模块为例，其由两个IGBT((Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)与电力二极管以及一个电力电容器组成。电力电子元件在过电压过电流情况下容易出现开路故障，特别是IGBT故障是MMC子模块故障的主要原因之一。

当MMC子模块中IGBT发生开路故障时，故障相输出电压将会受到严重影响，进而导致MMC输出性能降低。若通过快速有效的方法完成对故障子模块的诊断与定位，可以将故障子模块旁路，然后投入备用子模块或者采用相应的容错控制策略，快速恢复MMC的输出性能。然而，快速准确地诊断和定位故障子模块是MMC容错控制前的关键步骤。现有的MMC故障子模块诊断与定位方法存在控制器运算负荷大，耗费时间较长等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种MMC子模块的故障分级诊断定位方法及系统，以大大减轻MMC控制器的运算负担，快速有效的定位故障子模块。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种MMC子模块的故障分级诊断定位方法，所述方法包括：

获取模块化多电平换流器各相的环流实时值；

将环流实时值与环流延时值的电流差值大于电流阈值且持续时间大于第一时间阈值的相判定为故障相；所述环流延时值为环流实时值延时一个二倍频周期后的环流值；

同步采集故障相中各子模块的实时电压；

计算故障相的每个桥臂中子模块的最大电压与最小电压的电压差值；

将电压差值大于偏差阈值的桥臂判定为故障桥臂；

比较故障桥臂中各子模块的实时电压和电压阈值，并将实时电压大于电压阈值且持续时间大于第二时间阈值的子模块判定为故障子模块。

可选的，所述获取模块化多电平换流器各相的环流实时值，具体包括：

采集模块化多电平换流器中各相的上桥臂电流和下桥臂电流；

将同一相的上桥臂电流和下桥臂电流之和作为各自相的环流实时值；

对各相的环流实时值进行低通滤波，获得各相滤波后的环流实时值。

可选的，所述计算故障相的每个桥臂中子模块的最大电压与最小电压的电压差值，之后还包括：

若连续三次故障相每个桥臂的电压差值均小于或等于偏差阈值，则返回步骤“获取模块化多电平换流器各相的环流实时值”。

可选的，所述比较故障桥臂中各子模块的实时电压和电压阈值，并将实时电压大于电压阈值且持续时间大于第二时间阈值的子模块判定为故障子模块，之后还包括：