技術領域
[0001] 本
發(fā)明涉及電
力系統(tǒng)運行與電力
電子技術領域，具體涉及一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法及系統(tǒng)。
背景技術
[0002] MMC(Modular?Multilevel?Converter，
模塊化多電平換流器)型
高壓直流輸電系統(tǒng)實際工程中，模塊化多電平換流器采用子模塊(Sub-module，SM)級聯(lián)的形式，即每個橋臂由子模塊
串聯(lián)構成，橋臂子模塊數(shù)量可達幾百個，一旦子模塊發(fā)生故障，將影響換流器的正常運行。因此一般的MMC會配置冗余子模塊以提高系統(tǒng)的運行可靠性。
[0003] 當MMC發(fā)生故障時，為了能夠有效利用冗余模塊來確保系統(tǒng)運行的
穩(wěn)定性，需要為子模塊配置旁路
電路。在故障發(fā)生時，能夠及時將故障子模塊旁路掉，投入冗余模塊，保障設備繼續(xù)正常運行。當旁路電路失效時，即使有冗余模塊的切入，MMC也無法繼續(xù)正常運行。但是
現(xiàn)有技術中，判斷旁路電路是否失效過程繁瑣，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
[0004] 因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于解決現(xiàn)有技術中在判斷旁路電路是否失效時繁瑣，成本較高的問題，從而提供一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法及系統(tǒng)。
[0005] 為此，本發(fā)明
實施例提供了如下技術方案：
[0006] 本發(fā)明實施例第一方面提出了一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法，包括以下步驟：當MMC高壓直流輸電系統(tǒng)中的投入子模塊發(fā)生故障時，控制投入冗余子模塊同時旁路掉故障子模塊；預設MMC高壓直流輸電拓撲結(jié)構中故障子模塊所在相上橋臂
電流的方向以及功率方向；檢測故障子模塊所在相上橋臂電流，并判斷故障子模塊所在相上橋臂電流平均值的正負性；根據(jù)所述橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路是否失效；當所述旁路電路失效時，控制MMC高壓直流輸電系統(tǒng)斷開供電。
[0007] 在一實施例中，根據(jù)流向換流器正極
母線電流方向確定橋臂電流平均值正負性。
[0008] 在一實施例中，預設流向換流器正極母線電流方向為正。
[0009] 在一實施例中，所述根據(jù)橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路是否失效的步驟，包括：當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為正且功率方向為從交流端口流向直流端口時，判定旁路電路正常；當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為負且功率方向為從交流端口流向直流端口時，判定旁路電路失效。
[0010] 在一實施例中，所述根據(jù)橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路是否失效的步驟，還包括：當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為正且功率方向為從直流端口流向交流端口時，判定旁路電路失效；當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為負且功率方向為從直流端口流向交流端口時，判定旁路電路正常。
[0011] 本發(fā)明實施例第二方面提出了一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制系統(tǒng)，包括：冗余保護控
制模塊，用于當MMC高壓直流輸電系統(tǒng)中的投入子模塊發(fā)生故障時，控制投入冗余子模塊同時旁路掉故障子模塊；電流的方向以及功率方向預設模塊，用于預設MMC高壓直流輸電拓撲結(jié)構中故障子模塊所在相上橋臂電流的方向以及功率方向；電流平均值正負性判斷模塊，用于檢測故障子模塊所在相上橋臂電流，并判斷故障子模塊所在相上橋臂電流平均值的正負性；旁路電路有效性判斷模塊，用于根據(jù)所述橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路是否失效；失效保護
控制模塊，用于當所述旁路電路失效時，控制MMC高壓直流輸電系統(tǒng)斷開供電。
[0012] 本發(fā)明實施例第三方面提出一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制設備，包括：至少一個處理器，以及與所述至少一個處理器通信連接的
存儲器，其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器執(zhí)行的本發(fā)明實施例第一方面所述的基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法。
[0013] 本發(fā)明實施例第四方面提出一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制設備的可讀存儲介質(zhì)，所述可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使所述計算機執(zhí)行本發(fā)明實施例第一方面所述的基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法。
[0014] 本發(fā)明技術方案，具有如下優(yōu)點：
[0015] 本發(fā)明實施例提供了一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法及系統(tǒng)，在原有MMC配置冗余結(jié)構的
基礎上，對橋臂電流進行檢測，判斷旁路電路在發(fā)生故障時是否能夠有效
切除故障子模塊，從而做出合理的控制保護動作。本發(fā)明在只增加橋臂電流檢測的情況下，為MMC又提供了一層保護，檢測方法簡單、高效、成本低，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
附圖說明
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發(fā)明實施例中基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法的一個具體示例的
流程圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一個具體示例的MMC拓撲結(jié)構圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明實施例中提供的MMC拓撲結(jié)構中全橋子模塊結(jié)構的示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明實施例中提供的MMC拓撲結(jié)構中半橋子模塊結(jié)構示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明實施例中提供旁路不同狀態(tài)下的平均電流值示意圖；
[0022] 圖6為本發(fā)明實施例中基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法的另一個具體示例的流程圖；
[0023] 圖7為本發(fā)明實施例中基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法的另一個具體示例的流程圖；
[0024] 圖8為本發(fā)明實施例中基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法的一個具體示例的結(jié)構
框圖；
[0025] 圖9為本發(fā)明實施例中基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制設備的一個具體示例的原理框圖。
具體實施方式
[0026] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0028] 此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結(jié)合。
[0029] 本發(fā)明實施例提出了一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法，如圖1所示，該方法包括以下步驟：
[0030] 步驟S1：當MMC高壓直流輸電系統(tǒng)中的投入子模塊發(fā)生故障時，控制投入冗余子模塊同時旁路掉故障子模塊。
[0031] 在本發(fā)明實施例中，MMC拓撲結(jié)構如圖2所示，配置冗余子模塊，冗余子模塊的配置方式和配置數(shù)量可以為多種形式。在故障發(fā)生時，能夠及時將故障子模塊旁路掉，投入冗余模塊，保障設備繼續(xù)正常運行。MMC橋臂子模塊的結(jié)構是可以為如圖3所示的全橋子模塊，也可為如圖4所示的半橋子模塊，僅以此作為舉例，不以此為限。
[0032] 步驟S2：預設MMC高壓直流輸電拓撲結(jié)構中故障子模塊所在相上橋臂電流的方向以及功率方向。
[0033] 在本發(fā)明實施例中，以A相發(fā)生故障為例來說明，A相電流的流向假定如圖2所示。
[0034] 步驟S3：檢測故障子模塊所在相上橋臂電流，并判斷故障子模塊所在相上橋臂電流平均值的正負性。
[0035] 在本發(fā)明實施例中，檢測MMC中A相上橋臂的電流，判斷該橋臂電流平均值的正負性。
[0036] 步驟S4：根據(jù)橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路是否失效。
[0037] 在本發(fā)明實施例中，根據(jù)A相上橋臂的電流平均值正負性及功率方向的判定，判斷出旁路電路是否失效。
[0038] 步驟S5：當旁路電路失效時，控制MMC高壓直流輸電系統(tǒng)斷開供電。在本發(fā)明實施例中，如圖3和圖4所示，旁路電路包括晶閘管T1及晶閘管T2。當子模塊發(fā)生故障時，模塊內(nèi)IGBT閉
鎖，與此同時，固態(tài)旁路晶閘管T1或T2導通，此時故障子模塊處于旁路狀態(tài)。
[0039] 本發(fā)明實施例提供了一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法，通過對橋臂電流進行檢測，根據(jù)橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路在發(fā)生故障時是否能夠有效切除故障子模塊，從而做出控制MMC高壓直流輸電系統(tǒng)斷開供電的保護動作，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
[0040] 在一具體實施例中，根據(jù)流向換流器正極母線電流方向確定橋臂電流的方向。本發(fā)明實施例中，預設流向換流器正極母線電流方向為正。橋臂電流的檢測方法有多種，可以直接測量，亦可以間接測量。測量橋臂電流，判定平均電流的正負性，這里的正負性只是對平均電流值的特征做了描述，也可以定義為平均電流的大小，與參考值零作比較。在旁路不同狀態(tài)下的平均電流值如圖5所示，當旁路未失效時，橋臂電流平均值大于零，當旁路失效時，橋臂電流平均值小于零。
[0041] 在一具體實施例中，預設流向換流器正極母線電流方向為正。本發(fā)明實施例中，以預設流向換流器正極母線電流方向為正為例進行說明。
[0042] 在一具體實施例中，根據(jù)橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路是否失效的步驟，如圖6所示，包括：
[0043] 步驟S411：當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為正且功率方向為從交流端口流向直流端口時，判定旁路電路正常。
[0044] 本發(fā)明實施例中，如圖3和圖4所示，當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為正且功率方向為從交流端口流向直流端口時，此時則可判斷旁路晶閘管T2工作正常，旁路電路正常。
[0045] 步驟S412：當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為負且功率方向為從交流端口流向直流端口時，判定旁路電路失效。
[0046] 本發(fā)明實施例中，如圖3和圖4所示，當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為負且功率方向為從交流端口流向直流端口時，此時可判斷旁路晶閘管T2故障，旁路電路失效。
[0047] 在一具體實施例中，根據(jù)橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路是否失效的步驟，如圖7所示，還包括：
[0048] 步驟S421：當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為正且功率方向為從直流端口流向交流端口時，判定旁路電路失效。本發(fā)明實施例中，如圖3和圖4所示，當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為正且功率方向為從直流端口流向交流端口時，此時則可判斷旁路晶閘管T1故障，旁路電路失效。
[0049] 步驟S422：當故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為負且功率方向為從直流端口流向交流端口時，判定旁路電路正常。本發(fā)明實施例中，如圖3和圖4所示，故障子模塊所在相上橋臂電流平均值為負且功率方向為從直流端口流向交流端口時，此時則可判斷旁路晶閘管T1工作正常，旁路電路正常。
[0050] 本發(fā)明實施例提出了一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制系統(tǒng)，如圖8所示，包括：
[0051] 冗余保護控制模塊1，用于當MMC高壓直流輸電系統(tǒng)中的投入子模塊發(fā)生故障時，控制投入冗余子模塊同時旁路掉故障子模塊。本發(fā)明實施例中，詳細內(nèi)容參見上述方法實施例中步驟S1的相關描述。
[0052] 電流的方向以及功率方向預設模塊2，用于預設MMC高壓直流輸電拓撲結(jié)構中故障子模塊所在相上橋臂電流的方向以及功率方向。本發(fā)明實施例中，詳細內(nèi)容參見上述方法實施例中步驟S2的相關描述。
[0053] 電流平均值正負性判斷模塊3，用于檢測故障子模塊所在相上橋臂電流，并判斷故障子模塊所在相上橋臂電流平均值的正負性。本發(fā)明實施例中，詳細內(nèi)容參見上述方法實施例中步驟S3的相關描述。
[0054] 旁路電路有效性判斷模塊4，用于根據(jù)橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路是否失效。本發(fā)明實施例中，詳細內(nèi)容參見上述方法實施例中步驟S4的相關描述。
[0055] 失效保護控制模塊5，用于當旁路電路失效時，控制MMC高壓直流輸電系統(tǒng)斷開供電。本發(fā)明實施例中，詳細內(nèi)容參見上述方法實施例中步驟S5的相關描述。
[0056] 本發(fā)明實施例提供的基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制系統(tǒng)的功能描述詳細參見上述實施例中基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法描述。
[0057] 本發(fā)明實施例提供的基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制系統(tǒng)，在原有MMC配置冗余結(jié)構的基礎上，通過對橋臂電流進行檢測，根據(jù)橋臂電流平均值正負性及功率方向，判斷旁路電路在發(fā)生故障時是否能夠有效切除故障子模塊，從而做出控制MMC高壓直流輸電系統(tǒng)斷開供電的保護動作，在只增加橋臂電流檢測的情況下，為MMC又提供了一層保護，檢測方法簡單、高效、成本低，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
[0058] 本發(fā)明實施例還提供了一種基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制設備，如圖9所示，該設備終端可以包括處理器61和存儲器62，其中處理器61和存儲器62可以通過總線或者其他方式連接，圖9中以通過總線連接為例。
[0059] 處理器61可以為
中央處理器(Central?Processing?Unit，CPU)。處理器61還可以為其他通用處理器、數(shù)字
信號處理器(Digital?Signal?Processor，DSP)、
專用集成電路(Application?Specific?Integrated?Circuit，ASIC)、現(xiàn)場可編程
門陣列(Field-Programmable?Gate?Array，F(xiàn)PGA)或者其他
可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立
硬件組件等芯片，或者上述各類芯片的組合。
[0060] 存儲器62作為一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，可用于存儲非暫態(tài)
軟件程序、非暫態(tài)計算機可執(zhí)行程序以及模塊，如本發(fā)明實施例中的對應的程序指令/模塊。處理器61通過運行存儲在存儲器62中的非暫態(tài)軟件程序、指令以及模塊，從而執(zhí)行處理器的各種功能應用以及
數(shù)據(jù)處理，即實現(xiàn)上述方法實施例中的基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法。
[0061] 存儲器62可以包括存儲程序區(qū)和存儲數(shù)據(jù)區(qū)，其中，存儲程序區(qū)可存儲
操作系統(tǒng)、至少一個功能所需要的應用程序；存儲數(shù)據(jù)區(qū)可存儲處理器61所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)等。此外，存儲器62可以包括高速
隨機存取存儲器，還可以包括非暫態(tài)存儲器，例如至少一個磁盤存儲器件、閃存器件、或其他非暫態(tài)固態(tài)存儲器件。在一些實施例中，存儲器62可選包括相對于處理器61遠程設置的存儲器，這些遠程存儲器可以通過網(wǎng)絡連接至處理器61。上述網(wǎng)絡的實例包括但不限于互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、局域網(wǎng)、移動通信網(wǎng)及其組合。
[0062] 一個或者多個模塊存儲在存儲器62中，當被處理器61執(zhí)行時，執(zhí)行如圖1-4或圖6-7所示實施例中的基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制方法。
[0063] 上述基于MMC固態(tài)冗余裝置的失效保護控制設備具體細節(jié)可以對應參閱圖1-4或圖6-7所示的實施例中對應的相關描述和效果進行理解，此處不再贅述。
[0064] 本領域技術人員可以理解，實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過
計算機程序來指令相關的硬件來完成的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only?Memory，ROM)、隨機存儲記憶體(Random?Access?Memory，RAM)、快閃存儲器(Flash?Memory)、
硬盤(Hard?Disk?Drive，縮寫：HDD)或固態(tài)硬盤(Solid-State?Drive，SSD)等；存儲介質(zhì)還可以包括上述種類的存儲器的組合。
[0065] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
