Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область технического применения

Настоящее изобретение относится к области передачи электроэнергии постоянного тока и, в частности, к методу и системе определения неисправностей и восстановления преобразователя напряжения.

Уровень техники

В технологии гибкой передачи переменного и постоянного тока используется преобразователь напряжения, который может отдельно регулировать активную и реактивную мощность, что обеспечивает гибкое и удобное управление. Система приемного устройства может быть пассивной сетью, и нет необходимости применять источник внешнего коммутирующего напряжения. Ветви переменного тока не требуется обеспечивать реактивную мощность, а функция реактивной компенсации может быть достигнута, тем самым динамически компенсируется реактивная мощность шины переменного тока и стабилизируется напряжение переменного тока. По этой причине преобразователь напряжения является одним из направлений разработки передачи электроэнергии в системе электроснабжения.

Разработка преобразователя напряжения на основе технологии модульного многоуровневого преобразователя (ММП) решает вопрос балансировки напряжения и проблему большой потери двухуровневой технологии, а также уменьшает гармонические волны системы переменного тока, что позволяет подключать преобразователь напряжения к электрической сети переменного тока при бестрансформаторном способе питания, тем самым уменьшая общий объем инвестиций, занимаемое пространство и потери мощности преобразовательных подстанций.

Когда преобразователь напряжения подключен к электрической сети переменного тока при бестрансформаторном способе питания, как показано на РИС. 1, если асимметричная ошибка возникает в системе переменного тока, то преобразователь не может изолировать несбалансированное напряжение, которое генерируется системой переменного тока и содержит напряжение нулевой последовательности. Преобразователи напряжения типа ММП, такие как полумост, полный мост и простой полный мост, показанные на РИС. 2, имеют аналогичные характеристики короткого замыкания. Например, когда однофазное замыкание на землю происходит в незаземленной системе, высоковольтной заземленной системе или системе, заземленной через дугогасящую катушку, напряжение нулевой последовательности появляется в напряжении электрической сети переменного тока и вызывает напряжение переменного тока на различных подстанций, которые должны быть несбалансированными. Когда однофазное заземление металла происходит на неисправной подстанции, фазовое напряжение короткого замыкания возрастает от напряжения фазы до линейного напряжения (которое является фазным напряжением). Напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока поступает из ветви постоянного тока через преобразователь и вызывает изменение напряжения постоянного тока. Изменение напряжения передается на другие преобразовательные подстанции через кабель постоянного тока или воздушную линию и, в результате, также создает напряжение переменного тока на исправных подстанций, что влияет на нормальное функционирование систем переменного тока на исправных станциях.

Учитывая, что соединение с использованием трансформатора, напряжение нулевой последовательности может быть изолировано трансформатором на ветви переменного тока и не будет передаваться ветви переменного тока других преобразовательных подстанций через ветвь постоянного тока. Поэтому в настоящее время метод контроля и обнаружения предназначен для контроля напряжения обратной последовательности в несбалансированном напряжении, тогда как напряжение нулевой последовательности в несбалансированном напряжении не определяется или не контролируется. Кроме того, для несбалансированного напряжения, содержащего напряжение нулевой последовательности, порядок точного установления неисправности является сложной проблемой, так как такое же напряжение нулевой последовательности обнаруживается при возникновении неисправности. В «Схеме двойного контроля тока для преобразователя ШИМ в условиях несбалансированного входного напряжения» (IEEE Transactions on Industrial Electronics. 1999, 46(5): 953-959) от Song Hong-Seok и др., прямая связь отрицательной последовательности и контроль двойной последовательности внутреннего контура обеспечиваются для асимметричной неисправности, но только ток отрицательной последовательности может быть подавлен. В докторской диссертации, написанной Chen Hairong «Исследование стратегий управления и защиты системы VSC-HVDC системы неисправностей системы переменного тока», детальный расчет проводится для положительной последовательности и асимметричной ошибки обратной последовательности. С использованием токовой петли с двойной последовательностью исходные значения для подавления тока обратной последовательности далее делятся на подавление обратной последовательности ветви переменного тока и подавление двойной частоты ветви постоянного тока. Между тем достижение одновременно двух целей не представляется возможным. Все приведенные выше расчеты могут использоваться только для управления обратной последовательностью. В диссертации не упоминается способ обнаружения и определения неисправностей в подстанции в случае, когда на местной подстанции возникает неисправность, а напряжение нулевой последовательности передается на другие преобразовательные подстанции через преобразовательную подстанцию, а также не упоминается каким образом можно восстановить в кратчайшие сроки работу системы после установления неисправностей.

Для передачи несбалансированного напряжения, содержащего напряжение нулевой последовательности между подстанциями преобразования напряжения в режиме бестрансформаторного соединения, порядок точного установления неисправностей становится сложной проблемой, так как несбалансированное напряжение, содержащее напряжение нулевой последовательности, может быть обнаружено на каждой подстанции, и это влияет на применение и использование гибкой системы передачи переменного и постоянного тока, которая использует технологию бестрансформаторного соединения. Поэтому необходимо найти метод точного определения неисправностей и восстановления системы переменного тока преобразовательной подстанции при бестрансформаторном способе питания, тем самым способствуя применению преобразователя напряжения без трансформатора или с трансформатором, вторичная обмотка которого заземлена высоким сопротивлением, таким образом, в конечном итоге, обеспечивается сокращение занимаемого пространства, потерь и затрат на преобразовательную подстанцию.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить метод и систему для определения неисправностей и восстановления преобразователя напряжения. Метод включает в себя: блокировку преобразовательной подстанции, в случае обнаружения того, что напряжение переменного тока содержит напряжение нулевой последовательности или напряжение постоянного тока содержит несбалансированное напряжение; определение неисправности путем продолжения обнаружения напряжения нулевой последовательности ветви переменного тока преобразователя посредством блокировки устройства преобразовательной подстанции после блокировки; и быстрое восстановление работы каждой подстанции после того, как неисправность будет установлена. Метод определения и устранения неисправностей прост и практичен, он обладает высокой надежностью и позволяет эффективно обнаруживать проблемы, что каждая подстанция содержит напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока и не может легко установить ошибку, вызванную тем, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока передается преобразователем напряжения в систему переменного тока противоположной ветви; между тем, с помощью метода восстановления, исправная преобразовательная подстанция может избавиться от влияния работы неисправной преобразовательной подстанции и быстро восстанавливаться, тем самым изолируя неисправность в работе неисправной подстанции от системы переменного тока исправной подстанции.

Для достижения вышеуказанной цели настоящее изобретение предусматривает использование следующих технических решений:

Метод определения неисправностей преобразователя напряжения включает в себя: блокировку преобразователя, в случае обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac или несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc подстанции преобразования напряжения остается большим, чем первое заданное пороговое значение Uo_set1 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt1; и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции превышает второе пороговое значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, определение преобразовательной подстанции неисправной; в другом случае, определение преобразовательной подстанции исправной.

В вышеприведенном методе определения неисправностей преобразователя напряжения, значение напряжения нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3 и последующего вычета эффективного значения после полосовой фильтрации; значение несбалансированного напряжения ветви постоянного тока Uo_dc рассчитывается с использованием следующего метода: деления суммы положительного напряжения постоянного тока и отрицательного напряжения постоянного тока на 2, и последующего вычета эффективного значения после полосовой фильтрации.

В вышеприведенном методе определения неисправностей преобразователя напряжения на этапе блокировки преобразователя все преобразовательные подстанции могут быть заблокированы одновременно, или преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, могут быть сначала заблокированы, а затем преобразовательные подстанции, регулируемые напряжением постоянного тока, блокируются после того, как будет обнаружено, что неисправность возникает в преобразовательной подстанции, регулируемой напряжением постоянного тока.

В вышеприведенном методе определения неисправностей преобразователя напряжения все преобразовательные подстанции могут быть заблокированы одновременно, и если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции превышает или равно заданному значению Uo_set2 в течение времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция признается неисправной; в другом случае преобразовательная подстанция признается исправной.

В вышеприведенном методе определения неисправностей преобразователя напряжения, в другом варианте, преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, могут быть заблокированы в первую очередь, и для каждой преобразовательной подстанции, регулируемой активной мощностью, если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, признается неисправной; в другом случае преобразовательная подстанция, управляемая активной мощностью, признается исправной.

В вышеприведенном методе определения неисправностей преобразователя напряжения, блокирующем преобразовательную подстанцию и характеризующийся тем, что: подстанции, регулируемые активной мощностью, блокируются, и если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac подстанции, регулируемой напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки подстанций, регулируемых активной мощностью, определяется, что неисправность возникает на подстанции, управляемой напряжением постоянного тока. Кроме того, необходимо заблокировать преобразовательные подстанции, регулируемые напряжением постоянного тока, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции, регулируемой напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течение времени, превышающего определенный период времени Δt2, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается исправной.

В вышеприведенном методе определения неисправностей преобразователя напряжения диапазон значений Uo_set1 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt1 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В вышеприведенном методе определения неисправностей и восстановления преобразователя напряжения диапазон значений Uo_set2 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt2 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В вышеприведенном методе определения неисправностей преобразователя напряжения, когда преобразователь напряжения включает в себя полномостовой подмодуль или простую топологическую структуру полномостового подмодуля, где полномостовой подмодуль блокирует полностью или частично преобразователь.

В предшествующем методе определения неисправностей преобразователя напряжения, характеризующегося тем, что: когда преобразователь напряжения имеет топологическую структуру подмодулей полумоста, преобразовательные подстанции приостанавливают работу за счет срабатывания блокировки.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения система определения неисправностей преобразовательной подстанции напряжения включает в себя: модуль обнаружения, модуль блокировки, модуль определения и установления неисправности. Когда модуль обнаружения показывает, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac или несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc преобразовательной подстанции превышает заданное значение Uo_set1 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt1, модуль блокировки блокирует преобразователь и для каждой преобразовательной подстанции, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию неисправной; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию неисправной.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения в модуле обнаружения напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3 и последующего вычета эффективного значения после полосовой фильтрации; и несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы положительного напряжения постоянного тока и отрицательного напряжения постоянного тока на 2 и последующего вычета эффективного значения после полосовой фильтрации.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения модуль блокировки может одновременно блокировать все преобразовательные подстанции или в первую очередь заблокировать работу преобразовательных подстанций, регулируемых активной мощностью, и независимо от того, заблокированы ли преобразовательные подстанции, регулируемые напряжением постоянного тока или нет, в зависимости от установления неисправностей.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения, когда все преобразовательные подстанции заблокированы одновременно, если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции превышает или равно заданному значению Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция определяется как неисправная; в другом случае, преобразовательная подстанция определяется как исправная.

В вышеописанной методе система для определения неисправностей преобразователя напряжения, преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, блокируются в первую очередь, и для каждой преобразовательной подстанции, регулируемой активной мощностью, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции превышает установленное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, регулируемую активной мощностью как неисправная подстанция; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет, что преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, является исправной.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения, когда подстанции, регулируемые активной мощностью, блокируются в первую очередь, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки подстанций, управляемых активной мощностью, модуль определения и установления неисправности определяет, что неисправность возникает на подстанции, управляемой напряжением постоянного тока. Кроме того, необходимо заблокировать преобразовательные подстанции, регулируемые напряжением постоянного тока, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции, управляемое напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается исправной.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения диапазон значений Uo_set1 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt1 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set2 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt2 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения, когда преобразователь напряжения включает в себя полномостовой подмодуль или простую топологическую структуру подмодулей полного моста, преобразователь полностью или частично блокируется.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения, когда преобразователь напряжения имеет топологическую структуру полумостового подмодуля, преобразовательные подстанции приостанавливают работу за счет срабатывания блокировки.

Настоящее изобретение также предусматривает метод устранения неисправностей преобразователя напряжения, включающий в себя: блокировку преобразователя, в случае обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac или несбалансированное напряжение постоянного тока Uo_dc преобразователя напряжения превышает заданное значение Uo_set1 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt1; для каждой преобразовательной подстанции, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательную подстанцию считают неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция считается исправной; и разблокировка и восстановление работы исправных подстанций после того, как подстанция будет определена неисправной, где неисправная подстанция может быть разблокирована для восстановления работы после того, как напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac не будет превышать заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или неисправная подстанция может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя, напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac рассчитывается с использованием следующего метода: деления суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3, а затем принятия эффективного значения после полосовой фильтрации; и несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc рассчитывается с использованием следующего метода: деления суммы положительного напряжения постоянного тока и отрицательного напряжения постоянного тока на 2, а затем принятия эффективного значения после полосовой фильтрации.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения все преобразовательные подстанции блокируются одновременно после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности или несбалансированное напряжение соответствует требованию. Если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac превышает или равно значению Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция определяется как неисправная; в другом случае, преобразовательная подстанция определяется как исправная. Исправные подстанции разблокируются для восстановления работы после определения того, что подстанция является неисправной. Среди исправных подстанций подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, разблокируются для восстановления работы в первую очередь, а затем подстанции, регулируемые активной мощностью, разблокируются для восстановления работы; и неисправная подстанция разблокируется, чтобы восстановить работу после того, как будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на неисправной подстанции не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения все преобразовательные подстанции одновременно блокируются, и если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции превышает или равно заданному значению Uo_set2 в течение времени, превышающему конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция считается неисправной; в другом случае преобразовательная подстанция считается исправной; исправные подстанции разблокируются для восстановления работы после определения того, что подстанция является неисправной. Среди исправных подстанций подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, разблокируются в первую очередь для восстановления работы, а затем подстанции, регулируемые активной мощностью, разблокируются для восстановления работы; и неисправная подстанция разблокируется, чтобы восстановить работу после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, блокируются в первую очередь, и для каждой преобразовательной подстанции, регулируемой активной мощностью, если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции остается выше чем заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция, управляемая активной мощностью, определяется как неисправная подстанция; в другом случае преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, определяется как исправная станция. Другие исправные подстанции, регулируемые активной мощностью, разблокируются для восстановления работы, а неисправная преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, может быть разблокирована для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или неисправная преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения применяются заблокированные подстанции, регулируемые активной мощностью, и если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течение времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки подстанций, регулируемых активной мощностью, то считается, что неисправность возникает на подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока. Кроме того, необходимо заблокировать преобразовательные подстанции, регулируемые напряжением постоянного тока, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции, управляемое напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается исправной. Если есть какая-либо исправная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, за исключением неисправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, неисправная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, разблокируется для восстановления работы, а затем для восстановления работы разблокируются подстанции, регулируемые активной мощностью. Неисправная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, может быть разблокирована для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности. Если нет исправной подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока, за исключением неисправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, неисправную подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, можно непосредственно разблокировать для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности, а затем подстанции, регулируемые активной мощностью разблокируются для восстановления работы. В качестве альтернативы, подстанция, управляемая активной мощностью, может быть преобразована в подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, и быть разблокированной в первую очередь для восстановления работы, затем другие подстанции, регулируемые активной мощностью, разблокируются для восстановления работы, а неисправная подстанция, управляемая напряжение постоянного тока разблокируется, чтобы восстановить работу после того, как будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3.

В вышеописанном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения, исходное значение напряжения нулевой последовательности Uoref, сгенерированное путем обнаружения и контроля напряжения нулевой последовательности, накладывают на исходное опорное напряжение волны Uref чтобы сгенерировать новое опорное напряжения волны Uref_new для управления напряжение нулевой последовательности.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения метод вычисления напряжения нулевой последовательности Uo_ac в соответствии с напряжением переменного тока заключается в делении суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3, а метод вычисления напряжения нулевой последовательности Uo_dc в соответствии с напряжением постоянного тока заключается в делении суммы положительного и отрицательного напряжения на 2, а переключатель выбирает Uo_ac или Uo_dc относительно Uoref.

В вышеприведенном методе устранения неисправности преобразователя напряжения диапазон значений Uo_set1 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt1 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set2 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt2 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set3 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt3 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения, когда преобразователь напряжения включает в себя полномостовой подмодуль или простую топологическую структуру подмодулей полного моста, преобразователь полностью или частично блокируется.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения, когда преобразователь напряжения имеет топологическую структуру полумостового подмодуля, преобразовательные подстанции приостанавливают работу за счет срабатывания блокировки.

В дополнение к методу для устранения неисправностей преобразователя напряжения настоящее изобретение дополнительно предусматривает систему для устранения неисправностей преобразователя напряжения. Система для устранения неисправностей подстанции преобразования напряжения включает в себя: модуль обнаружения, модуль блокировки, модуль определения и установления неисправности и модуль устранения неисправности. Модуль блокировки блокирует преобразователь, когда модуль обнаружения показывает, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac или несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc больше заданного значения Uo_set1 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt1; для каждой преобразовательной подстанции, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет, что преобразовательная подстанция является неисправной; в другом случае, модуль определения неисправности и позиционирования определяет, что преобразовательная подстанция является исправной; и модуль устранения неисправностей разблокирует и восстанавливает работу исправных подстанций после определения того, что подстанция является неисправной, где неисправную станцию можно разблокировать для восстановления работы после того, как напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac неисправной подстанции не будет превышать заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt3, или неисправную подстанцию можно сразу разблокировать, чтобы восстановить работу после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В вышеприведенной системе устранения неисправностей преобразователя напряжения в модуле обнаружения напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации; и несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы положительного напряжения постоянного тока и отрицательного напряжения постоянного тока на 2 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации.

В вышеприведенной системе устранения неисправностей преобразователя напряжения модуль блокировки одновременно блокирует все преобразовательные подстанции, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции превышает или равно заданному значению Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет, что преобразовательная подстанция является неисправной; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет, что преобразовательная подстанция является исправной. Модуль устранения неисправностей снимает блокировку и восстанавливает работу исправных подстанций после определения того, что подстанция является неисправной. Среди исправных подстанций, подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, разблокируются в первую очередь для восстановления работы, а затем для восстановления работы разблокируются подстанции, регулируемые активной мощностью. Неисправная станция разблокируется, чтобы восстановить работу после того, как будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac неисправной подстанции не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3.

В вышеприведенной системе для устранения неисправностей преобразователя напряжения, характеризующейся тем, что: модуль блокировки одновременно блокирует все преобразовательные подстанции, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции превышает или равно заданному значению Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет, что преобразовательная подстанцию является неисправной; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет, что преобразовательная подстанция является исправной. Модуль устранения неисправностей снимает блокировку и восстанавливает работу исправных подстанций после определения того, что подстанция является неисправной. Среди исправных подстанций подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, разблокируются в первую очередь для восстановления работы, а затем подстанции, регулируемые активной мощностью, разблокируются для восстановления работы; и неисправная подстанция разблокируется, чтобы восстановить работу после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В вышеприведенной системе устранения неисправностей преобразователя напряжения, отличающейся тем, что: модуль блокировки блокирует преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, и для каждой преобразовательной подстанции, регулируемой активной мощностью, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, регулируемую активной мощностью как неисправную подстанцию; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, регулируемую активной мощностью в качестве исправной подстанции. Модуль устранения неисправностей снимает блокировку и восстанавливает работу других исправных подстанций, регулируемых активной мощностью после того, как будет установлено, что подстанция является неисправной. Неисправная преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, может быть разблокирована для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности переменного тока Uo_ac не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или неисправная преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В вышеприведенной системе устранения неисправностей преобразователя напряжения модуль блокировки блокирует подстанции, регулируемые активной мощностью, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на подстанции, управляемой постоянным напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки подстанций, регулируемых активной мощностью, модуль определения и установления неисправности определяет, что неисправность возникает на подстанции, управляемой напряжением постоянного тока. После того, как будет проверено, что неисправность возникает на подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока, преобразовательные подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, в дальнейшем необходимо заблокировать, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока как неисправную подстанцию; в другом случае модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, как исправную. Если есть какая-либо исправная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, за исключением неисправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, модуль устранения неисправностей снимает блокировку и восстанавливает работу исправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, и затем снимает блокировку и восстанавливает работу подстанций, регулируемых активной мощностью. Неисправную подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, можно разблокировать для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на неисправной подстанции не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности. Если нет исправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, за исключением неисправной станции, управляемой напряжением постоянного тока, модуль устранения неисправностей может непосредственно разблокировать и восстановить работу неисправной станции, управляемой напряжением постоянного тока, после ввода в отношении неисправная подстанция контроля напряжения нулевой последовательности, а затем разблокировать и восстановить работу подстанций, регулируемых активной мощностью. В качестве альтернативы, модуль устранения неисправностей может преобразовывать подстанцию, регулируемую активной мощностью, в подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, чтобы сначала разблокировать и восстановить работу подстанции, а затем разблокировать и восстановить работу других подстанций, регулируемых активной мощностью; неисправная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, разблокируется для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac неисправной подстанции не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3.

В приведенной выше системе для устранения неисправностей преобразователя напряжения, исходное значение напряжения нулевой последовательности Uoref, сгенерированное путем обнаружения и контроля напряжения нулевой последовательности, накладывают на исходное опорное напряжение волны Uref чтобы сгенерировать новое опорное напряжения волны Uref_new для использования в управлении.

В вышеприведенной системе устранения неисправностей преобразователя напряжения метод вычисления напряжения нулевой последовательности Uo_ac в соответствии с напряжением переменного тока заключается в делении суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3, а метод вычисления напряжения нулевой последовательности Uo_dc в соответствии с напряжением постоянного тока заключается в делении суммы положительного напряжения и отрицательного напряжения на 2, а переключает выбирает Uo_ac или Uo_dc относительно Uoref.

В вышеприведенной системе устранения неисправности преобразователя напряжения диапазон значений Uo_set1 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt1 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set2 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt2 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set3 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt3 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В вышеприведенной системе для устранения неисправностей преобразователя напряжения, отличительной особенностью является следующее: когда преобразователь напряжения включает в себя полномостовой подмодуль или простую топологическую структуру подмодулей полного моста, преобразователь полностью или частично блокируется.

В вышеприведенной системе для устранения неисправности преобразователя напряжения, отличительной особенностью является следующее: в случае, если преобразователь напряжения имеет топологическую структуру полумостового подмодуля, преобразовательные подстанции приостанавливают работу за счет срабатывания блокировки.

При использовании вышеприведенных решений настоящее изобретение достигает следующих положительных эффектов:

(1) Метод определения неисправностей прост и практичен, он обладает высокой надежностью и позволяет эффективно обнаруживать проблемы, что каждая подстанция содержит напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока и не может легко установить ошибку, вызванную тем, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока передается преобразователем напряжения в систему переменного тока противоположной ветви.

(2) После того, как метод определения неисправности определит, что ветвь является неисправной, с помощью метода устранения, исправная преобразовательная подстанция может избавиться от влияния неисправной преобразовательной подстанции для быстрого восстановления работы, тем самым изолируя неисправность неисправной подстанции от системы переменного тока исправной подстанции. Между тем, предоставленный метод устранения неисправностей может дополнительно обеспечить непрерывную работу в течение периода существования неисправности неисправной подстанции.

(3) После использования метода определения и устранения неисправностей допускается применение метода бестрансформаторного соединения в преобразователе напряжения, что позволит достичь целей сокращения занимаемого пространства, уменьшения потерь и снижения затрат на производство.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СХЕМ

РИС. 1 представляет собой схематическую диаграмму напряжений неисправной подстанции и состояние исправности, когда неисправная станция передает k1-точечные и k2-точечные однофазные замыкания на землю в том случае, когда преобразователи на двух клеммах соединены при бестрансформаторном способе питания постоянного тока;

РИС. 2 представляет собой схематическую диаграмму напряжений неисправной подстанции и исправность после неисправной подстанции, которая передает замыкания k1 и k2, а затем блокируется или вводится в действие управление напряжением нулевой последовательности в случае, когда преобразователи на двух клеммах соединены в режиме бестрансформаторного способа питания постоянным током

На РИС.3 показана топология преобразователя в настоящем изобретении, где модуль мостового плеча может быть полумостовым подмодулем (HBSM), полномостовым подмодулем (FBSM) или простым полномостовым подмодулем ( SFBSM);

РИС. 4 - диаграмма структуры управления, показывающая, что неисправная подстанция, управляемая наложенным напряжением нулевой последовательности, восстанавливает работу; а также

РИС.5 представляет собой форму волны с имитацией неисправности подстанции 1 и подстанции 2, которые продолжают работу по разблокировке без применения контроля наложенного напряжения нулевой последовательности, когда возникает ошибка однофазного заземления k2 на РИС. 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технические решения настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи и конкретные варианты его осуществления.

Настоящее изобретение обеспечивает метод определения и устранения неисправностей, который позволяет эффективно обнаруживать проблемы, что каждая подстанция содержит напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока и не может легко установить ошибку, вызванную тем, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока передается преобразователем напряжения в систему переменного тока противоположной ветви. С помощью метода устранения неисправности, исправная преобразовательная подстанция может избавиться от влияния неисправной преобразовательной подстанции для быстрого восстановления работы, тем самым изолируя неисправность неисправной подстанции от системы переменного тока исправной станции. Между тем, предоставленный метод устранения неисправностей может дополнительно обеспечить непрерывную работу в течение периода существования неисправности неисправной подстанции.

РИС.1 представляет собой схему передачи гибкого постоянного тока между двумя клеммами. Система передачи гибкого постоянного тока двух клемм приведена в качестве описания, и данный метод также применяется к передаче постоянного тока и распределительным сетям. Гибкая передача постоянного тока использует метод бестрансформаторного соединения, а система переменного тока представляет собой систему, заземленную через дугогасящую катушку. Сбой в C-фазе возникает на подстанции 1, исправное фазовое напряжение подстанции 1 возрастает до момента первоначального фазного напряжения до возникновения неисправности. Обрыв фазы изменяется, и три фазы содержат напряжение нулевой последовательности. Напряжение переменного тока подстанции 2 также содержит напряжение нулевой последовательности. Начальные фазы напряжения переменного тока подстанции 1 и подстанции 2 точно такие же, а форма волны подстанции 2 показана на РИС. 1. Индуцированное напряжение нулевой последовательности подстанции 2, которое вызывает неустойчивость напряжений трех фаз. Моделирование формы волны в реальных ситуациях неисправной подстанции 1 и исправной подстанции 2 показано на РИС. 5. График в левой части РИС. 5 является графиком неисправного трехфазного напряжения переменного тока, а график в правой части представляет собой график напряжения переменного тока исправной станции. Порядок точного определения подстанции, которая имеет неисправность системы переменного тока в двух или более подстанциях, представляет собой сложную проблему. Чтобы точно установить неисправность, преобразователь блокируется, в случае обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac или несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc подстанции преобразования напряжения остается выше заданного значения Uo_set1 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt1; и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной станции остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция считается исправной. РИС. 2 представляет собой схематическую форму волны, когда обе подстанции заблокированы или подстанция, регулируемая активной мощностью на двух подстанциях, заблокирована. Как видно на рисунке, исправная подстанция 2 после блокировки не содержит напряжение нулевой последовательности переменного тока, и неисправная подстанция может быть точно установлена в соответствии с различными характеристиками двух подстанций после блокировки.

Напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации; и несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы положительного напряжения постоянного тока и отрицательного напряжения постоянного тока на 2 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации.

Кроме того, на этапе блокировки преобразователя на РИС. 2, все преобразовательные подстанции могут быть заблокированы одновременно, или преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, могут быть заблокированы в первую очередь, а затем преобразовательные подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, блокируются после того, как будет обнаружено, что неисправность возникает в преобразовательной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока.

Когда все преобразовательные подстанции блокируются одновременно, если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции превышает или равно заданному значению Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция определяется как исправная.

Когда преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, блокируются в первую очередь, для каждой преобразовательной подстанции, регулируемой активной мощностью, если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции остается выше установленного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, определяется как неисправная подстанция; в другом случае преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, определяется как исправная подстанция. Если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки подстанций, регулируемых активной мощностью, то считается, что неисправность возникает на подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока. Кроме того, необходимо заблокировать преобразовательные подстанции, регулируемые напряжением постоянного тока, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции, управляемое напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается исправной.

Кроме того, диапазоны заданных значений являются следующими: диапазон значений Uo_set1 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt1 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set2 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt2 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В методе определения неисправностей преобразователя напряжения, когда преобразователь включает в себя полномостовой подмодуль или простую топологическую структуру подмодулей полного моста, где полномостовой подмодуль, простой полномостовой подмодуль, и двойной подмодуль зажима блокируют полностью или частично преобразователь. Режимы включения/выключения простых полномостовых и частично блокирующих подмодулей полного моста показаны в таблице 2 и таблице 3:

Режимы включения/выключения двойного подмодуля зажима показаны в таблице 4:

В случае, если преобразователь напряжения имеет топологическую структуру полумостового подмодуля, преобразовательные подстанции приостанавливают работу за счет срабатывания блокировки. Режимы включения/выключения топологической структуры блокирующего полумостового подмодуля показаны в таблице 1:

Система определения неисправностей преобразователя напряжения в соответствии с настоящим изобретением специально выполнена следующим образом: Система определения неисправностей преобразователя напряжения включает в себя: модуль обнаружения, модуль блокировки и модуль определения и установления неисправностей. Модуль блокировки блокирует работу преобразователя в случае обнаружения модулем обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви постоянного тока Uo_ac или несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc преобразовательной подстанции остается выше заданного значения Uo_set1 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt1; и для каждой преобразовательной подстанции, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию как неисправную станцию; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию как исправную подстанцию.

В модуле обнаружения системы позиционирования напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации; и несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы положительного напряжения постоянного тока и отрицательного напряжения постоянного тока на 2 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации.

Модуль блокировки может одновременно блокировать все преобразовательные подстанции или в первую очередь блокировать преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, а затем определить, следует ли блокировать подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, в соответствии с состоянием определения неисправности.

Когда система определения неисправностей блокирует работу всех преобразовательных подстанций, если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции остается выше или равно заданному значению Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция определяется как неисправная подстанция; в другом случае, преобразовательная подстанция определяется как исправная подстанция. Схематическая форма волны показана на РИС. 2.

Когда система определения неисправностей сначала блокирует преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, для каждой преобразовательной подстанции, регулируемой активной мощностью, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, регулируемую активной мощностью в качестве неисправной станции; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет, что преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, является исправной. Если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки подстанций, регулируемых активной мощностью, модуль определения и установления неисправности определяет, что неисправность возникает на подстанции, управляемой напряжением постоянного тока. Кроме того, необходимо заблокировать преобразовательные подстанции, регулируемые напряжением постоянного тока, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции, управляемое напряжением постоянного тока, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается исправной.

В вышеприведенной системе для определения неисправностей преобразователя напряжения диапазон значений Uo_set1 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt1 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set2 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt2 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В вышеприведенной системе определения неисправностей в преобразователе напряжения, когда преобразователь включает в себя полномостовой подмодуль или простую топологическую структуру полномостового подмодуля, где полномостовой подмодуль, простой полномостовой подмодуль и двойной подмодуль зажима блокируют полностью или частично конвертер. Режимы включения/выключения простых полномостовых и частично блокирующих подмодулей показаны в таблице 2 и таблице 3: Режимы включения/выключения двойного подмодуля зажима показаны в таблице 4. В случае, если преобразователь напряжения имеет топологическую структуру полумостового подмодуля, преобразовательные подстанции приостанавливают работу за счет срабатывания блокировки. Режимы включения/выключения топологической структуры полумостового подмодуля показаны в таблице 1.

По результатам определения неисправностей разрабатывается метод устранения неисправностей в преобразователе напряжения. Метод включает в себя: блокировку преобразователя, в случае обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac или напряжение ветви постоянного тока Uo_dc подстанции преобразования напряжения остается выше заданного значения Uo_set1 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt1; для каждой преобразовательной подстанции, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2 в период блокировки, определяют, что преобразовательная подстанцию является неисправной; в другом случае преобразовательная подстанция определяется как исправная подстанция; и разблокировка и восстановление работы исправных подстанций после определения неисправной подстанции, где неисправная подстанция может быть разблокирована для восстановления работы после того, как напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt3, или неисправная подстанция может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В методе устранения неисправностей преобразователя напряжения напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации; и несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы положительного напряжения постоянного тока и отрицательного напряжения постоянного тока на 2 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации.

В методе устранения преобразователя напряжения все преобразовательные подстанции блокируются одновременно после того, как будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности или несбалансированное напряжение соответствуют требованию, и если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции превышает или равно значению Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция определяется как неисправная; в другом случае преобразовательная подстанция определяется как исправная. Исправные подстанции разблокируются для восстановления работы после определения того, что подстанция является неисправной. Среди исправных подстанций, подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, разблокируются в первую очередь для восстановления работы, а затем для восстановления работы разблокируются подстанции, регулируемые активной мощностью. Неисправная станция разблокируется, чтобы восстановить свою работу после того, как будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на неисправной подстанции не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3.

В методе устранения неисправностей преобразователя напряжения все преобразовательные подстанции блокируются одновременно, и если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции остается выше или равно заданному значению Uo_set2 в течение времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция считается исправной. Исправные подстанции разблокируются для восстановления работы после определения того, что подстанция является неисправной. Среди исправных подстанций подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, разблокируются в первую очередь для восстановления работы, а затем для восстановления работы разблокируются подстанции, регулируемые активной мощностью. Неисправная подстанция разблокируется для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В методе устранения неисправностей преобразователя напряжения преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, блокируются в первую очередь, и для каждой преобразовательной подстанции, регулируемой активной мощностью, если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, считается неисправной; в другом случае, преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, считается исправной. Другие исправные подстанции, регулируемые активной мощностью, разблокируются для восстановления работы, а неисправная преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, может быть разблокирована для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или неисправная преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

Кроме того, если напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока, остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки подстанций, регулируемых активной мощностью, то считается, что неисправность возникает на подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока. Кроме того, необходимо блокировать преобразовательные подстанции, управляемые постоянным напряжением, и, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac, управляемое постоянным напряжением, превышает заданное значение Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2, преобразовательная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, считается неисправной; в другом случае преобразовательная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, считается исправной. Если есть какая-либо исправная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, за исключением неисправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, неисправная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, разблокируется для восстановления работы, а затем для восстановления работы разблокируются подстанции, регулируемые активной мощностью. Неисправная подстанция, регулируемая напряжением постоянного тока, может быть разблокирована для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности. Если нет исправной подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока, за исключением неисправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, неисправную подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, можно непосредственно разблокировать для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности, а затем подстанции, регулируемые активной мощностью, разблокируются для восстановления работы. В качестве альтернативы, подстанция, управляемая активной мощностью, может быть преобразована в подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, и быть разблокированной в первую очередь для восстановления работы, затем другие подстанции, регулируемые активной мощностью, разблокируются для восстановления работы, а неисправная подстанция, управляемая напряжение постоянного тока разблокируется, чтобы восстановить работу после того, как будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3.

В методе устранения неисправностей преобразователя напряжения, исходное значение напряжения нулевой последовательности Uoref, полученное в результате обнаружения и контроля напряжения нулевой последовательности, накладывают на исходное опорное напряжение волны Uref, чтобы получить новое опорное напряжения волны Uref_new для управления напряжения нулевой последовательности, где опорная волна напряжения Uref основана на управлении положительной и обратной последовательностью и генерируется посредством управления мощностью внешнего контура и управления током внутреннего контура. Метод вычисления напряжения нулевой последовательности Uo_ac в соответствии с напряжением переменного тока заключается в делении суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3, а способ вычисления напряжения нулевой последовательности Uo_dc в соответствии с напряжением постоянного тока заключается в делении суммы положительного и отрицательного напряжения на 2, а переключатель выбирает Uo_ac или Uo_dc относительно Uoref. Подробная блок-схема блока управления показана на рис. 4.

В вышеприведенном методе устранения неисправностей преобразователя напряжения, в соответствии с характеристиками неисправности диапазоны значений набора ошибок следующие: диапазон значений Uo_set1 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt1 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set2 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt2 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В методе устранения неисправностей преобразователя напряжения, когда преобразователь включает в себя полномостовой подмодуль или простую топологическую структуру полномостового подмодуля, где полномостовой подмодуль, простой полномостовой подмодуль полного моста и двойной подмодуль зажима полностью или частично блокируют преоразователь. Режимы включения/выключения простых полномостовых и частично блокирующих подмодулей полного моста показаны в таблице 2 и таблице 3:

Режимы включения/выключения двойного подмодуля зажима показаны в таблице 4:

В случае, если преобразователь напряжения имеет топологическую структуру полумостового подмодуля, преобразовательные подстанции приостанавливают работу за счет срабатывания блокировки. Режимы включения/выключения топологической структуры блокирующего полумостового подмодуля показаны в таблице 1:

Кроме того, в дополнение к методу устранения неисправностей преобразователя напряжения настоящее изобретение дополнительно предусматривает систему для устранения неисправностей в преобразователе напряжения. Система для устранения неисправностей подстанции преобразования напряжения включает в себя: модуль обнаружения, модуль блокировки, модуль определения и установления неисправности и модуль устранения неисправности. Модуль блокировки блокирует преобразователь, когда модуль обнаружения показывает, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac или несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc больше заданного значения Uo_set1 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt1; для каждой преобразовательной подстанции, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на преобразовательной подстанции остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию как неисправную; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию как исправную. Модуль устранения неисправностей разблокирует и восстанавливает работу исправных подстанций после того, как подстанция будет определена неисправной, где неисправную подстанцию можно разблокировать, чтобы восстановить работу после того, как напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на неисправной подстанции остается не будет превышать заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего определенный период времени Δt3, или неисправная подстанция может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В системе для устранения неисправностей преобразователя напряжения в модуле обнаружения напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации; и несбалансированное напряжение ветви постоянного тока Uo_dc рассчитывается с использованием следующего метода: путем деления суммы положительного напряжения постоянного тока и отрицательного напряжения постоянного тока на 2 и последующего принятия эффективного значения после полосовой фильтрации.

В системе для устранения неисправностей преобразователя напряжения модуль блокировки может одновременно блокировать все преобразовательные подстанции, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac остается выше или равно к установленному значению Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию как неисправную; в другом случае, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию как исправную подстанцию. Модуль устранения неисправностей снимает блокировку и восстанавливает работу исправных подстанций после определения того, что подстанция является неисправной. Среди исправных подстанций, подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, разблокируются в первую очередь для восстановления работы, а затем для восстановления работы разблокируются подстанции, регулируемые активной мощностью. Неисправную подстанцию можно разблокировать, чтобы восстановить работу после того, как будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac неисправной подстанции больше не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или неисправная подстанция может разблокировать, чтобы восстановить работу после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

В системе устранения неисправностей преобразователя напряжения модуль блокировки блокирует преобразовательные подстанции, регулируемые активной мощностью, и для каждой преобразовательной подстанции, регулируемой активной мощностью, если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции остается выше установленного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, регулируемую активной мощностью в качестве неисправной подстанции; в другом случае модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, регулируемую активной мощностью, как исправную подстанцию. Модуль устранения неисправностей снимает блокировку и восстанавливает работу других исправных подстанций, регулируемых активной мощностью после того, как будет установлено, что подстанция является неисправной. Неисправная преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, может быть разблокирована для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности переменного тока Uo_ac не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или неисправная преобразовательная подстанция, регулируемая активной мощностью, может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности.

Кроме того, в системе устранения неисправностей преобразователя напряжения модуль блокировки блокирует подстанции, регулируемые активной мощностью, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac, управляемое постоянным напряжением остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2 в период блокировки подстанций, регулируемых активной мощностью, модуль определения и установления неисправности определяет, что неисправность возникает на подстанции, управляемой напряжением постоянного тока. После того, как будет проверено, что неисправность возникает на подстанции, контролируемой напряжением постоянного тока, преобразовательные подстанции, управляемые напряжением постоянного тока, в дальнейшем необходимо заблокировать, и если будет обнаружено, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac преобразовательной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, остается выше заданного значения Uo_set2 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt2, модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока как неисправную подстанцию; в другом случае модуль определения и установления неисправности определяет преобразовательную подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, как исправную. Если есть какая-либо исправная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, за исключением неисправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, модуль устранения неисправностей снимает блокировку и восстанавливает работу исправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, и затем снимает блокировку и восстанавливает работу подстанций, регулируемых активной мощностью. Неисправную подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, можно разблокировать для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac на неисправной подстанции не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3, или может быть непосредственно разблокирована для восстановления работы после того, как будет введен в действие контроль напряжения нулевой последовательности. Если нет исправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, за исключением неисправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, модуль устранения неисправностей может непосредственно разблокировать и восстановить работу неисправной подстанции, управляемой напряжением постоянного тока, после неисправная подстанция управляемая напряжением нулевой последовательности, а затем разблокирует и восстанавливает работу подстанций, регулируемых активной мощностью. В качестве альтернативы, модуль устранения неисправностей может преобразовывать подстанцию, регулируемую активной мощностью, в подстанцию, управляемую напряжением постоянного тока, чтобы сначала разблокировать и восстановить работу подстанции, а затем разблокировать и восстановить работу других подстанций, регулируемых активной мощностью; неисправная подстанция, управляемая напряжением постоянного тока, разблокируется для восстановления работы после обнаружения того, что напряжение нулевой последовательности ветви переменного тока Uo_ac неисправной подстанции не превышает заданное значение Uo_set3 в течении времени, превышающего конкретный период времени Δt3.

В системе для устранения неисправностей преобразователя напряжения, исходное значение напряжения нулевой последовательности Uoref, сгенерированное путем обнаружения и контроля напряжения нулевой последовательности, накладывают на исходное опорное напряжение волны Uref чтобы сгенерировать новое опорное напряжения волны Uref_new для управления напряжения нулевой последовательности, где опорная волна напряжения Uref основана на управлении положительной и обратной последовательностью и генерируется посредством управления мощностью внешнего контура и управления током внутреннего контура. Метод вычисления напряжения нулевой последовательности Uo_ac в соответствии с напряжением переменного тока заключается в делении суммы напряжений переменного тока трех фаз на 3, а способ вычисления напряжения нулевой последовательности Uo_dc в соответствии с напряжением постоянного тока заключается в делении суммы положительного и отрицательного напряжения на 2, а переключатель выбирает Uo_ac или Uo_dc относительно Uoref. Подробная блок-схема блока управления показана на рис. 4.

В системе для устранения неисправностей преобразователя напряжения, в соответствии с характеристиками неисправности диапазоны значений набора ошибок следующие: диапазон значений Uo_set1 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt1 составляет от 0 сек. до 6000 сек.; диапазон значений Uo_set2 варьирует от 0,01 номинального напряжения переменного тока до 0,8 номинального напряжения переменного тока, а диапазон значений Δt2 составляет от 0 сек. до 6000 сек.

В вышеприведенной системе для устранения неисправностей преобразователя напряжения, когда преобразователь включает в себя полномостовой подмодуль или простую топологическую структуру подмодулей полного моста, где полномостовой подмодуль, простой подмодуль полного моста, модуль и двойной подмодуль зажима блокируют конвертер полным или частичным образом. Режимы включения/выключения простых полномостовых и частично блокирующих подмодулей показаны в таблице 2 и таблице 3: Режимы включения/выключения двойного подмодуля зажима показаны в таблице 4. В случае, если преобразователь напряжения имеет топологическую структуру полумостового подмодуля, преобразовательные подстанции приостанавливают работу за счет срабатывания блокировки. Режимы включения/выключения топологической структуры полумостового подмодуля показаны в таблице 1.

В фактическом применении со ссылкой на метод определения неисправностей также возможно блокировать и обнаруживать преобразовательные подстанции по очереди по мере необходимости, чтобы реализовать обнаружение и позиционирование ошибки переменного тока. После определения неисправностей во время их устранения работа может также быть восстановлена путем наложения напряжения нулевой последовательности для управления исправной подстанцией или наложения напряжения нулевой последовательности для управления, как неисправной подстанцией, так и исправной подстанцией, которые обе подходят под метод, изученный в настоящем решении.

Следует отметить, что это решение реализации описывается с помощью гибкой передачи постоянного тока между двумя концами в качестве примера. Настоящее изобретение также применимо к гибкой системе передачи переменного тока и постоянного тока, состоящей из двух или более преобразовательных подстанций напряжения, например, двусторонняя/многоконтактная гибкая передача постоянного тока, распределительная сеть распределения постоянного тока, и единый регулятор потока мощности (UPFC). В то же время решение реализации продемонстрировано при использовании полномостового подмодуля, простой топологической структуры подмодулей полного моста, двойного подмодуля зажима и полумостового подмодуля в качестве примеров, но это решение также применимо к любым двухконечным и многоконтурным системам, состоящие из преобразователей напряжения, таких как топология мультиплексного преобразователя и топологическая структура подмодуля X-MMC.

Вышеупомянутые методы используются только для иллюстрации технической идеи настоящего изобретения, но не могут ограничивать объем правовой охраны настоящего изобретения. Любые изменения, сделанные на основе технического решения в соответствии с технической идеей, предложенной в настоящем изобретении, относятся к объему правовой охраны настоящего изобретения.