[發明專利]一種用于提升換流閥可靠性的關鍵設備故障風險評估方法

有效

• 申請號: 201810333875.1
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108647396B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 梁寧;王豐;卓放;唐金昆;劉翠;勾雅婷
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心;西安交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

本發明公開了一種用于提升換流閥可靠性的關鍵設備故障風險評估方法，本方法以提升高壓直流輸電換流閥可靠性為目的，該方法中對換流閥的關鍵設備同時從系統運行特性和運行環境參量兩個方面進行評估，通過系統的電磁暫態分析得到設備的運行電氣參數，并通過有限元仿真分析得出具體的運行參量對應的設備運行環境。本方法通過穩態工況下設備的運行參數和環境參量評估其長期運行的故障風險；通過暫態運行工況下設備的運行參數和環境參量評估其極端工況下的暫態故障風險，并在此基礎上指導換流閥的維護和優化升級，降低換流閥故障率和停運風險，從而實現對換流閥可靠性的提升，具有較好的實用性和經濟性。

技術領域

本發明涉及電力工程技術領域，具體涉及一種用于提升換流閥可靠性的關鍵設備故障風險評估方法。

背景技術

基于晶閘管的高壓直流輸電系統以其技術成熟、損耗低以及成本低等特點，在長距離大容量送電及電網互聯方面有著明顯的優勢。由于我國能源分布不均衡、經濟發展水平差異大的特點，高壓直流輸電技術在我國“西電東送，全國聯網”戰略中發揮著重要作用。近幾年，在我國已經有多條高壓直流輸電線路并網投入運行，而且伴隨著經濟發展與能源結構轉型的趨勢，未來直流輸電線路會日益增多。

由于晶閘管換流器的特點，在運行過程中高壓直流輸電系統采用了電網換相技術。依靠換流閥的工作將交流電能轉化為直流電能進行傳輸，受端換流站又依靠換流閥的工作將直流電能轉化為交流電能傳送至當地電網。在晶閘管換流器中每個單閥在運行過程中同時處于導通或者關斷狀態，因此構成換流閥的所有關鍵設備和部件發生故障都會引起換流閥可靠性的降低。目前業界內主要針對換流閥故障發生原因的研究比較多，也有部分針對故障發展特性的研究。對于換流閥中關鍵部件故障研究并沒有結合系統的暫態特性。目前，業界內也沒有針對如何避免故障發生的角度去研究換流閥的關鍵部件。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種用于提升換流閥可靠性的關鍵設備故障風險評估方法，以提升高壓直流輸電換流閥的可靠性。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種用于提升換流閥可靠性的關鍵設備故障風險評估方法，包括：

按照實際的高壓直流輸電系統建立包括一次設備和控制保護系統的高壓直流輸電系統電磁暫態模型；

按照換流閥實際結構建立包含關鍵設備的換流閥有限元仿真模型；

分別從穩定運行工況和暫態運行工況兩個方面對換流閥的關鍵設備故障風險進行評估；

穩定運行工況分析時：

首先將穩態運行工況以及運行條件輸入到高壓直流輸電系統電磁暫態模型中，經過仿真計算得到換流閥的穩態運行參數，將穩態運行參數輸出并保存；

將穩態運行參數作為換流閥有限元仿真靜態場計算的輸入條件，換流閥有限元仿真模型根據輸入的電氣量進行激勵的設置，經過換流閥有限元仿真模型的多物理場仿真分析，得到換流閥中關鍵設備長期的運行環境參數，以對換流閥的關鍵設備進行故障風險的判斷；

暫態運行工況分析時：

首先將暫態運行工況輸入到高壓直流輸電系統電磁暫態模型中，經過仿真計算得到換流閥的關鍵設備的計算暫態參數，將暫態參數輸出并保存；

將暫態參數作為換流閥有限元仿真瞬態場分析計算的輸入條件，換流閥有限元仿真模型根據輸入的電氣量進行激勵的設置，經過換流閥有限元仿真模型的多物理場仿真分析，得到換流閥中關鍵設備極端工況下的運行環境參數，以對換流閥的關鍵設備進行故障風險的判斷。

所述高壓直流輸電系統電磁暫態模型的建模流程為：