[發明專利]基于混合核支持張量機的MMC子模塊開路故障檢測方法

有效

• 申請號: 201810765510.6
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108872772B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 劉振興;李翠;張永;趙敏;李曉卉;張雄希
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01R31/54
• 分類號: G01R31/54
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發明提供一種基于混合核支持張量機的模塊化模塊化多電平換流器子模塊開路故障檢測方法，將徑向基核函數與多項式核函數的凸組合形式作為混合核函數，利用支持張量機對模塊化模塊化多電平換流器進行子模塊開路故障診斷，結合模塊化模塊化多電平換流器在正常運行和故障運行時得到的交流側電流及環流數據特點，對采集的數據進行訓練及測試，以交流電流、電流包絡均值以及三相間環流的變化特點作為故障判斷依據，并將故障診斷結果以簡單的形式表現出來，及時地將故障檢測出來，避免因延時檢測給系統造成重大的事故隱患。

技術領域

本發明涉及電力系統柔性直流輸電領域，特別涉及一種基于混合核支持張量機的模塊化多電平換流器子模塊開路故障檢測方法。

背景技術

模塊化多電平換流器(MMC)作為一種新型電壓源換流器，通過子模塊串聯的方法代替傳統電壓源換流器(VSC)開關元件的直接串聯，電平臺階數高，可以通過子模塊的串聯達到任意的電平數，靈活性高。MMC運用較低的開關頻率便可獲得較優的波形品質，且對器件的開關一致性要求也大大降低。此外，MMC無需借助變壓器來實現電壓匹配，能夠直接連接至高壓網絡，能夠更好地適應高壓應用場合。

MMC采用子模塊級聯的方式，每個橋臂由N個子模塊(Sub-Module,SM)和一個電感器L串聯而成，上下兩個橋臂構成一個相單元。每個子模塊由兩個絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和一個電容器C組成。由于在高電壓等級時MMC串聯子模塊個數較多，子模塊故障發生的可能性也相對于普通的電壓源換流器來說更大些，一旦有子模塊發生故障(以IGBT器件發生開路故障為主)，如不能及時檢測出故障，則在影響到供電質量的同時，可能誘發其他子模塊故障，進而導致系統無法正常運行，造成重大的事故隱患，甚至造成人員和財產的損失，因此，迫切需要提高提運行可靠性，而可靠性提高依賴于準確的故障診斷與故障定位技術。

針對MMC的子模塊開路故障診斷問題，有學者提出一種基于卡爾曼濾波器的子模塊故障檢測方法，該方法通過由卡爾曼濾波器估計的狀態變量和測量的狀態變量進行比較從而檢測故障的存在。在此基礎上，又有學者提出了一種基于擴展卡爾曼濾波算法(EKFA)的MMC故障診斷策略，旨在通過觀測系統內部環流狀態以快速判斷系統是否處于故障狀態并定位故障點所在位置，獲得很好的診斷及定位結果此外，也有學者提出一種基于滑膜觀測器的故障檢測方法，該方法也能檢測出故障。

上述方法都是基于狀態空間等模型的故障檢測方法，由于MMC的子模塊數眾多，采用上述方法很難建立精確的MMC數學模型，也限制了該類方法的實際應用。因此，需要一種合適的子模塊故障檢測方法來及時檢測出系統故障，以確保系統的安全及穩定運行。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種基于混合核支持張量機的MMC子模塊開路故障檢測方法，快速檢測出故障橋臂。

本發明提供的一種基于混合核支持張量機的MMC子模塊開路故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，采集已知模塊化多電平換流器運行狀態下交流側的每一相電流i_j，j＝(a,b,c)以及每一相的環流i_diffj，j＝(a,b,c)，其中，運行狀態包括正常運行以及子模塊開路故障；

步驟2，對i_j和i_diffj進行處理得到電流信號m_j和環流信號m_diffj；

步驟3，對每一相的m_j都進行包絡均值分解，得到每相的包絡均值信號e_j；

步驟4，選取三相中某一相在正常運行狀態下以及子模塊開路故障狀態下的m_j、m_diffj、e_j作為訓練集輸入混合核支持張量機進行訓練；