[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于換流器主動(dòng)注入的持續(xù)燃弧故障識(shí)別及處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010135697.9
• 申請(qǐng)日: 2020-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111239528B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈科;朱瑞;王聰博;畢天姝;施志明;馮濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/00;H02H9/04
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種基于換流器主動(dòng)注入的持續(xù)燃弧故障識(shí)別及處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、基于模糊邏輯隸屬函數(shù)建立燃弧故障識(shí)別判據(jù)，判斷是否發(fā)生了燃弧故障；

步驟2、利用燃弧故障特征設(shè)定燃弧故障主動(dòng)擾動(dòng)注入控制的啟動(dòng)判據(jù)，判斷是否啟動(dòng)燃弧故障主動(dòng)擾動(dòng)注入；

步驟3、基于全半橋混聯(lián)拓?fù)涞腗MC擾動(dòng)信號(hào)注入，利用轉(zhuǎn)移直流電阻突變特征作為是否發(fā)生持續(xù)燃弧故障的判據(jù)，所述轉(zhuǎn)移直流電阻r為直流線路同一側(cè)直流電壓瞬時(shí)值與直流電流瞬時(shí)值的比值；

步驟4、當(dāng)判定發(fā)生了持續(xù)燃弧故障時(shí)，基于全半橋混聯(lián)拓?fù)涞腗MC擾動(dòng)信號(hào)注入，進(jìn)行降壓控制以熄滅電弧。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于換流器主動(dòng)注入的持續(xù)燃弧故障識(shí)別及處理方法，其特征在于，步驟1進(jìn)一步包括：

利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法EMD，將直流系統(tǒng)電流信號(hào)y(t)分解成IMF分量，如式(1)所示：

其中，c_i(t)為各模態(tài)分量,r(t)為殘余分量；再將一個(gè)時(shí)間窗長(zhǎng)內(nèi)的所有電流采樣值表示隸屬于燃弧故障模糊集的程度，的隸屬度函數(shù)映射為：

將每一個(gè)IMF時(shí)窗內(nèi)所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的方差是否大于或等于所設(shè)閾值構(gòu)成一個(gè)向量，其中的元素為：

其中，imf_n表示第n個(gè)IMF的分量，n代表分解成的IMF的個(gè)數(shù)，σ²表示imf_n分量的方差，σ_n²指所設(shè)定的方差閾值，用該向量各元素的均值μ表示這一電流信號(hào)的隸屬度，并作為燃弧故障識(shí)別判據(jù)，表示為如式(4)所示，

其中，n表示自適應(yīng)的分解成IMF的個(gè)數(shù)，a_i表示第i個(gè)元素的方差判據(jù)值，當(dāng)滿(mǎn)足式(4)時(shí)，則判定為識(shí)別到了燃弧故障。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于換流器主動(dòng)注入的持續(xù)燃弧故障識(shí)別及處理方法，其特征在于，步驟2進(jìn)一步包括：

通過(guò)檢測(cè)燃弧故障的電弧在弧道上激勵(lì)得到的故障電流，由于故障電壓中將包含各個(gè)特征頻率分量的p次冪以及各個(gè)特征頻率的乘積頻率，將系統(tǒng)中固有的頻率保留，同時(shí)在頻譜中豐富了所有其他頻率；該電弧在弧道電阻上激勵(lì)的電流將含有相同的頻率特征，從而在極坐標(biāo)下，故障電流也將存在該頻率特征；

將式(5)作為主動(dòng)擾動(dòng)信號(hào)的注入的啟動(dòng)判據(jù)：

其中，U₁指故障電壓，r_i為燃弧故障發(fā)生時(shí)，第i個(gè)帶有特征頻率的電流分量的向量模值，ω_i代表其對(duì)應(yīng)的角頻率值，q代表第q個(gè)特征頻率，k代表常整數(shù)，k＝1，2，3，……，T代表該特征頻率分量對(duì)應(yīng)的周期，即當(dāng)滿(mǎn)足式(5)時(shí)，則判定為啟動(dòng)主動(dòng)擾動(dòng)信號(hào)的注入。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于換流器主動(dòng)注入的持續(xù)燃弧故障識(shí)別及處理方法，其特征在于，步驟3進(jìn)一步包括：

利用持續(xù)燃弧故障時(shí)，注入擾動(dòng)信號(hào)使系統(tǒng)轉(zhuǎn)移直流電阻r增大的響應(yīng)辨識(shí)持續(xù)燃弧故障，其判據(jù)表示為式(6)：

r≥1.5r_ave (6)

其中，U_dc和I_dc分別為直流線路同一側(cè)的電壓和電流，r_ave為測(cè)量電阻r_t在時(shí)間窗長(zhǎng)內(nèi)的平均值，測(cè)量電阻r_t表示為時(shí)間窗長(zhǎng)內(nèi)的平均值r_ave加上波動(dòng)量r_wav，即當(dāng)滿(mǎn)足式(6)時(shí)，則判定為發(fā)生持續(xù)燃弧故障。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于換流器主動(dòng)注入的持續(xù)燃弧故障識(shí)別及處理方法，其特征在于，步驟4進(jìn)一步包括：

在判定發(fā)生持續(xù)燃弧故障后，通過(guò)啟動(dòng)故障控制降低直流系統(tǒng)電壓，進(jìn)而施加反向電壓，通過(guò)降低維持直流電弧燃燒的電場(chǎng)強(qiáng)度熄滅直流電弧。