[發明專利]薄膜電容器的在線壽命監測保護方法、裝置、設備及介質

在審

• 申請號: 202110472452.X
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113156218A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 周宏然;張紅波;林衛星;盛俊毅;張新剛
• 申請（專利權）人: 特變電工西安柔性輸配電有限公司;特變電工新疆新能源股份有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;H02H7/16;H02J3/36
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種薄膜電容器的在線壽命監測保護方法、裝置、設備及介質，在柔性直流換流閥內部，采集單元通過采集換流閥子模塊薄膜電容器的紋波電壓和紋波電流，由模塊控制裝置對所采集到的數據處理并計算得出電容器的壽命參數—容值，當采集得到的壽命參數低于預設值時，模塊控制裝置請求閥控系統下發子模塊旁路命令，旁路命令下發后，控制模塊旁路裝置將薄膜電容器所在子模塊旁路保護，本發明能夠實現主動預警電容器壽命到期并進行實時監測以達到安全防護的目的，相比于電容器被動增加過壓閥或壓力開關裝置更加安全有效。

技術領域

本發明屬于柔性直流輸電技術領域，具體涉及一種薄膜電容器的在線壽命監測保護方法、裝置、設備及介質。

背景技術

柔性直流換流閥是柔性直流輸電的核心設備，換流閥設備具有直流-交流轉換和交流-直流轉換的作用，是由多個半橋或全橋功率子模塊級聯而成。薄膜電容器作為子模塊直流支撐作用的關鍵器件，其安全性和可靠性直接影響換流閥設備的運行。

柔性直流輸電用的薄膜電容器，內部由多個電容器芯子串、并聯組成，由不銹鋼或鋁等金屬材料密封形成大容量、大功率的電容器；當薄膜電容器發生非正常自愈、過電壓、過電流等問題時，會導致電容器內部溫度急劇升高，以至于電容器內部氣壓上升導致電容器炸裂、燃燒等安全事故。為了保證薄膜電容器的安全性，電容器廠家多在電容器內部安裝泄壓閥或者壓力開關等裝置，用于檢測電容器內部氣壓，當電容器內部氣壓超出閾值后，這兩種裝置動作將電容器內部壓力泄放。這種安全裝置是電容器發生故障現象時的一種被動保護方式，不能提前對電容器異常進行預警，且當保護裝置未能有效動作時，可能會引發器件炸裂、過溫著火等嚴重問題。

發明內容

本發明提供了一種薄膜電容器的在線壽命監測保護方法、裝置、設備及介質，增加電容器壽命監測的主動預警保護功能，以改善上述問題。

為達到上述目的，本發明所述一種薄膜電容器的在線壽命監測保護方法，在柔性直流換流閥內部，采集換流閥子模塊薄膜電容器的紋波電壓和紋波電流，并根據紋波電壓和紋波電流計算出薄膜電容器的電容值，將薄膜電容器的電容值作為電容器的壽命參數，當薄膜電容器的壽命參數低于預設值時，將薄膜電容器所在子模塊旁路。

進一步的，包括以下步驟：

S1、在換流閥子模塊上的薄膜電容器充電階段，采集紋波電流值i，電容器第一紋波電壓U1，間隔預設時間Δt后，采集電容器第二紋波電壓U2；

S2、計算薄膜電容器的電容值C，計算公式為：

S3、比較薄膜電容器的電容值C與預設值C_Y的大小：若C≥C_Y，則返回S1；否則告警并將薄膜電容器所在子模塊旁路保護。

進一步的，S2中，紋波電流值i為預設時間Δt內采集到的最大紋波電流值。

進一步的，在一個周期時間T內，多次采集第一紋波電壓、電容器第二紋波電壓以及采樣時間內的紋波電流值，并計算出多個薄膜電容器的電容值，然后計算所有薄膜電容器的電容值的平均值，將薄膜電容器的電容值的平均值作為薄膜電容器的電容值。

進一步的，S3中，預設值C_Y大于電容器出廠電容值的90％。

一種薄膜電容器的在線壽命監測保護裝置，包括電連接的采樣裝置和模塊控制裝置，所述采樣裝置用于實時采集薄膜電容器的紋波電流和紋波電壓，并將數據傳輸給模塊控制裝置；所述模塊控制裝置用于接收采樣裝置傳輸的紋波電流和紋波電壓，預存預設值，判斷薄膜電容器的電容值是否正常。

進一步的，模塊控制裝置的輸出端和模塊旁路裝置連接，所述模塊旁路裝置用于接收并執行模塊控制裝置發送的旁路指令。

一種計算機設備，包括電連接的存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有可在處理器上運行的計算程序，所述處理器執行所述計算程序時，實現上述的一種薄膜電容器的在線壽命監測保護方法的步驟。