高压直流输电换流阀晶闸管级在线监测技术

王华锋，魏晓光，郑林，郝长城，张海峰，林志光

(全球能源互联网研究院，北京市 102209)

高压直流输电换流阀晶闸管级在线监测技术

王华锋，魏晓光，郑林，郝长城，张海峰，林志光

(全球能源互联网研究院，北京市 102209)

中国在运和在建的高压直流输电工程多达29个。直流输电工程在电网中具有重要地位，换流阀是其核心装置，其性能很大程度影响了直流输电工程的可靠性。首先给出了现有的各种高压直流输电换流阀监测技术原理，并总结了现有换流阀监测技术的局限性，之后提出了晶闸管级阻尼回路和直流均压回路参数的实时在线监测方法，完善了晶闸管触发监测单元(thyristor trigger and monitor unit,TTM)自检功能，最后通过仿真和试验验证了所提出的监测方法的有效性。使用该方法可使换流阀的年度定期检修变为状态检修，实现换流阀在运行中免维护，提高了设备可用率和可靠性。

换流阀；晶闸管触发监测单元(TTM)；阀基电子设备(VBE)；在线监测；状态检修；可靠性

0 引 言

高压直流输电是目前世界上解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。目前 ±800 kV特高压直流输电工程的额定容量已经达到 8 000 MW，换流阀是直流输电的核心设备[1-3]，是影响工程可靠性的主要因素之一。目前在国内已经投运的高压直流输电工程有22个，在建的高压直流输电工程有7个，未来还会建设更多的高压直流输电工程。

针对目前国内的高压直流输电工程应用的几种换流阀，换流阀晶闸管级监测技术大致相同。换流阀监测系统由晶闸管触发监测单元(thyristor trigger and monitor unit, TTM)、阀基电子设备(valve base electronics, VBE)及其通信光纤组成[4-6]，能够监测晶闸管状态和保护动作结果。现有的换流阀监测系统目前只能够在计划的年度检修时测量阻尼回路、静态均压回路阻抗，同时测试触发监测板功能是否正常，但是并未实时监测并联在晶闸管两端的阻尼回路、静态均压回路参数，触发监测板自检功能不够完善。

电力系统中电力设备在运行一段时间以后需要计划检修[7-8]。计划检修降低了设备可用率，同时存在临时性维修频繁、维修计划不足或维修计划过剩、维修缺乏针对性等问题[9-10]。现有的换流阀监测技术不够完善，使设备存在一定安全隐患。本文提出的晶闸管级在线监测技术，通过采集晶闸管级回路关键点电压、电流，可实时计算阻尼回路和静态均压回路元件参数；实时监测晶闸管状态和各种保护动作结果，完善TTM自检功能；并通过仿真和试验验证监测方法的有效性。本文提出的换流阀晶闸管级监测方法对换流阀晶闸管级所有元件和板卡进行在线监测。在线监测系统可根据换流阀状态实行状态检修。状态检修依靠先进检测手段和试验技术采集电气设备各种数据信息，并根据运行经验和运行工况综合分析判断，之后确定设备检修周期和项目[11]。状态检修的优越性主要体现在：能适时检修缺陷，预防事故发生，提高运行的安全可靠性；可以延长检修间隔周期，提高设备利用率[12]。状态检修提高了设备可用率和可靠性，实现换流阀在运行中免维护。在线监测系统的建设和推广工作对提升电网智能化水平、实现变电设备状态运行管理具有积极而深远的意义[13]。

1 换流阀晶闸管级原理

高压直流输电换流阀中的每个单阀一般由几十个甚至上百个相同的晶闸管串联构成。每个晶闸管需要并联1个阻尼电路和1个静态均压电路。阻尼电路用来缓冲晶闸管关断电压过冲，并使串联电压线性化分布，解决动态均压问题。在晶闸管关断状态，静态均压电路使晶闸管级间电压分布均匀。

A5000型换流阀晶闸管级原理图如图1所示，每个晶闸管级配备一块TTM板。当换流阀需要触发导通时，VBE通过光纤向晶闸管TTM传输触发脉冲编码，TTM解码后触发晶闸管。TTM为晶闸管提供过电压保护、反向恢复期保护、电流断续保护。在保护动作时，TTM触发晶闸管，实时监测晶闸管状态是否良好，并通过光纤向VBE传输过电压保护动作信息和晶闸管状态信息。

TTM工作所需的能量从阻尼电路和静态均压电路获取。当交流系统出现三相对地金属短路时，三相电压降至0 V，持续时间至少为0.7 s。在这类故障的清除及换相电压的恢复过程中，TTM应有足够的储能以安全地触发晶闸管元件，不允许因储能电路需要充电而造成恢复的延缓。TTM中的大容量储能电路从阻尼电路电阻Rd获取能量。当在晶闸管中出现任何一种冲击过电压时，TTM中的储能电路从取能支路电阻Rx快速获取能量，使得保护电路能够快速触发晶闸管导通。

图1 A5000型换流阀晶闸管原理图

2 现有的晶闸管级监测技术

A5000型换流阀的TTM、VBE及其通信光纤组成换流阀在线监测系统。TTM将每个晶闸管级回路的部分状态通过光纤传输至VBE。TTM可以判断晶闸管状态和识别各种保护动作结果，并通过脉冲编码方式由光纤传输至VBE。VBE根据单阀中所有晶闸管状态和各种保护动作结果采取相应的保护措施，并将事件信息通过Profibus总线通信传输至后台监控系统。

国内在运的特高压直流输电工程中换流阀运行过程中，并未实时监测晶闸管级的阻尼电容、阻尼电阻和静态均压电阻值。当上述参数值超出误差范围时，将影响均压效果，并可能使该晶闸管内部出现过电压导致元部件损坏。若阻尼回路和静态均压回路元件损坏，TTM将无法取得工作所需能量，进而也不能测量晶闸管级电压，导致正常触发和过电压保护触发功能彻底失效，使该晶闸管被过电压击穿损坏，故障范围进一步扩大。目前，只能够在计划的年度检修时采用阀测试设备测量阻尼回路和静态均压回路阻抗误差是否在允许范围内。

计划检修是以时间为基础的设备定期维修制度。维修工作存在一定盲目性，通常一个换流站停电进行换流阀检修，对每个晶闸管级测试至少需要15天时间，检修周期一般为每年1次。检修是在离线停电状态下进行的。离线停电测试状态下，晶闸管级所承受的电压、电流应力远小于实际运行工况，并且测试时的环境温度也比实际运行时低。这使得离线停电状态下的检修很可能无法发现晶闸管级元件潜在的故障。

3 晶闸管级在线监测原理

在直流输电系统正常运行工况下，相邻桥的换流阀换相使本桥(6脉动换流器)所有未导通阀的电压产生畸变，即出现“附加换相齿”。 如图2所示，晶闸管级电压波形和阻尼回路电流波形不是正弦波。常规的电阻值、电容值在线监测方法为：实时采集电阻、电容一个工频周期电压、电流瞬时值，并计算其有效值，进而得到电阻、电容值。换流阀晶闸管级电压波形有多个换相齿。出现换相齿时，晶闸管级电压、电流有较大的突变，无法采用常规在线监测方法，需要研究一种新的电阻、电容值在线监测方法。

图2 晶闸管级电压和阻尼回路电流波形

3.1 晶闸管级在线监测系统

晶闸管级在线监测系统原理如图3所示。由处于换流阀高电位的TTM实时采集晶闸管级元件电压、电流波形后计算阻尼回路和静态均压回路参数值；TTM实时监测晶闸管状态和各种保护动作情况，TTM实时自检工作电源、触发电路、保护电路等关键点的状态，并将上述监测的信号采用HDLC通信协议通过光纤传输至VBE。VBE收集换流阀晶闸管级在线监测结果，综合判断换流阀状态，提出故障预警和动态检修计划。

智能变电站是坚强智能电网的建设基础和重要组成部分[14]。IEC 61850标准的正式颁布为智能变电站的建设铺平了道路。IEC 61850标准为数字化一次设备和二次智能装置按照统一的标准平台进行数据建模及通信奠定了基础[15]。为了适应未来智能变电站或者换流站需要，VBE将实时监测的每个晶闸管级元件参数信息、换流阀状态信息和动态检修计划通过基于IEC 61850协议的以太网通信方式传输至换流站后台监控系统，并在人机界面显示。

图3 晶闸管级回路在线监测系统原理图

3.2 阻尼电阻在线监测

阻尼电阻在线监测原理如图4所示，Rd为阻尼电阻。通过采集同一时刻的电阻两端电压和电流，可以计算出电阻值。TTM工作所需的能量从阻尼回路获取，阻尼电阻Rd先接入TTM的储能电路后，再连接至晶闸管阴极，TTM地电位是主回路晶闸管的阴极电位。

图4 阻尼电阻在线监测原理图

采用全频响应的阻容分压器测量Rd两端的电压U1。分压器的高压臂由R3、C3组成，低压臂由R4、C4组成。分压器的分压比k为

(1)

(2)

从式(2)可知，当R3C3=R4C4时，分压比和电压频率无关。该分压器具有良好的高、低频性能，工作频带宽，且不易产生振荡。根据被测点电压范围和模数转换器输入电压要求，确定分压器参数为：R3=7.8 MΩ、C3=39 pF、R4=39 kΩ、C4=7.8 nF，分压比k=201。采用PSPICE软件仿真了分压器测量误差的频率特性，结果如图5所示。分压器高压臂输入电压峰值为1 kV，频率范围50 Hz～1 MHz，分压器低压臂输出电压峰值范围为4.915～ 4.975 V，最大测量误差为-1.21 %，精度满足测量要求。

图5 分压器测量误差的频率特性

3.3 阻尼电容在线监测

电容值可以由其两端电压、电流计算:

(3)

将求解电容值的连续微分方程进行离散化，根据离散的电容电压、电容电流采样值计算电容值。将式(3)离散化为

(4)

(5)

将连续的微分方程离散化后，会降低计算结果精度。因此，可通过减小公式(5)中的Δt的方法提高计算精度。在实际应用中，可使用高速采样器及数字处理芯片将Δt减小到μs级。

采用PSPICE软件对阻尼电容值为1.5 μF时的计算结果进行仿真验证。阻尼电容值计算仿真波形如图6所示。选取换流阀晶闸管触发导通后间隔10 μs采集t1=29.96 ms、t2=29.97 ms时刻的电压、电流。t1时刻，电容电压、电流值分别为-608.297 V、-16.135 A；t2时刻，电容电压、电流值分别为-510.693 V、-13.446 A。由式(5)计算得到电容值C=1.515 μF，误差为1.02 %。计算精度满足要求。

图6 阻尼电容值计算仿真波形

3.4 静态均压电路在线监测

TTM实时测量晶闸管级过电压保护、反向恢复保护和电流断续保护所需的晶闸管级电压。TTM电阻Rt和静态均压电阻串联，组成晶闸管级电压测量回路。TTM采集Rt电压便可以计算出静态均压电阻电流。在晶闸管触发前1 ms内，晶闸管级电压波形为标准的正弦波。在此期间，根据晶闸管级电压和静态均压电阻电流即可计算出静态均压电阻值。

上层控制保护设备将换流变阀侧交流电压信号传输至VBE。VBE计算出单个晶闸管级电压后，将电压信号通过光纤传输至TTM，TTM采集晶闸管触发前500 μs内的5个点的Rt电压值，计算得到静态均压电阻电流值，TTM根据晶闸管级电压和静态均压电阻电流计算得到静态均压电阻值。

3.5 晶闸管状态和保护动作在线监测

晶闸管失效后会处于击穿导通状态。在换流阀正常工作状态下，TTM实时采集晶闸管级电压。若在1个工频周期20 ms内晶闸管级电压持续为0，则判定晶闸管失效，并将判定信息传输至VBE。VBE根据换流变阀侧电压确定换流变是否带电。若换流变带电，VBE接收到晶闸管失效信号后，判定此故障为“真实”状态。此时，VBE将向后台监控系统发送该晶闸管级故障事件信息。与此同时，VBE实时监测单阀中其他晶闸管级状态，若单阀中出现晶闸管级故障数量超过设定值，则请求跳闸。

TTM实时监测晶闸管级过电压保护、电流断续保护和反向恢复保护信息，并将保护信息传输至VBE。若VBE监测到单阀中晶闸管级过电压保护数量超过设定值，则请求跳闸。若VBE收到电流断续保护和反向恢复保护信息，只需向后台监控系统发送报文。

4 晶闸管级在线监测系统软、硬件设计

TTM原理如图7所示。核心控制芯片为Cyclone Ⅲ EPC3C16型FPGA，通过模数转换器A/D7606采集阻尼电容、阻尼电阻的电压、电流以及静态均压电阻电流。FPGA通过有限状态机程序控制A/D7606完成模拟量的转换和数据存取。FPGA和A/D7606接口原理如图8所示。A/D7606的PAR/SER为串、并联模式选择端子; CONVST为接收转换命令的端子; BUSY为标志模数转换器忙、闲状态的端子; CS为片选端子; RD为读取命令端子; FSTDATA数字量输出端子; DB(15:0)为并行输出端子。

图7 TTM原理图

图8 FPGA和A/D7606接口原理图

有限状态机轮转状态图如图9所示，图中S0是空闲状态。此时，CS为高电平，RD为高电平。通过边沿检测BUSY端子电位。若为高电平，则进入S1状态，否则等待。由于等待CS稳定，需要插上延时状态S2，到S3稳定，在S4、S5状态将RD拉低，读取第1个通道V1的转换结果。之后依次重复3个脉冲序列，S7、S12、S17为延时状态，在S9、S10状态将RD拉低，读取第2个通道V2的转换结果；同理，在S14、S15状态读取第3个通道V3的转换结果，在S19、S20状态读取第4个通道V4的转换结果，经过延时状态S21、S22状态后返回至空闲状态S0，等待下一次数据转换。可使A/D7606的4个通道转换结果依次输出到并行总线DB[15:0]上，供FPGA读取。

在晶闸管触发延时20 μs后，每隔10 μs开始采集同一时刻阻尼电容、阻尼电阻的电压、电流值，共采集5次数据，存储在FPGA的双口RAM上。FPGA根据上述算法计算出5组阻尼电容值和阻尼电阻值，求出5组数据的平均值，作为最终计算值。采用类似方法计算直流均压电阻值。

图9 状态机轮转状态图

FPGA由晶闸管电压监测电路判断晶闸管状态。反向恢复保护电路、过电压保护电路和电流断续保护电路将保护结果信息输入至FPGA。FPGA将晶闸管状态、各种保护动作结果、阻尼电容值、阻尼电阻值和静态均压电阻值等通过HDLC协议传输至VBE。VBE将触发命令、晶闸管级电压峰值和触发角等信息通过HDLC协议传输至TTM。

HDLC协议以帧作为传输的基本单位。其中，“F”为帧同步标志，帧头、帧尾相同，均为二进制码“01111110”[16-17]；“C”为控制码；“Info”为有效数据，为 8 bit的整数倍，共40位数据，bit0～bit7为阻尼电阻Rd值、bit8～bit15为阻尼电阻Rx值、bit16～bit23为阻尼电容值、bit24～bit31为直流均压电阻值、bit32～bit39为晶闸管状态和保护动作信息；“FCS”为帧校验序列，检验区间包括接收站地址、控制命令和有效数据部分，校验方式采用的是循环冗余校验(cyclical redundancy check，CRC)。为防止数据被判为帧同步标志，协议规定，在发送时，当除了帧同步标志外的比特流中连续出现5个“1”码时，在第5个“1”码后面自动插入一个“0”码；在接收时，当除帧同步标志外的比特流中连续出现5个“1”时，自动剔除第5个“1”码后面的“0”码。

TTM和VBE的HDLC通信编码程序编码发送和接收译码模块如图10所示，编码发送模块包括标志字产生、数据(来自双口RAM)的并串转换、数据发送、CRC校验、数据缓存、插“0”等功能；而对于接收译码模块，对应有标志字检测、删“0”、数据缓存、CRC二次校验、数据串并转换(存储至RAM)等功能。

图10 HDLC通信编码发送和接收译码模块

VBE收到各个晶闸管级这些信息后综合判断换流阀状态，并自动将换流阀状态分成正常、基本正常、轻度异常和重大异常等[18]，根据其状态制定动态检修计划，不再需要每年定期停电检修。特高压直流输电主接线如图11所示。特高压直流输电工程采用双极直流系统。系统包括2个完整单极。每个完整单极(极Ⅰ、极Ⅱ)由2个12脉动换流单元串联组成。换流阀是换流单元的核心设备，同一极由高端和低端换流阀串联组成。直流控制系统由极控制和双极控制系统组成。直流输送功率由极控制和双极控制系统进行协调控制。极Ⅰ、极Ⅱ之间可以进行功率转移。同一极的高端和低端之间也可以进行功率转移。

极控系统将每个极和每个换流单元输送的功率传输至VBE。当VBE监测到某换流阀存在晶闸管级故障时，若单阀中故障的晶闸管级数没有超过设定

图11 特高压直流输电主接线图

值，不发送跳闸请求。VBE根据换流阀故障严重程度和每个极、每个换流单元输送的功率情况综合制定检修计划，当可以将功率转移至其他换流阀时，则将故障换流阀的功率转移后停电检修。在直流输电系统寿命周期内可以不进行计划检修，最大程度提高设备可用率和可靠性。

5 试验验证

将直流控制保护、VBE和换流阀组成完整系统。晶闸管级回路主要参数为：阻尼电容值为1.5 μF、阻尼电阻Rd值为36 Ω，静态均压电阻值为102 kΩ。对晶闸管级施加有效值为380 V的工频交流电压，在每个工频周期的30°触发晶闸管。TTM实时计算的阻尼电容值误差范围为0%～+1%，阻尼电阻Rd值误差范围为-1.5%～0%，静态均压电阻值误差范围为0%～+2%。TTM能够准确判断晶闸管故障、各种保护动作。

TTM将晶闸管故障信息、各种保护动作信息、实时计算的静态均压电阻值、阻尼电阻和电容值采用HDLC协议通过光纤传输至VBE。TTM和VBE通信录波波形如图12所示。VBE将TTM传来的数据

图12 TTM和VBE基于HDLC通信录波波形

通过基于IEC 61850协议的以太网通信传输至后台监控系统，后台录波软件显示TTM实时计算的静态均压电阻值、阻尼电阻值和电容值波形。实时计算的电容值波形如图13所示。VBE接收到晶闸管故障信息和各种保护动作信息后，能够执行相应的保护策略，并制定动态检修计划。

图13 TTM实时计算的阻尼电容值波形

6 结 论

所研制的TTM能够实时计算晶闸管级回路参数，并能够准确判断晶闸管状态、TTM状态和各种保护动作结果，并通过光纤可靠地传输至VBE，VBE能够根据TTM传输的信号判断晶闸管级和换流阀的状态，执行相应的保护策略和制定合理的动态检修计划，无需每年定期停电检修换流阀，避免了定期检修的盲目性，提高了直流输电系统的可用率，经济效益可观。使用本文方法提高了换流阀设备可靠性，使运行人员更加直观监测到每个晶闸管级的实时状态，具备在高压直流输电工程推广应用的价值。

[1]班建，李侠，行鹏，等.±1 100 kV/5 000 A特高压直流输电换流阀非周期触发试验仿真研究与试验验证[J].高压电器， 2012， 48(6)：34-37. BAN Jian，LI Xia，XING Peng，et al. Study and test verification on non-periodic firing test for ±1 100 kV/5 000 A UHVDC thyristor valve[J].High Voltage Apparatus， 2012， 48(6)：34-37.

[2]刘隆晨，岳珂，庞磊，等.高压直流输电换流阀晶闸管级单元综合测试系统设计与实现[J].电网技术， 2016, 40(3)：756-761. LIU Longchen，YUE Ke，PANG Lei，et al. Design and implementation of synthetic test system for thyristor level of HVDC convertor valve[J].Power System Technology，2016,40 (3)：756-761.

[3]司马文霞，王荣，杨庆，等.±1 100 kV特高压直流换流阀能量泄放过程及相关影响因素[J].南方电网技术，2015(1)：25-32. SIMA Wenxia，WANG Rong，YANG Qing，et al. Energy release process in ± 1 100 kV UHVDC converter valve and related influencing factors[J]. Southern Power System Technology,2015(1)：25-32.

[4]杨晓楠，郑林，蓝元良，等.±660 kV直流输电工程换流阀控制保护接口技术[J].电力建设,2011, 32(7):25-28. YANG Xiaonan, ZHENG Lin, LAN Yuanliang, et al. Interface technology of control and protection for converter valve in ±660 kV HVDC transmission project[J]. Electric Power Construction, 2011, 32(7): 25-28.

[5]王华锋，陈龙龙，林志光，等.±800 kV特高压直流输电换流阀控制保护系统工作原理及其工程应用[J].电力建设， 2013， 34(4)：32-36. WANG Huafeng，CHEN Longlong，LIN Zhiguang,et al. Working principle and application of control and protection system for converter valve in±800 kV UHVDC power transmission project[J]. Electric Power Construction,2013, 34(4):32-36.

[6]廖敏，蓝元良，杨晓楠，等.±660 kV直流输电工程换流阀控制系统的工作原理及工程应用[J].电力建设, 2011(7):21-24. LIAO Min，LAN Yuanliang，YANG Xiaonan，et al. Working principle and application of converter valve control system in ±660 kV HVDC transmission project[J]. Electric Power Construction, 2011, 32(7): 21-24.

[7]LIAO R J, ZHENG H B, GRZYBOWSKI S, et al. An integrated decision-making model for condition assessment of power transformers using fuzzy approach and evidential reasoning[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2011, 26(2):1111-1118.

[8]LIAO R J, ZHANG Y, YANG L J, et al. A cloud and evidential reasoning integrated model for insulation condition assessment of high voltage transformers[J]. International Transactions on Electrical Energy Systems, 2014, 24(7):913-926.

[9]王佳明，刘文颖，魏帆，等.基于寿命周期成本管理的输变电设备状态检修策略研究[J].电力系统保护与控制， 2011， 39(5)：77-80. WANG Jiaming，LIU Wenying，WEI Fan,et al.Study on policies of condition based maintenance of transmission and distribution equipments combined with life cycle cost management[J].Power System Protection and Control, 2011， 39(5)：77-80.

[10] POCHUN L，JYCHERNG G，MINGTA Y.An intelligent maintenance model to assess the condition-based maintenance of circuit breakers[J].International Transactions on Electrical Energy Systems，2014, 84(3):332-341.

[11]GUO L, GUO C X, TANG W H, et al. Evidence-based approach to power transmission risk assessment with component failure risk analysis[J]. IET Generation,Transmission & Distribution, 2012, 6(7):665-672.

[12]王少华，叶自强，梅冰笑，等.输变电设备在线监测及带电检测技术在电网中的应用现状[J].高压电器，2011，47(4)：84-90. WANG Shaohua，YE Ziqiang，Mei Bingxiao,et al. Application status of online monitoring and live detection technologies of transmission and distribution equipment in electric network[J]. High Voltage Apparatus,2011，47(4)：84-90.

[13]许良柱，吴湘黔，许逵，等.基于IEC61850的智能化变电站在线监测系统[J].电网技术，2013，38(s1) ：83-87. XU Liangzhu，WU Xiangqian，XU Kui，et al. On-line monitoring system based on IEC 61850 of the intelligent substation[J].Power System Technology，2013，38(s1) ：83-87.

[14]严玺.基于IEC61850的智能变电站二次系统检修技术研究[D].济南：山东大学，2014. YAN Xi.Research on smart substation secondary system maintenance technology based on IEC 61850 standard[D].Jinan：Shandong University，2014.

[15]侯晓凤.基于IEC61850标准的智能变电站继电保护技术研究[D].上海：上海交通大学，2011. HOU Xiaofeng.Research on smart substation relaying protection technology based on IEC 61850 Standard[D].Shanghai：Shanghai Jiao Tong University，2011.

[16]贾辉.HDLC帧收发器在TDM/以太网接口电路中的应用[D].成都：西南交通大学， 2013. JIA Hui.The application of HDLC frames transceiver in TDM/Ethernet interface circuit[D].Chengdu：Southwest Jiao Tong University， 2013.

[17]岳绚，杨健.基于VHDL描述语言的高级数据链路控制协议实现[J].电气自动化，2012， 34(2)：16-18. YUE Xuan, YANG Jian. Design of implementation HDLC protocol based on VHDL[J]. Electrical Automation,2012， 34(2)：16-18.

[18]王少华，胡文堂，梅冰笑，等.浙江电网输变电设备智能化及状态检修体系[J].高压电器, 2013,49(4):8-13. WANG Shaohua，HU Wentang，MEI Bingxiao,et al. Intelligentization and condition-based maintenance system of transmission and distribution equipments in Zhejiang electric power network[J]. High Voltage Apparatus,2013,49(4):8-13.

(实习编辑 郭文瑞)

Online Monitoring Technology of Thyristor Level of HVDC Converter Valve

WANG Huafeng, WEI Xiaoguang,ZHENG Lin, HAO Changcheng,ZHANG Haifeng,LIN Zhiguang

(Global Energy Interconnection Research Institute, Beijing 102209, China)

Currently there are up to 29 HVDC transmission projects in operation or under construction in China, which are playing an important role in power grid. The converter valve is the core unit of HVDC transmission, whose performance largely influences the reliability of HVDC transmission project. This paper firstly analyzes the principles and shortages of existing monitoring technologies of HVDC converter valve. Then, this paper proposes a real-time online monitoring method for the parameters of thyristor-level damping circuit and DC grading circuit, and improves the self-check of thyristor trigger and monitoring unit (TTM). Finally, this paper verifies the effectiveness of the proposed monitoring method through simulation and experiment. As a result the annual preventive maintenance of converter valve is replaced by condition based maintenance, which can realize the maintenance free of converter valve in operation and improve the equipment’s availability and reliability.

converter valve; thyristor trigger and monitoring unit (TTM); valve base electronics(VBE); on-line monitoring; condition based maintenance； reliability

国家电网公司科技项目(SGRIZLKJ[2015]189)

TM 407

A

1000-7229(2016)10-0061-08

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.10.009

2016-05-12

王华锋(1978)，男，高级工程师，研究方向为高压直流输电、电力电子技术等；

魏晓光(1976)，男，教授级高级工程师，研究方向为高压直流输电、电力电子技术等；

郑林(1982)，男，工程师，研究方向为高压直流输电、电力电子技术等；

郝长城(1983)，男，工程师，研究方向为高压直流输电、电力电子技术等；

张海峰(1987)，男，工程师，研究方向为高压直流输电、电力电子技术等；

林志光(1985)，男，工程师，研究方向为高压直流输电、电力电子技术等。