ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области электроники больших мощностей и, в частности, к способу и системе раннего оповещения об отказе в вентиле преобразователя.
Описание известного уровня техники
Передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения (HVDC) является наиболее важным, наиболее традиционным и наиболее быстро развивающимся применением среди применений в технологии силовой электроники. Рабочие характеристики вентиля преобразователя как первичного базового устройства контура в проектах передачи энергии HVDC напрямую определяет стабильность операции передачи энергии постоянным током. Для управления вентилем преобразователя в различных рабочих режимах используется система управления вентилем преобразователя. Система управления вентилем преобразователя по существу состоит из защитной системы управления постоянным током, блока управления вентилем (VCU) преобразователя и блока управления тиристором (TCU). VCU преобразователя служит в качестве моста между защитной системой управления постоянным током и вентилем преобразователя и, главным образом, выполняет функции приема управляющих сигналов, передаваемых защитной системой управления постоянным током, генерирования запускающего импульса в соответствии с этими управляющими сигналами, использования логического алгоритма и передачи запускающего импульса в вентиль преобразователя. VCU преобразователя также принимает сигналы индикации состояния тиристорных ступеней, возвращаемые вентилем преобразователя, обрабатывает сигналы индикации состояния и создает сигналы обратной связи для защитной системы управления постоянным током для осуществления контроля рабочего состояния вентиля преобразователя. В дополнение, рабочие состояния тиристорных ступеней и рабочее состояние VCU преобразователя представляются в систему контроля по сети Ethernet.
Вентиль преобразователя представляет собой сложную систему, содержащую несколько тиристорных ступеней, состоящих из тиристоров и резистивно-емкостных цепей тиристоров, реактора и охлаждающего устройства. После длительного периода работы может происходить отказ по причине ухудшения рабочих характеристик. В дополнение, имеются небольшие различия в согласованности симметрирования напряжений тиристорных ступеней по причине небольших различий в параметрах резистивно-емкостных цепей. В режиме долговременной работы под высоким напряжением срок службы некоторых тиристорных ступеней может сокращаться, и, в тяжелом случае, отказы нескольких тиристорных ступеней вызывают риск выхода системы постоянного тока из строя, что неблагоприятно влияет на безопасную и стабильную работу системы постоянного тока. В работе существующих проектов постоянного тока способ контроля рабочих состояний всех тиристорных ступеней вентиля преобразователя заключается лишь в общем контроле того, имеется ли сигнал обратной связи о состоянии, и различия между разными тиристорными ступенями, таким образом, игнорируются. Если на основании различий в рабочих характеристиках между разными тиристорными ступенями вентиля преобразователя определить в VCU преобразователя тиристорную ступень с относительно низкими рабочими характеристиками и предусмотреть использование статистического анализа данных и раннее оповещение, то можно уменьшить риск выхода системы постоянного тока из строя по причине отказов тиристорных ступеней, что предоставляет эффективное вспомогательное средство для безопасной и надежной работы системы постоянного тока.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание способа и системы раннего оповещения об отказе в вентиле преобразователя, которые могут определять тиристорную ступень с относительно высокой вероятностью отказа, выполнять раннее оповещение и предоставлять основание для замены устройства, посредством чего уменьшается вероятность выхода системы постоянного тока из строя по причине отказа тиристорной ступени и предоставляются основания для оптимизации рабочих характеристик устройства и оптимизации расчета цепи вентиля преобразователя.
Для достижения вышеупомянутой цели, решения, предоставляемые согласно настоящему изобретению, являются следующими.
Способ раннего оповещения об отказе в вентиле преобразователя, включающий: в пределах предварительно определенного временного диапазона, регистрацию информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками управления тиристорами (TCU) вентиля преобразователя, выполнение статистического анализа и сравнения элементов информации о времени с применением способа статистического анализа отклонений, маркировку тиристорной ступени, для которой отклонение превышает предварительно заданное значение, и определение вероятности отказа в тиристоре в соответствии с результатом маркировки.
Способ статистического анализа отклонений включает: нахождение времени наиболее раннего поступления и времени наиболее позднего поступления из информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, вычисление разности по времени самого раннего поступления и самого позднего поступления и сравнение разности по времени с предварительно определенным отрезком времени, при этом
если указанная разность по времени меньше предварительно определенного отрезка времени, определяют, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно предварительно определенного отрезка времени, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
Способ статистического анализа отклонений включает: если информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяет нормальному распределению, задание параметра ожидаемого отклонения и параметра стандартного отклонения для определения интервала нормального распределения и сравнение элементов информации о времени с интервалом нормального распределения, при этом
если вся информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, входит в диапазон интервала нормального распределения, определяют, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно интервала нормального распределения, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
Способ статистического анализа отклонений включает: вычисление среднего значения информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, предварительное задание параметра временного диапазона для определения диапазона интервала среднего распределения, в котором среднее значение находится в центре, а параметр временного диапазона представляет собой положительное и отрицательное граничные условия, и сравнение элементов информации о времени с диапазоном интервала, при этом
если вся информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, входит в диапазон интервала среднего распределения, определяют, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно интервала среднего распределения, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
Способ раннего оповещения дополнительно включает регистрацию момента времени, в который появляются сигналы с положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения, для получения статистического распределения отклонений рабочих характеристик тиристорных ступеней во времени.
Способ раннего оповещения дополнительно включает считывание накопленного значения в пределах предварительно определенного временного диапазона как результата статистического анализа данных, при этом все данные используют для сравнения и анализа различий рабочих характеристик между тиристорными ступенями вентиля преобразователя; а также
отбор в соответствии с результатами статистического анализа данных тиристорной ступени, для которой накопленное значение отклонения превышает заданное пороговое значение, определение конкретного положения тиристорной ступени в вентиле преобразователя и прогнозирование вероятности дефекта в тиристорной ступени в соответствии с результатом статистического анализа данных.
Способ раннего оповещения дополнительно включает хранение в соответствии с предварительно определенным отрезком времени накопленных значений положительных отклонений и отрицательных отклонений, соответствующих тиристорным ступеням, и информации о времени, соответствующей появлению отклонения, в устройстве хранения, обладающем функцией долгосрочного хранения данных.
Сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU, представляют сигналы индикации состояния, которые обнаруживают блоком управления вентилем (VCU) преобразователя и возвращают соответствующими блоками TCU, совпадающими с тиристорными ступенями вентиля преобразователя, при этом сигнал индикации состояния представляет собой сигнал индикации состояния, означающий, что тиристорная ступень установила прямое напряжение и удовлетворяет условию запуска;
TCU предварительно задает пороговое значение напряжения, при этом задание порогового значения удовлетворяет минимальной потребности в энергии, при которой TCU может инициировать надежное включение тиристора; и
если обнаружено, что напряжение через тиристор превышает пороговое значение напряжения, TCU генерирует сигнал индикации состояния и передает его в VCU преобразователя.
Система раннего оповещения об отказе в вентиле преобразователя, содержащая:
регистровую матрицу, выполненную в блоке управления вентилем (VCU) преобразователя и используемую для хранения данных об отклонениях для тиристорных ступеней вентиля преобразователя; и
высокоскоростной процессор, выполненный в VCU преобразователя и используемый для обработки сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками управления тиристорами (TCU), с применением способа статистического анализа отклонений.
Система раннего оповещения дополнительно содержит:
интерфейс, выполненный в VCU преобразователя и используемый для обеспечения текущего контроля данных об отклонениях или считывания данных.
В соответствии с вышеописанным решением, VCU преобразователя выполняет статистический анализ и отбор сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, и, таким образом, согласно настоящему изобретению обеспечена возможность выполнять анализ отклонений в отношении различий рабочих характеристик между тиристорными ступенями вентиля преобразователя, определять тиристорную ступень с относительно низкими рабочими характеристиками и выполнять раннее оповещение, посредством чего уменьшается риск выхода системы постоянного тока из строя по причине отказов тиристорных ступеней и совершенствуется безопасная и надежная работа системы постоянного тока.
Настоящее изобретение предусматривает эффективное вспомогательное средство для повседневной работы и технического обслуживания, а также для оптимизации конструкции вентиля преобразователя. Результат статистического анализа отклонений используется в качестве вспомогательного стандарта для прогнозирования ухудшения рабочих характеристик тиристорной ступени и отбора тиристорной ступени с относительно низкой характеристикой симметрирования напряжений, таким образом, можно эффективно прогнозировать риск отказа тиристорной ступени, посредством чего уменьшается вероятность выхода системы постоянного тока из строя по причине отказа тиристорной ступени. В дополнение, научно-исследовательское и проектное учреждение, несущее ответственность за вентиль преобразователя, может анализировать причину наличия тиристорной ступени с относительно большим отклонением от согласованности симметрирования напряжений и соответственно обеспечивать оптимизацию и улучшение.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1 показана принципиальная схема конструкции системы управления вентилем преобразователя в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 показана принципиальная схема VCU преобразователя, обнаруживающего сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU, в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 3 представлена схема, на которой показана конструкция цепи тиристорной ступени и принцип генерирования сигнала индикации состояния в соответствии с настоящим изобретением; и
на фиг. 4 представлена схема, на которой показан принцип отбора данных об отклонениях в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ниже со ссылкой на сопроводительные графические материалы подробно описано техническое решение настоящего изобретения.
Настоящее изобретение предусматривает систему раннего оповещения об отказе в вентиле преобразователя. Система реализована на основе VCU преобразователя. VCU преобразователя представляет собой критическое базовое устройство всей системы управления вентилем преобразователя. Принципиальная схема конструкции системы управления вентилем преобразователя представлена на фиг. 1. Система управления вентилем преобразователя используется для управления вентилем преобразователя в различных рабочих режимах. Система управления вентилем преобразователя состоит по существу из защитной системы управления постоянным током, VCU преобразователя и TCU. VCU преобразователя служит в качестве моста между защитной системой управления постоянным током и вентилем преобразователя и, главным образом, выполняет функции приема управляющих сигналов, передаваемых защитной системой управления постоянным током, генерирования запускающего импульса в соответствии с этими управляющими сигналами, использования логического алгоритма и передачи запускающего импульса в вентиль преобразователя. VCU преобразователя также принимает сигналы индикации состояния тиристорных ступеней, возвращаемые вентилем преобразователя, обрабатывает сигналы индикации состояния и создает сигналы обратной связи для защитной системы управления постоянным током для осуществления контроля рабочего состояния вентиля преобразователя. В дополнение, рабочие состояния тиристорных ступеней и рабочее состояние VCU преобразователя представляются в систему контроля по сети Ethernet.
В системе раннего оповещения об отказе в вентиле преобразователя, предусматриваемой настоящим изобретением, для тиристорных ступеней вентиля преобразователя в VCU преобразователя, должна быть выполнена регистровая матрица, используемая для хранения данных об отклонениях,
и выполнена область памяти, используемая для хранения данных об отклонениях с информацией временной метки. Высокоскоростной процессор, выполненный в VCU преобразователя, представляет собой критическое базовое устройство и, главным образом, используется для обнаружения и высокоскоростной обработки сигнала и реализации предварительно заданной логической функции. Высокоскоростной процессор выполнен с возможностью обнаружения и обработки импульсного сигнала по меньшей мере на микросекундном уровне. В VCU преобразователя выполняется способ статистического анализа отклонений, который используется для отбора тех сигналов индикации состояния, которые обладают относительно большим отклонением от сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, и для хранения отобранных сигналов индикации состояния. В VCU преобразователя выполнен интерфейс для создания и считывания данных об отклонениях, который используется для текущего контроля данных об отклонениях или для считывания данных с целью автономного анализа. В соответствии с результатом статистического анализа данных находится тиристорная ступень с большим накопленным значением отклонения, и определяется конкретное положение тиристорной ступени в вентиле преобразователя. Таким образом, может быть спрогнозирована вероятность дефекта в указанных тиристорных ступенях и предоставлено основание для замены устройства и оптимизации конструкции.
Настоящее изобретение также предусматривает способ раннего оповещения об отказе в вентиле преобразователя. Конкретный процесс реализации способа является следующим.
(1) Регистровая матрица, используемая для хранения данных об отклонениях, выполнена для тиристорных ступеней вентиля преобразователя в VCU преобразователя. Регистровая матрица представляет собой область хранения данных, состоящую из регистров, соответствующих отдельным тиристорным ступеням.
(2) В VCU преобразователя выполнен высокоскоростной процессор, выполненный с возможностью обнаружения и обработки импульсного сигнала по меньшей мере на микросекундном уровне и используемый для выполнения одновременного обнаружения сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU, в количестве порядка не менее сотен, и для выполнения высокоскоростной обработки данных в реальном времени.
(3) VCU преобразователя обнаруживает сигнал индикации состояния, возвращаемый TCU, который соответствует каждой тиристорной ступени вентиля преобразователя. На фиг. 2 показана принципиальная схема VCU преобразователя, обнаруживающего сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU. На фигуре IP:a, IP:b, IP:c и IP:n представляют собой сигналы индикации состояния, возвращаемые различными блоками TCU. Сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU, представляют сигналы индикации состояния, которые обнаруживают блоком управления вентилем (VCU) преобразователя и возвращают соответствующими блоками TCU, совпадающими с тиристорными ступенями вентиля преобразователя, при этом сигнал индикации состояния представляет собой сигнал индикации состояния (импульс индикации, IP), означающий, что тиристорная ступень установила прямое напряжение и удовлетворяет условию запуска; TCU предварительно задает пороговое значение напряжения. Задание порогового значения удовлетворяет минимальной потребности в энергии, при которой TCU может инициировать надежное включение тиристора. Если обнаружено, что напряжение через тиристор превышает пороговое значение напряжения, TCU генерирует сигнал индикации состояния и передает его в VCU преобразователя. VCU преобразователя регистрирует время приема сигнала индикации состояния с целью анализа отклонений. Обычно сигналы индикации состояния, возвращаемые тиристорными ступенями на тот же отдельный вентиль, имеют очень небольшое временное отклонение. Однако под влиянием небольших различий между параметрами устройств резистивно-емкостных цепей согласованность симметрирования напряжений между тиристорными ступенями также несколько отличается. Как результат, сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU, могут обладать большим временным отклонением. На фиг. 3 представлена схема, на которой показана конструкция цепи тиристорной ступени и принцип генерирования сигнала индикации состояния. На фигуре Uvalve представляет напряжение тиристора, а IP представляет сигнал индикации состояния.
(4) VCU преобразователя выполняет отбор отклонений в отношении обнаруженных сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU, сохраняет результат отбора отклонений в регистровой матрице с целью накопления, а также добавляет к данным об отклонениях временную метку и сохраняет данные об отклонениях в заданной области памяти.
При отборе отклонений согласно вышеизложенному принципу (4) используется способ статистического анализа отклонений. Может быть использован принцип 1. Согласно этому принципу сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, упорядочиваются во времени, находится время самого раннего поступления и время самого позднего поступления, вычисляется разность по времени между самым ранним поступлением и самым поздним поступлением, и разность по времени сравнивается с предварительно определенным отрезком времени, при этом
если указанная разность по времени меньше предварительно определенного отрезка времени, может быть определено, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно предварительно определенного отрезка времени, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
Как обсуждалось в принципе 1, предполагается, что количество тиристоров, заключенных в одном вентиле преобразователя, составляет N (N ≥ 1). A1, A2, …, AN представляют тиристоры на N ступенях. VCU преобразователя обнаруживает время каждого сигнала индикации состояния, возвращаемого блоками TCU, которые соответствуют тиристорным ступеням. Время сигнала индикации состояния, возвращаемого TCU, который соответствует первому обнаруженному тиристору Ax (1 ≤ X ≤ N) — T1, и время сигнала индикации состояния, возвращаемого TCU, который соответствует последнему обнаруженному тиристору AY (1 ≤ Y ≤ N) — TM (M ≤ N).
Разность по времени: ΔT = TM − T1.
Если ΔT ≤ TSET1, то считается, что выборка и обнаружение в текущий момент времени удовлетворяют требованию согласованности, и регистрация не требуется.
Если ΔT > TSET1, то считается, что выборка и обнаружение в текущий момент времени не удовлетворяют требованию согласованности, и выполняется статистический анализ тиристоров в пределах времени TSET2 после опорного момента времени T1 и количества S1 тиристоров, и тиристоров, имеющих отрицательную характеристику отклонения, в пределах времени TSET2 перед опорным моментом времени TM и количества S2 тиристоров.
Если S1 ≤ SSET1, то считается, что тиристоры в пределах указанного диапазона имеют положительную характеристику отклонения, и в соответствующих запоминающих устройствах выполняется накопление, иначе накопление не требуется.
Если S2 ≤ SSET1, то считается, что тиристоры в пределах указанного диапазона имеют отрицательную характеристику отклонения, и в соответствующих запоминающих устройствах выполняется накопление, иначе накопление не требуется.
TSET1 — предварительно определенный отрезок времени статистического анализа согласованности.
TSET2 — предварительно определенный отрезок времени отклонения от согласованности.
SSET1 — значение количества не согласующихся тиристорных ступеней.
При отборе отклонений согласно вышеописанному принципу (4) используется способ статистического анализа отклонений. Может быть использован принцип 2. Согласно этому принципу информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяет нормальному распределению, параметр ожидаемого отклонения и параметр стандартного отклонения задаются так, чтобы они определяли интервал нормального распределения, и элементы информации о времени сравниваются с интервалом нормального распределения, при этом
если вся информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, входит в диапазон интервала нормального распределения, может быть определено, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно интервала нормального распределения, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
Как обсуждалось в принципе 2, предполагается, что количество тиристоров, заключенных в одном вентиле преобразователя, составляет N (N ≥ 1). A1, A2, ..., AN представляют тиристоры на N ступенях. В соответствии с проектными требованиями к напряжениям тиристорной ступени и пороговым значением напряжения для сигнала индикации состояния, возвращаемого соответствующим TCU, определяется, что ожидаемое значение времени выборки в каждом периоде VCU преобразователя — Tμ, и стандартное отклонение — K. Время сигнала индикации состояния, возвращаемого TCU, который соответствует тиристору Ax (1 ≤ X ≤ N) — Tx (1 ≤ X ≤ N).
Если |Tx − Tμ| ≤ K, то считается, что выборка и обнаружение в текущий момент времени удовлетворяют требованию согласованности, и регистрация не требуется.
Если |Tx − Tμ| > K, то считается, что выборка и обнаружение в текущий момент времени не удовлетворяют требованию согласованности.
Если Tx < Tμ − K, то считается, что тиристор имеет положительную характеристику отклонения, и в соответствующем запоминающем устройстве выполняется накопление.
Если Tx > Tμ + K, то считается, что тиристор имеет отрицательную характеристику отклонения, и в соответствующем запоминающем устройстве выполняется накопление.
При отборе отклонений согласно вышеописанному принципу (4) используется способ статистического анализа отклонений. Может быть использован принцип 3. Согласно этому принципу вычисляется среднее значение информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, параметр временного диапазона предварительно задается так, чтобы определять диапазон интервала среднего распределения, в котором среднее значение находится в центре, а параметр временного диапазона представляет собой положительное и отрицательное граничные условия, и элементы информации о времени сравниваются с указанным диапазоном, при этом
если вся информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, входит в диапазон интервала среднего распределения, может быть определено, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно интервала среднего распределения, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
Как обсуждалось в принципе 3, предполагается, что количество тиристоров, заключенных в одном вентиле преобразователя, составляет N (N ≥ 1). A1, A2, ..., AN представляют тиристоры на N ступенях. Информация о времени Tx (1 ≤ X ≤ N) сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU на N ступенях, подвергается выборке М раз и регистрируется с целью вычисления среднего времени TY (1 ≤ Y ≤ M) информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU на N ступенях, в каждой выборке:
и, таким образом, вычисляется среднее значение информации о времени TSET для среднего времени выборки М раз:
Параметр К временного диапазона определяется в соответствии с проектными требованиями к напряжениям тиристорной ступени и пороговым значением напряжения для сигнала индикации состояния, возвращаемого соответствующим TCU.
Время сигнала индикации состояния, возвращаемого TCU, который соответствует тиристору AZ (1 ≤ Z ≤ N) — Tz (1 ≤ Z ≤ N).
Если |TZ − TSET| ≤ K, то считается, что выборка и обнаружение в текущий момент времени удовлетворяют требованию согласованности.
Если |TZ − TSET| > K, то считается, что выборка и обнаружение в текущий момент времени не удовлетворяют требованию согласованности.
Если TZ < TSET − K, то считается, что тиристор имеет положительную характеристику отклонения, и в соответствующем запоминающем устройстве выполняется накопление.
Если TZ > TSET + K, то считается, что тиристор имеет отрицательную характеристику отклонения, и в соответствующем запоминающем устройстве выполняется накопление.
Все из предварительно определенного отрезка времени в принципе 1 с применением способа статистического анализа отклонений, интервала нормального распределения в принципе 2 с применением способа статистического анализа отклонений и интервала среднего распределения в принципе 3 с применением способа статистического анализа отклонений должны быть заданы в соответствии с требованием параметра симметрирования напряжений для тиристорной ступени, а при условии, что требование согласованности симметрирования напряжений не удовлетворяется, должен быть в полной мере учтен тот экстремум перенапряжения, который способен выдержать тиристорная ступень.
На фиг. 4 представлена схема, на которой показан принцип отбора данных об отклонениях. T представляет предварительно определенное время. IP:a, IP:b, IP:c и IP:n представляют сигналы индикации состояния, возвращаемые различными блоками TCU.
Добавление временной метки к данным согласно принципу (4) означает регистрацию момента времени, в который появляются данные, имеющие относительно большое отклонение, для получения статистического распределения отклонений рабочих характеристик тиристорных ступеней во времени.
В соответствии с результатом статистического анализа данных выбирается тиристорная ступень, для которой накопленное значение отклонения превышает заданное пороговое значение, определяется конкретное положение тиристорной ступени в вентиле преобразователя и в соответствии с результатом статистического анализа данных прогнозируется вероятность дефекта в тиристорной ступени.
(5) С целью текущего контроля данных об отклонениях или считывания данных для автономного анализа в VCU преобразователя выполнен интерфейс для обеспечения данными об отклонениях и их считывания. Для физического подключения интерфейса данных используется стандартный интерфейс шины данных, а для передачи данных, на основании формата стандартного протокола связи, используется любой стандарт связи или их комбинация. В частности, для физического подключения может быть использован интерфейс шины данных стандарта Ethernet. В передаче данных используется FTP, IEC61850, IEC60870-5-103 или PROFIBUS.
Интерфейс данных согласно принципу (5) может использоваться для текущего считывания или просмотра данных в реальном времени или для копирования данных на устройство для просмотра с целью автономного просмотра.
(6) В качестве результата статистического анализа данных считывается и используется накопленное значение в пределах предварительно определенного временного диапазона в запоминающем устройстве. Для сравнения и анализа различий рабочих характеристик между тиристорными ступенями всего отдельного вентиля могут быть использованы все данные.
(7) Важные данные, такие как накопленные значения положительных отклонений или отрицательных отклонений, соответствующих тиристорным ступеням, и информация о времени, соответствующая появлению отклонения, могут храниться в соответствии с предварительно определенным отрезком времени в устройстве хранения, обладающем функцией долгосрочного хранения данных.
Данные, хранящиеся согласно принципу (7) в течение предварительно определенного отрезка времени, содержат информацию данных об отклонениях, соответствующую всем тиристорным ступеням отдельного вентиля. Информация данных об отклонениях содержит набор данных, содержащий положительную характеристику отклонения или отрицательную характеристику отклонения относительно заданного отрезка времени, и информацию о времени, соответствующую появлению отклонения. Данные об отклонениях для тиристорной ступени представляют собой накопленное значение, на которое сигнал обратной связи о состоянии тиристора на ступени имеет временное отклонение в пределах предварительно определенного временного диапазона. Все эти данные могут быть использованы для сравнения и анализа различий рабочих характеристик между тиристорными ступенями всего отдельного вентиля. Временное отклонение может представлять собой отклонение от согласованности симметрирования напряжений вентиля преобразователя.
В заключение, в способе и системе раннего оповещения об отказе в вентиле преобразователя в соответствии с настоящим изобретением выполняется статистический анализ и сравнение времени сигналов индикации состояния, возвращаемых всеми блоками TCU отдельного вентиля преобразователя. Отбираются сигналы, имеющие относительно большое отклонение от предварительно определенного значения интервала, и они подвергаются классификации и статистическому анализу посредством положительного отклонения или отрицательного отклонения. В соответствии с результатом статистического анализа данных отбирается тиристорная ступень, для которой накопленное значение отклонения превышает пороговое значение, и определяется конкретное положение тиристорной ступени в вентиле преобразователя. Таким образом, может быть спрогнозирована вероятность дефекта в указанных тиристорных ступенях и предоставлено основание для замены устройства и оптимизации конструкции.
Приведенные выше варианты осуществления предназначены только для иллюстрации технической идеи настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема правовой охраны настоящего изобретения, и разнообразные модификации, осуществленные в техническом решении на основе технической идеи настоящего изобретения, находятся в пределах объема правовой охраны настоящего изобретения.
Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение риска выхода системы постоянного тока из строя по причине отказов тиристорных ступеней. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени включает: в пределах предварительно определенного временного диапазона, регистрацию информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками управления тиристорами (TCU) вентиля преобразователя, выполнение статистического анализа данных и сравнения информации о времени с диапазоном интервала нормального распределения и с диапазоном интервала с применением способа статистического анализа отклонений, маркировку тиристорной ступени, для которой отклонение превышает предварительно заданное значение, и определение вероятности отказа в тиристоре в соответствии с результатом маркировки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени, включающий: в пределах предварительно определенного временного диапазона, регистрацию информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками управления тиристорами (TCU) вентиля преобразователя, выполнение статистического анализа данных и сравнения информации о времени с диапазоном интервала нормального распределения и с диапазоном интервала с применением способа статистического анализа отклонений, маркировку тиристорной ступени, для которой отклонение превышает предварительно заданное значение, и определение вероятности отказа в тиристоре в соответствии с результатом маркировки.
2. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени по п. 1, отличающийся тем, что способ статистического анализа отклонений включает: нахождение времени наиболее раннего поступления и времени наиболее позднего поступления из информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, вычисление разности по времени самого раннего поступления и самого позднего поступления и сравнение указанной разности по времени с предварительно определенным отрезком времени, при этом
если указанная разность по времени меньше предварительно определенного отрезка времени, определяют, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно предварительно определенного отрезка времени, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
3. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени по п. 1, отличающийся тем, что способ статистического анализа отклонений включает: если информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяет нормальному распределению, задание параметра ожидаемого отклонения и параметра стандартного отклонения для определения интервала нормального распределения и сравнение информации о времени с интервалом нормального распределения, при этом
если вся информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, входит в диапазон интервала нормального распределения, определяют, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно интервала нормального распределения, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
4. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени по п. 1, отличающийся тем, что способ статистического анализа отклонений включает: вычисление среднего значения информации о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, предварительное задание параметра временного диапазона для определения диапазона интервала среднего распределения, в котором среднее значение находится в центре, а параметр временного диапазона представляет собой положительное и отрицательное граничные условия, и сравнение информации о времени с диапазоном интервала, при этом
если вся информация о времени сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU вентиля преобразователя, входит в диапазон интервала среднего распределения, определяют, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU вентиля преобразователя, удовлетворяют требованию согласованности, или
иначе считается, что сигналы индикации состояния не удовлетворяют требованию согласованности, при этом сигналы индикации состояния, обладающие положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения относительно интервала среднего распределения, отбирают и накапливают в запоминающих устройствах соответствующих тиристорных ступеней.
5. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени по любому из пп. 2—4, отличающийся тем, что дополнительно включает регистрацию момента времени, в который появляются сигналы с положительной характеристикой отклонения или отрицательной характеристикой отклонения, для получения статистического распределения отклонений рабочих характеристик тиристорных ступеней во времени.
6. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени по любому из пп. 2—4, отличающийся тем, что дополнительно включает: считывание накопленного значения в пределах предварительно определенного временного диапазона как результата статистического анализа данных, при этом все данные используют для сравнения и анализа различий рабочих характеристик между тиристорными ступенями вентиля преобразователя; а также
отбор в соответствии с результатами статистического анализа данных тиристорной ступени, для которой накопленное значение отклонения превышает заданное пороговое значение, определение конкретного положения тиристорной ступени в вентиле преобразователя и прогнозирование вероятности дефекта в тиристорной ступени в соответствии с результатом статистического анализа данных.
7. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени по любому из пп. 2—4, отличающийся тем, что дополнительно включает хранение в соответствии с предварительно определенным отрезком времени накопленных значений положительных отклонений и отрицательных отклонений, соответствующих тиристорным ступеням, и информации о времени, соответствующей появлению отклонения, в устройстве хранения, обладающем функцией долгосрочного хранения данных.
8. Способ раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени по п. 1, отличающийся тем, что сигналы индикации состояния, возвращаемые блоками TCU, представляют собой сигналы индикации состояния, которые обнаруживают блоком управления вентилем (VCU) преобразователя и возвращают соответствующими блоками TCU, совпадающими с тиристорными ступенями вентиля преобразователя, при этом сигнал индикации состояния представляет собой сигнал индикации состояния, означающий, что тиристорная ступень установила прямое напряжение и удовлетворяет условию запуска;
TCU предварительно задает пороговое значение напряжения, при этом задание порогового значения удовлетворяет минимальной потребности в энергии, при которой TCU может инициировать надежное включение тиристора; и
если обнаружено, что напряжение через тиристор превышает пороговое значение напряжения, TCU генерирует сигнал индикации состояния и передает его в VCU преобразователя.
9. Система раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени, содержащая:
регистровую матрицу, выполненную в блоке управления вентилем (VCU) преобразователя и используемую для хранения данных об отклонениях в отношении обнаруженных сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками TCU; и
высокоскоростной процессор, выполненный в VCU преобразователя и используемый для обработки сигналов индикации состояния, возвращаемых блоками управления тиристорами (TCU), с применением способа статистического анализа отклонений.
10. Система раннего прогнозирования вероятности дефекта в тиристорной ступени по п. 9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:
интерфейс, выполненный в VCU преобразователя и используемый для обеспечения текущего контроля данных об отклонениях или считывания данных.
| CN 101964544 A, 02.02.2011 | |||
| УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ | 1996 |
|
RU2133042C1 |
| СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТРЕХФАЗНОГО ТИРИСТОРНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ | 2006 |
|
RU2310877C1 |
| CN 104764991 A, 08.07.2015. | |||
