考虑子模块相关性的MMC可靠性分析方法

已有的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)可靠性分析方法多数未考虑大量子模块之间(submodule,SM)的相关性,在一定程度上会导致最优冗余配置方案的选取缺乏合理性,因此重点解决考虑子模块相关性的MMC可靠性分析方法问题。首先,建立单个子模块的可靠性模型;其次,考虑同一个MMC桥臂中子模块电压纹波和相间环流等因素对各子模块使用寿命的影响,选取符合这一特殊应用场景的Copula函数,建立MMC各桥臂的可靠性函数。再次,分析考虑子模块相关性前提下不同的子模块冗余配置方案对MMC可靠性的影响。最后,利用Matlab软件编程验证了所提出的MMC可靠性分析方法的正确性和有效性。将Copula函数与数理统计领域的分析方法相结合,所得到的桥臂联合概率分布函数便于后续拓展与改进,为用于直流输电的多电平换流器的可靠性分析方法提供了较强的理论支撑。

具备直流故障穿越能力的混合MMC可靠性分析和冗余配置方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)已经成为高压直流输电领域具有很大应用前景的换流器技术。目前已有许多具有直流故障穿越能力的MMC子模块(sub-module,SM)拓扑,并且由不同类型的SM构成的混合MMC同时具备了较强的直流故障箝位能力和低投资、低损耗的优点。重点研究具备直流故障穿越能力的混合MMC的可靠性分析和冗余配置方法,首先研究同时满足支撑直流电压和直流故障穿越能力的混合MMC中两类不同拓扑子模块的初始临界数目比例,进而同时考虑半导体器件的有效利用率及MMC的可靠性,通过计算三维曲面的一阶差分,提出两种子模块的最优冗余配置方案,最终得到具备直流故障穿越能力的混合MMC中子模块的最优配置方案。以实际工程参数为基准,分别计算两种混合MMC的最优子模块冗余配置方案,与采用单一可切断直流故障电流子模块拓扑的MMC相比,在满足可靠性需求的前提下,混合MMC所需器件数目明显降低。

基于构建子模块相关性场景的MMC可靠性分析方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的可靠性关系到直流输电系统的安全稳定运行。文中首先基于MMC单个子模块可靠性模型的分析,利用拉丁超立方采样及Cholesky分解排序法产生计及子模块可靠性相关的场景;然后,在产生子模块相关性场景的基础上,利用极大似然估计理论得到3种Copula函数的相关系数,并利用最短欧式距离选取最优的Copula函数;其次,基于MMC子模块组合关系图及Copula理论,建立了计及子模块相关性的MMC可靠性分析模型。最后,以上海南汇工程为例验证了所提方法能满足MMC可靠性分析要求。

采用子模块相关性坐标变换解耦的混合模块化多电平换流器可靠性建模

传统模块化多电平换流器(MMC)可靠性分析的方法大多仅针对半桥MMC或忽略各子模块(SM)间的相关性。本文针对具有工程应用前景的混合MMC,提出了一种子模块相关性坐标变换解耦的混合MMC可靠性分析方法。首先,建立单一子模块可靠性模型。其次,基于Copula理论提出一种MMC可靠性分析坐标变换解耦的新方法。然后,遵循坐标变换前后子模块串联系统可靠性不变的原则,推导半桥MMC和全桥MMC的坐标变换和可靠性计算公式,并将其推广到混合MMC。通过坐标变换实现子模块串联系统各子模块相关性的解耦,可以采用古典概型方法对混合MMC的可靠性进行评估。最后,通过在Matlab中编程计算验证了所提出的混合MMC坐标变换和可靠性计算方法的有效性。

超超临界机组UPS系统冗余配置和可靠性分析

分析1000 MW超超临界机组UPS系统作为电源的四类负载设备的安全性,提出建议完善UPS交流不停电电源的配置,进一步提高UPS系统作为电源的负载设备的运行安全程度。结果表明UPS作为电源的负载设备包括重要设备、单台机组的双重化保护设备、有备用电源负载和无备用电源负载这四类。公用设备和单台机组的双重化保护设备都有多重备用电源,可靠性极高。无备用电源负载在UPS母线失电时,负载可能会出现失电。UPS系统的冗余配置包括一用一备串联热备份、两用一备串联热备份和并联热备份,安全程度最高的冗余配置为并联热备份。

模块化多电平换流器的子模块冗余配置计算方法

模块化多电平换流器(MMC)的子模块(SM)冗余配置问题是MMC工程应用急需解决的难点之一。文中对MMC及其SM结构进行了阐述,分析了SM和MMC的可靠性,提出了一种有效的MMC的SM冗余配置计算方法,并提供了SM的2个工程冗余参考值。当MMC的SM冗余配置数量在这2个冗余参考值之间时,冗余SM的增加能够使MMC的可靠性更快增加,在此基础上定义了冗余和可靠性指标,用其可以衡量不同MMC的冗余SM的可靠性效率。最后,通过工程实例计算证明了所提出的MMC的SM冗余配置计算方法和所定义指标的合理性和有效性。

计及子模块相关性的混合式MMC可靠性模型研究

现有模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)可靠性研究往往忽略子模块寿命相关性的影响。为此,依托贵州大学城市配电网柔性互联关键设备及技术研究示范工程,以直流配电中心混合式MMC为对象、子模块为单位,采用Gumbel型Copula函数构造子模块串联系统的可靠度函数联合概率分布,并对各个子模块进行可靠度解耦,建立了计及子模块相关性的MMC可靠性评估模型。最后,在MATLAB环境中进行仿真,验证了所建模型的正确性和有效性,并分析了子模块相关性系数、子模块冗余程度以及拓扑结构对混合式MMC可靠度的影响,为后续直流配电中心关键设备可靠性评估及应用提供了理论支撑。

热备用子模块对MMC运行特性影响分析

冗余配置是模块化多电平换流器(MMC)在工程应用的一大技术优点,极大提高了系统的可靠性和可用率。冗余子模块在MMC运行中主要有冷备用和热备用两种状态,热备用子模块参与MMC的运行,会对MMC的运行特性产生影响。引入冗余度的概念,定义了配置有热备用子模块MMC的平均开关函数,基于开关函数法推导出配置有热备用子模块MMC的各电气量的解析表达式,主要研究分析了热备用子模块对于MMC子模块电容电压波动、桥臂环流、频率等稳态运行特性的影响,最后通过仿真进一步验证了理论分析的正确性和有效性。

桥臂交替导通换流器的模块最优冗余配置方法

桥臂交替导通换流器是混合多电平换流器的一种,在高电压大容量架空线直流输电领域具有广泛的应用前景。文中首先兼顾换流器正常运行和直流故障穿越能力,分析桥臂交替导通换流器整形电路和导通开关的模块初始数目。其次,根据器件承受应力和开关频率,结合器件实际结构,分析了桥臂交替导通换流器中整形电路和导通开关的重要器件的可靠性,以计算其整形电路和导通开关的模块可靠性。在此基础上,考虑换流器的可靠性和经济性,提出桥臂交替导通换流器中整形电路和导通开关中模块的冗余配置方法,筛选出最优冗余配置方案,并引入具体算例验证了所提出的冗余配置方法的有效性。

采用自阻型子模块的模块化多电平换流阀可靠度评估

模块化多电平换流阀(modular multilevel converter,MMC)是柔性直流输电技术中的主要装置,为解决半桥子模块无法进行故障自清理的问题,该文采用具有直流故障电流阻断能力的自阻型子模块,并对采用自阻型子模块结构的模块化多电平换流阀的可靠性进行研究评估。文章利用Gamma分布和k/n(G)模型分别建立换流阀在冗余被动配置和主动配置情况下的可靠性函数,采用实际算例分析不同冗余配置策略和不同冗余度情况下对可靠性的影响。结果指出,冗余子模块配置策略的选择以及冗余度的合理选取均为换流阀可靠性的关键。

MMC-HVDC子模块故障诊断与就地保护策略

子模块故障是模块化多电平换流器高压直流输电(modular multi-level converter based HVDC,MMC-HVDC)常见故障之一,其迅速及时的诊断及可靠的就地保护是保证系统稳定运行的重要条件。针对MMC-HVDC的子模块故障诊断与保护问题,分析了子模块故障特性,基于故障特性分析,根据每个控制周期内电容电压增量的理论值和实际值,提出一种子模块故障诊断判据来实现电容短路失效、IGBT开路以及桥臂直通短路等故障的诊断;提出一种排除法实现对续流二极管、电容开路失效或子模块内连接线开路等故障的诊断和定位。设计了冗余子模块"热备用"运行时的子模块就地保护策略。基于PSCAD/EMTDC搭建了双端21电平MMC-HVDC系统,仿真结果表明,所提出的策略能快速实现子模块故障的诊断并进行可靠的就地保护,保证系统的稳定运行。

模块化UPS功率模块冗余数量、容量、质量与可靠性的关系分析

本文基于可靠度数学模型对模块化UPS冗余功率模块数量、模块容量和模块质量与UPS主机可靠性的关系进行了定量计算和定性分析,最后从功率模块设计和实际应用两个方面给出了提高模块化ups可靠性的方法。

模块化多电平换流器故障容错控制策略

模块化多电平换流器型轻型直流输电系统,其拓扑结构中各桥臂级联了大量子模块,系统运行时容易出现可靠性问题。针对桥臂冗余子模块耗尽的情况,基于桥臂能量均衡和最近电平调制提出一种桥臂子模块对称切除及系统运行于不对称状态的控制方法,保证了系统不间断安全稳定运行。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了21电平两端有源的模块化多电平换流器型轻型直流输电系统模型。仿真结果验证了所提出的故障容错控制策略的正确性和有效性。

基于多Agent技术的智能监控系统

介绍了当前过程控制系统稳定性和安全性的一种实现方式,提出了一种基于多智能代理技术的监控系统模型,并详细的阐述了该监控系统的工作原理以及在Deltav控制系统中应用,为控制系统冗余配置的改善提供了一条新的途径。

开展型号顶层设计 提高设备的可靠性

简述了六一三所在××工程机载火控设备方案论证阶段重视开展型号顶层设计的情况;介绍了制定设备研制规范,可靠性、维修性、可测试性大纲以及其大纲计划的主要原则。

一种改进的模块化多电平换流器电压均衡控制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)以其优越的整体性能在大规模电网互联等领域具有广泛的应用前景。文章首先分析了MMC系统的工作原理,并结合一种冗余配置方法来确定MMC桥臂级联子模块的最优数量。基于最近电平逼近调制(nearest level modulation,NLM)算法,提出一种冗余子模块优先充电的MMC电容电压均衡控制策略,确保冗余子模块电压水平能够保持最低允许值,从而实现与故障子模块的平稳切换。最后,基于PSCAD/EM TDC平台搭建M M C仿真系统,验证了文章提出的改进的电容电压均衡控制策略的有效性。