直流支撑电容器监测方法、装置、计算机设备及介质与流程 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本发明实施例涉及电力领域，尤其涉及一种直流支撑电容器监测方法、装置、计算机设备及介质。背景技术：2.在柔性直流输电系统中，换流装置的基本功能单元为电压源换流器。在模块化多电平柔性直流输电系统中，每个桥臂由多达上百个子模块级联构成，每个子模块在直流侧需并联直流电容器，该电容器是直流换流站直流侧的储能器件，为换流器的正常运行提供一定的直流电压支撑，同时为换流站交流功率输入与直流功率输出提供一个缓冲区。3.在国内外模块化多电平柔性直流输电工程中，普遍采用金属化膜干式电容器作为直流侧电压支撑电容器。当应用于柔性直流输电时，金属化膜电容器可能遇到换流阀阀厅的高环境温度，过电压，过电流等恶劣运行条件的影响，在长期运行时会出现金属化膜电极蒸发而导致的电容量下降。当电容量逐渐下降并超过规定值时，电容器失效，若不能及时检测出故障并切除电容器，可能会对周围的设备造成损害，同时也可能对系统运行造成影响。技术实现要素：4.为及时发现直流支撑电容器故障，避免直流支撑电容器故障对输电系统造成影响，本发明提供一种直流支撑电容器监测方法、装置、计算机设备及介质。5.第一方面，本发明提供了一种直流支撑电容器监测方法，包括：6.在直流支撑电容器所属子模块各开通时间内，获取直流支撑电容器的电压值和电流值；7.基于电压值和电流值计算直流支撑电容器在各开通时间内的电容值；8.对各开通时间内的电容值进行数理统计，得到电容值的至少一种数理统计结果；9.基于电容值的数理统计结果和预设条件确定直流支撑电容器所属子模块的工作状态。10.通过上述方法，对多个开通时间内直流支撑电容器的电容值进行数理统计，使获得的数理统计结果更符合实际情况，避免单一开通时间内电容值因突变造成数理统计结果的准确性降低，进一步的，将直流支撑电容器电容值的数理统计结果与预设条件相对比，监测直流支撑电容器的运行情况，及时发现直流支撑电容器的故障，避免直流支撑电容器故障对柔直输电系统产生影响，进而保障柔直输电系统稳定运行。11.结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，当电容值的数理统计结果不满足预设条件时，从柔性直流输电系统切除直流支撑电容器所属子模块。12.通过上述实施例，当电容值的数理统计结果不满足预设条件，即直流支撑电容器出现故障时，从柔性直流输电系统切除直流支撑电容器所属子模块，避免直流支撑电容器对系统中其他器件造成损害，消除直流支撑电容器故障对运行系统的影响。13.结合第一方面，在第一方面的第二实施例中，电容值的数理统计结果包括单位时间内的电容值的平均值、电容值与直流支撑电容器运行时间的函数关系、电容值与柔性直流输电系统中参数的函数关系中的至少一种。14.结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，电容值与柔性直流输电系统中的参数包括柔性直流输电系统运行功率，和/或，母线电压。15.结合第一方面，在第一方面的第四实施例中，基于电压值和电流值计算直流支撑电容器在各开通时间内的电容值，包括：[0016][0017]其中，c代表直流支撑电容器在一个开通时间内的电容值，δt表示采样周期，∑i表示直流支撑电容器所属子模块在一个开通时间内采样的电流之和，δu表示直流支撑电容器所属子模块在一个开通时间内的电压变化量。[0018]第二方面，本发明提供了一种直流支撑电容器监测装置，该装置包括：[0019]电压采集设备，用于在直流支撑电容器所属子模块各开通时间内，采集直流支撑电容器的电压值，发送电压值至控制器；[0020]电流采集设备，用于在直流支撑电容器所属子模块各开通时间内，采集直流支撑电容器的电流值，发送电流值至控制器；[0021]开关状态采集设备，用于采集直流支撑电容器所属子模块的开关状态，发送开关状态至控制器；[0022]控制器，分别与电压采集设备、电流采集设备、开关状态采集设备相连接，用于执行如本发明第一方面或第一方面的任一实施例的直流支撑电容器监测方法。[0023]通过上述装置，对多个开通时间内直流支撑电容器的电容值进行数理统计，使获得的数理统计结果更符合实际情况，避免单一开通时间内电容值因突变造成数理统计结果的准确性降低，进一步的，将直流支撑电容器电容值的数理统计结果与预设条件相对比，监测直流支撑电容器的运行情况，及时发现直流支撑电容器的故障，避免直流支撑电容器故障对柔直输电系统产生影响，进而保障柔直输电系统稳定运行。[0024]结合第二方面，在第二方面的第一实施例中，该装置还包括：旁路开关设备，与控制器相连接，[0025]当直流支撑电容器电容值的数理统计结果不满足预设条件时，控制器还用于发送旁路指令到旁路开关设备；[0026]旁路开关设备用于接收旁路指令，根据旁路指令从柔性直流输电系统切除直流支撑电容器所属子模块。[0027]通过上述实施例，当电容值的数理统计结果不满足预设条件，即直流支撑电容器出现故障时，从柔性直流输电系统切除直流支撑电容器所属子模块，避免直流支撑电容器对系统中其他器件造成损害，消除直流支撑电容器故障对运行系统的影响。[0028]结合第二方面的第一实施例，在第二方面的第二实施例中，控制器通过光纤、双绞线、网线中的至少一种与电压采集设备、电流采集设备、开关状态采集设备、旁路开关设备相连接。[0029]第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行第一方面或第一方面的任一实施例的直流支撑电容器监测方法的步骤。[0030]第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第一方面或第一方面任一实施例的直流支撑电容器监测方法步骤。附图说明[0031]为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0032]图1是根据一示例性实施例提出的一种直流支撑电容器监测方法的流程图；[0033]图2为根据一示例性实施例提出的一种直流支撑电容器监测装置的结构示意图；[0034]图3是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。具体实施方式[0035]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0036]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0037]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0038]此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。[0039]图1是根据一示例性实施例提出的一种直流支撑电容器监测方法的流程图。如图1所示，该方法包括但不限于如下步骤：[0040]步骤s101：在直流支撑电容器所属子模块各开通时间内，获取直流支撑电容器的电压值和电流值。[0041]步骤s102：基于电压值和电流值计算直流支撑电容器在各开通时间内的电容值。[0042]步骤s103：对各开通时间内的电容值进行数理统计，得到电容值的至少一种数理统计结果。[0043]具体地，数理统计可以为计算电容值在预定时间内的平均值、最大值、最小值，也可以为获取电容值与柔性直流输电系统中的电压、电流等参数之间的函数关系等。[0044]步骤s104：基于电容值的数理统计结果和预设条件确定直流支撑电容器所属子模块的工作状态。[0045]具体地，预设条件包括但不限于：单位时间内的电容平均值与标准值的差值、比例值或其它由此计算出的判断条件；由电容值与电容运行时间的函数的一阶导数或其它由此计算出的判断条件；由电容值与柔性直流输电系统运行功率、母线电压等的函数所计算出的判断条件等。[0046]通过上述方法，对多个开通时间内直流支撑电容器的电容值进行数理统计，使获得的数理统计结果更符合实际情况，避免单一开通时间内电容值因突变造成数理统计结果的准确性降低，进一步的，将直流支撑电容器电容值的数理统计结果与预设条件相对比，监测直流支撑电容器的运行情况，及时发现直流支撑电容器的故障，避免直流支撑电容器故障对柔直输电系统产生影响，进而保障柔直输电系统稳定运行。[0047]在一示例中，当电容值的数理统计结果不满足预设条件时，即判定直流支撑电容器出现故障，从柔性直流输电系统切除直流支撑电容器所属子模块，避免直流支撑电容器对系统中其他器件造成损害，消除直流支撑电容器故障对运行系统的影响。[0048]在另一示例中，上述步骤s102中，在一开通时间内，按照一定的采样周期进行多次采样，得到多个电压值和电流值，并根据采样周期时长、开通时间内所采集的电流值的和、开通时间内电压值的变化量计算直流支撑电容器在开通时间内的电容值，具体计算公式如下：[0049][0050]其中，c代表直流支撑电容器在一个开通时间内的电容值，δt表示采样周期，∑i表示直流支撑电容器所属子模块在一个开通时间内采样的电流之和，δu表示直流支撑电容器所属子模块在一个开通时间内的电压变化量。[0051]在又一示例中，上述步骤s103中电容值的数理统计结果包括单位时间内的电容值的平均值、电容值与直流支撑电容器运行时间的函数关系、电容值与柔性直流输电系统中参数的函数关系中的至少一种。[0052]在一可选实施例中，电容值与柔性直流输电系统中的参数包括柔性直流输电系统运行功率，和/或，母线电压。[0053]在一可选实施例中，当以单位时间内的电容平均值与标准值的差值作为预设条件时，若单位时间内的电容平均值与标准值的差值超过预设差值范围，判定直流支撑电容器故障，则确定直流支撑电容器的工作状态为断开状态。[0054]在一可选实施例中，当以单位时间内的电容平均值与标准值的比例作为预设条件时，若单位时间内的电容平均值与标准值的比例超过预设比例范围，判定直流支撑电容器故障，则确定直流支撑电容器的工作状态为断开状态。[0055]在一可选实施例中，当以电容值与电容运行时间的函数的一阶导数作为预设条件时，若电容值与电容运行时间的函数的一阶导数不满足预设函数关系，判定直流支撑电容器故障，则确定直流支撑电容器的工作状态为断开状态。[0056]在一可选实施例中，当以电容值与柔性直流输电系统运行功率的函数关系作为预设条件时，若电容值与柔性直流输电系统运行功率的函数关系不满足预设函数关系，判定直流支撑电容器故障，则确定直流支撑电容器的工作状态为断开状态。[0057]在一可选实施例中，当以电容值与柔性直流输电系统母线电压的函数关系作为预设条件时，若电容值与柔性直流输电系统母线电压的函数关系不满足预设函数关系，判定直流支撑电容器故障，则确定直流支撑电容器的工作状态为断开状态。[0058]预设条件可以为上述实施例预设条件中的一个或多个，当预设条件为多个时，对于不满足预设条件的个数不做具体限制，可以为只要出现其中一个预设条件就判定支流支撑电容器故障，也可以为同时出现两个或多个预设条件就判定支流支撑电容器故障。[0059]图2为根据一示例性实施例提出的一种直流支撑电容器监测装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括：[0060]电压采集设备1，用于在直流支撑电容器所属子模块各开通时间内，采集直流支撑电容器的电压值，发送电压值至控制器4。[0061]电流采集设备2，用于在直流支撑电容器所属子模块各开通时间内，采集直流支撑电容器的电流值，发送电流值至控制器4。[0062]开关状态采集设备3，用于采集直流支撑电容器所属子模块的开关状态，发送开关状态至控制器4。[0063]控制器4，分别与电压采集设备1、电流采集设备2、开关状态采集设备3相连接，用于执行上述实施例中提供的直流支撑电容器监测方法，详细内容参见上述实施例中的记载，在此不再赘述。[0064]通过上述装置，对多个开通时间内直流支撑电容器的电容值进行数理统计，使获得的数理统计结果更符合实际情况，避免单一开通时间内电容值因突变造成数理统计结果的准确性降低，进一步的，将直流支撑电容器电容值的数理统计结果与预设条件相对比，监测直流支撑电容器的运行情况，及时发现直流支撑电容器的故障，避免直流支撑电容器故障对柔直输电系统产生影响，进而保障柔直输电系统稳定运行。[0065]在一示例中，该装置还包括：旁路开关设备，与控制器4相连接，当直流支撑电容器电容值的数理统计结果不满足预设条件时，控制器4还用于发送旁路指令到旁路开关设备；旁路开关设备用于接收旁路指令，根据旁路指令从柔性直流输电系统切除直流支撑电容器所属子模块。[0066]在又一示例中，控制器4通过光纤、双绞线、网线中的至少一种与电压采集设备1、电流采集设备2、开关状态采集设备3、旁路开关设备相连接。[0067]图3是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。如图3所示，该设备包括一个或多个处理器310以及存储器320，存储器320包括持久内存、易失内存和硬盘，图3中以一个处理器310为例。该设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。[0068]处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。[0069]处理器310可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器310还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。[0070]存储器320作为一种非暂态计算机可读存储介质，包括持久内存、易失内存和硬盘，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的直流支撑电容器监测方法对应的程序指令/模块。处理器310通过运行存储在存储器320中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任意一种直流支撑电容器监测方法。[0071]存储器320可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据、需要使用的数据等。此外，存储器320可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器320可选包括相对于处理器310远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至数据处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。[0072]输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。[0073]一个或者多个模块存储在存储器320中，当被一个或者多个处理器310执行时，执行如图1所示的方法。[0074]上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1所示的实施例中的相关描述。[0075]本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的监测方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。[0076]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[0077]以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。









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