高压直流输电系统的故障诊断方法

VSC-HVDC的故障类型可以分为两大类：开路型故障和短路型故障。开路型故障包括F1-交流侧单相断线和F2-IGBT器件失效开路；短路型故障包括F3-IGBT集射极短路、F4-交流侧单相接地、F5-交流侧相间短路和F6-直流侧单极接地。开路型故障的破坏性较小，短路型故障的破坏性较严重。

（1）采集信号的选择与预处理

VSC-HVDC系统通常都装设有电源侧交流电流传感器、直流电流传感器和直流电压传感器。这些传感器可为故障检测提供必要的故障信号。尽管可能利用某一个参数（譬如VSC交流侧PWM波电压或直流侧电压）也可以进行故障诊断，但是，利用多个参数信息往往可以降低信号处理的难度并提高准确度。

为了分析的方便，宜在信号分析之前对这些电压和电流作标幺化处理，直流量的基准值取为故障发生前该参数的值，交流量的基准值取为故障发生前该参数的幅值。

由于故障多具有破坏性，必然设置有严密的保护措施，在必要时及时跳闸，因此，实际系统中几乎难以取得长时间和稳定的故障信号，这极大增加了故障诊断和定位的难度。故障诊断宜利用故障信号中的突变信息和工频及以上的高频分量。从表4-9所列故障特征来看，比较显著的高频分量主要为工频分量和2倍工频分量。如果能够获取100ms的有效故障信号，便可进行准确的故障分析与诊断。

采用傅里叶变换或小波分析法就可以从故障信号中提取出高频分量，关于某一信号S在故障期间的突变量ΔS可按如下定义计算：

（2）故障发生时刻的提取(www.xing528.com)

故障发生时刻的认定对故障的准确诊断至关重要。从图4-52所列的故障波形

图4-53 VSC-HVDC系统的故障诊断流程

来看，在故障发生时刻，直流电压有一定突变，因此通过对直流电压信号进行小波分析可以准确认定故障发生的时刻。

（3）故障诊断流程

如果通过前述分析，已经得到直流电压和直流电流的突变量（用Δ表示）、工频分量（用下标1表示）和2倍工频分量（用下标2表示），则基于直流电压和直流电流的VSC-HVDC故障类型诊断流程如图4-53所示。