3.2 桥臂可靠性模型

MMC桥臂由若干子模块组成，每个桥臂含一定数量的冗余模块，正常运行时，冗余模块同其他模块一样投入运行;任一子模块出现故障，则通过旁路开关将其旁路，此故障模块退出运行，待下次检修时更换;当故障模块数量超过冗余模块个数时，换流阀桥臂故障，产生跳闸信号。

因此MMC换流桥臂的可靠性模型非常适合用k/n ( G)系统模型来描述。k /n ( G)系统指由n个部件组成的系统，当k个或k个以上部件正常工作时，

系统正常工作;当n-k+1个部件故障时，系统故障;在系统故障期间，k-1个正常的部件停止工作，不再发生故障，直到正在修理的部件修理完成，k个正常的部件同时进入工作状态，此时系统才重新进入工作状态。换流阀桥臂可靠性框图如图5所示。

图5桥臂可靠性框图

为简化分析，文中假设桥臂中所有子模块相互独立且服从相同的寿命分布，即为独立同分布元件。每个子模块的可靠度均为R_SM (t)，则子模块的

不可靠度为1一R_SM (t)，根据式(2)可得到桥臂的可靠度为:

式中:n为桥臂中子模块总数;k为不含冗余的桥臂模块数量。

3.3 换流阀可靠性模型

MMC包括6个桥臂，正常运行时，6个桥臂均为正常工作状态，任一个桥臂故障，换流阀进入故障跳闸状态，则整个换流阀的可靠度为6个k/n(G)桥臂构成的可靠性串联系统，换流阀可靠度框图如图6所示。

图6 MMC换流阀可靠性框图

则换流阀的可靠度为:

换流阀的平均无故障时间:

4 苏南UPFC换流阀可靠性分析及优化

4.1 苏南UPFC换流阀可靠性分析

本文以500 kV苏南UPFC换流阀为例，对模块化多电平换流阀可靠性进行分析及优化。500 kV苏南UPFC工程有3个背靠背换流阀，换流阀额定直流电压190 kV，额定容量为250 MV`A,UPFC换流阀子模块额定直流电压为1.6 kV，则每个桥臂不含冗余的子模块个数k约为112个。

子模块各元器件的故障率见表1。失效率λ通常以FIT表示，1FIT定义为10^-9 /h。将元器件故障率代入式(6)可得子模块故障率为8.76 x 10^-3次/a.

表1子模块元器件故障率