一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法，包括以下步骤：采集、处理励磁系统功率单元的原始信号；对励磁电压信号波头面积进行计算；把每个波头面积与特征值C比较，特征值C取励磁调节器处于“切除”工作状态时其波头面积的1/2，如果所有波头面积大于等于特征值C，则无故障，系统正常运行；如果某波头面积小于特征值C，则判断有故障；根据不同故障波形特征实现故障类型判断；根据故障时段编号，实现故障定位；根据诊断结果进行故障报警。本发明专利技术把故障波形面积作为故障特征量，将波形面积与特征值做比较判断有无故障，再根据故障波形特征和时段编号进行故障点定位，具有故障诊断高实时性、准确性和较强的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法
本专利技术涉及同步发电机故障诊断领域，主要是一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法。
技术介绍
随着我国电力系统的快速发展，电力网呈现出电压高、系统复杂和机组容量大的现状。其中，大容量发电机组的稳定运行对整个电力系统安全稳定极为重要。励磁系统是同步发电机稳定运行的核心要素之一，在励磁系统励磁功率单元中晶闸管的正常工况，对励磁系统的稳定运行起着至关重要的作用。当前，对于励磁系统功率单元的故障诊断方法，主要从两个方面进行诊断，一方面是通过建立数学模型，另一方面是基于人工智能方法进行故障诊断。数学模型因故障类型的不同而不同且建立过程复杂，人工智能方法对故障用于模型训练的数据量要求较大，并且故障诊断的准确率由训练模型而定，存在故障误报的风险。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种故障诊断准确率高、实时性高、抗干扰能力强的励磁功率单元在线故障诊断方法。本专利技术提供的一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法，包括以下步骤：S1：采集励磁系统功率单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：采集励磁系统功率单元的原始信号；/nS2：对原始信号进行同步时窗采样和转换处理；/nS3：对励磁电压信号波头面积进行计算；/nS4：把每个波头面积与特征值C比较，特征值C取励磁调节器处于“切除”工作状态时其波头面积的1/2，如果所有波头面积大于等于特征值C，则无故障，系统正常运行；/nS5：如果某波头面积小于特征值C，则判断有故障；/nS6：根据不同故障波形特征实现故障类型判断；/nS7：根据故障时段编号，实现故障定位；/nS8：根据诊断结果进行故障报警。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集励磁系统功率单元的原始信号；
S2：对原始信号进行同步时窗采样和转换处理；
S3：对励磁电压信号波头面积进行计算；
S4：把每个波头面积与特征值C比较，特征值C取励磁调节器处于“切除”工作状态时其波头面积的1/2，如果所有波头面积大于等于特征值C，则无故障，系统正常运行；
S5：如果某波头面积小于特征值C，则判断有故障；
S6：根据不同故障波形特征实现故障类型判断；
S7：根据故障时段编号，实现故障定位；
S8：根据诊断结果进行故障报警。


2.根据权利要求1所述的一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法，其特征在于，所述励磁系统功率单元的原始信号的采集是通过使用励磁装置原有的霍尔型励磁电压、电流传感器检测脉动励磁电压、电流。


3.根据权利要求1所述的一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法，其特征在于，所述原始信号的采集选取功率单元晶闸管元件的触发信号作为同步源完成同步采样，即同步时窗采样，以此实现采样信号与被测信号的完全同步，采样时序和晶闸管导通时序完全一致。


4.根据权利要求1所述的一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法，其特征在于，在工频交流电周期为Tc时，所述步骤S3中的励磁电压信号波头面积计算步骤如下：
S31：整周期采样，在Tc时间内采样128(27)个数据点；考虑到电网频率波动，每工频周期检测一次Tc并动态修正采样时间间隔Δt，采样时间间隔Δt计算公式为Δt＝Tc/128ms；
S32：晶闸管VT1触发脉冲触发晶闸管，同时启动AD采样，对应晶闸管导通顺序为VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6；六个晶闸管导通时段分别以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ表示，即时段编号；将VT1导通时段Ⅰ采集的数据，记作数据集SVT1，以此类推，将VTn导通时段采集的数据，记作数据集SVTn，其中n属于1-6,每个数据集所对应的波形被称作波头；
S33：利用数据集SVTn内的数据和采样间隔时间Δt，计算出不同晶闸管导通所对应波头的波形面积，由公式表示为：式中f(k)表示每导通时段的第k个采样数据，k＝1,2...21(因每导通时段采样数据个数为128/6≈21)，ΔSn表示第n个波头的面积，其中n属于1-6。


5.根据权利要求1所述的一种新型同步时窗励磁功率单元在线故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S6中的根据不同故障波形特征实现故障类型判断的具体过程如下：
S61：第一类故障，单个晶闸管发生断路故障；若晶闸管VT1发生断路故障时，对应波头时段Ⅰ、Ⅱ，励磁输出电压Ud两个波头异常，其中时段Ⅰ的励磁电压波头面积与正常波头面积相差较大，时段Ⅱ的波头面积小于特征值C；由于晶闸管VT1断路，则与晶闸管VT1连接桥臂不导通，为维持电流不瞬时突变，剩下两桥臂正常导通；以此类推，其他桥臂单个晶闸管断路故障的故障特征类似；
S62：第二类故障，相邻编号的两个晶闸管断路故障；若晶闸管VT1、VT2发生断路故障，励磁输出电压Ud三个波头异常，对应波头时段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中时段Ⅲ的励磁电压波形面积小于特征值C，晶闸管VT1断路的两个异常波头与S61中的故障波形及其故障判断方法类似，晶闸管VT2断路额外影响了晶闸管在时段Ⅲ的导通，时段Ⅰ、Ⅱ的励磁电压波头面积与正常波头面积相差较大，时段Ⅲ的波形面积小于特征值C；为维持电流不瞬时突变，剩余桥臂晶闸管正常导通；
S63：第三类故障，同半桥不同桥臂的两个晶闸管断路；若晶闸管VT1、VT3发生断路故障，励磁电压缺失四个波头，对应波头时段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，其中时段Ⅰ、Ⅳ的励磁电压波形面积与正常波形面积相差较大，时段Ⅱ、Ⅲ的励磁电压波形面积小于特征值C；晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，王志盛，刘政，石鑫，刘沛均，邹亚琴，兰紫君，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50