变流器故障检测方法和装置、计算机设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种变流器故障检测方法和装置、计算机设备。该变流器故障检测方法包括：确定变流器待测子系统的状态变量；基于状态观测器获得状态变量的预估值向量，状态观测器预先定义了状态变量与预估值向量的映射关系；计算状态变量的预估值向量和对应状态变量的测量值向量的差，得到特征偏差向量；根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位。采用本发明专利技术实施例中的技术方案，能够自动定位出变流器故障的类型，提高变流器故障的分析效率。提高变流器故障的分析效率。提高变流器故障的分析效率。

【技术实现步骤摘要】
变流器故障检测方法和装置、计算机设备


[0001]本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种变流器故障检测方法和装置、计算机设备。

技术介绍

[0002]风力发电机组的变流器在运行过程中，难免会因为异常而报故障。目前，故障报警只能说明变流器的运行出现了问题，无法指出问题的位置和原因，用户需要对故障信息进行分析才能实现故障定位。
[0003]但是，这种经用户参与分析才能实现故障定位的方式，非常依赖于用户的能力和经验。在所有变流器故障类型中，电气、冷却等非控制类故障相对容易分析，而控制类故障(比如电压、电流等故障)往往要涉及到复杂的运行原理，分析难度很大，一般只有业内专家才能较快的分析出结论。然而，绝大多数运维人员还远远达不到专家级别。这就导致故障分析效率低下，故障停机时间很长，影响整机发电量，损害客户利益。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种变流器故障检测方法和装置、计算机设备，能够自动定位出变流器故障的类型，提高变流器故障的分析效率。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种变流器故障检测方法，变流器故障检测方法包括：
[0006]确定变流器待测子系统的状态变量；
[0007]基于状态观测器获得状态变量的预估值向量，状态观测器预先定义了状态变量与预估值向量的映射关系；
[0008]计算状态变量的预估值向量和对应状态变量的测量值向量之间的差，得到特征偏差向量；
[0009]根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位。
[0010]在第一方面的一种可能的实施方式中，映射关系为：
[0011][0012]y＝Cx
[0013]或者，映射关系为：
[0014][0015]y＝Cx
[0016]其中，A为状态矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，K为反馈增益矩阵，x为状态变量，y为预估值向量，u为输入变量。
[0017]在第一方面的一种可能的实施方式中，特征偏差向量的表达式为[ra rb rc]T
，根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位的步骤，包括：若特征偏差向量中至少一个元素的值不等于0，则确定待测子系统发生内部故障，其中，若ra≠0，rb＝0，rc≠0，则确定待
测子系统发生a相支路故障；若ra≠0，rb≠0，rc＝0，则确定待测子系统发生b相支路故障；若ra＝0，rb≠0，rc≠0，则确定待测子系统发生c相支路故障；若ra≠0，rb≠0，rc≠0，则确定直流母线电压传感器发生故障或者三相支路中至少两相支路同时发生故障。
[0018]在第一方面的一种可能的实施方式中，待测子系统为网侧子系统，状态变量为网侧电流，状态观测器的输入变量为网侧电压的测量值以及网侧逆变器输出电压的测量值。
[0019]在第一方面的一种可能的实施方式中，特征偏差向量的表达式为[ra rb rc]T
，根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位的步骤，包括：若ra＝0，rb＝0，rc＝0，则确定网侧子系统发生外部故障，其中，若网侧电压的当前值超出极限阈值，则确定网侧电压发生值超限故障；若网侧电压的滤除基波以后的谐波幅值超出极限谐波幅值，则确定网侧电压发生谐波超限故障；若网侧电压的当前时刻和上一时刻之间的相位差超出预设相位差范围，则确定网侧电压发生相位突变故障；若网侧电压的当前频率超出预设频率范围，则确定网侧电压发生频率超限故障；若网侧功率和机侧功率的差值的绝对值大于预设阈值，则确定直流母线电压发生故障；若网侧电压和直流母线电压均正常，则确定网侧PWM信号发生故障。
[0020]在第一方面的一种可能的实施方式中，待测子系统为机侧子系统，状态变量为机侧三相电流；状态观测器的输入变量为发电机发电势的测量值以及机侧逆变器输出电压的测量值。
[0021]在第一方面的一种可能的实施方式中，特征偏差向量的表达式为[ra rb rc]T
，根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位的步骤，包括：若ra＝0，rb＝0，rc＝0，则确定机侧子系统发生外部故障，其中，若机侧电压的当前值超出极限阈值，则确定机侧电压发生值超限故障；若机侧电压的滤除基波以后的谐波幅值超出极限谐波幅值，则确定机侧电压发生谐波超限故障；若机侧电压的当前时刻和上一时刻之间的相位差超出预设相位差范围，则确定机侧电压发生相位突变故障；若机侧电压的当前频率超出预设频率范围，则确定机侧电压发生频率超限故障；若网侧功率和机侧功率的差值的绝对值大于预设阈值，则确定直流母线电压发生故障；若机侧电压和直流母线电压均正常，则确定机侧PWM信号发生故障。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供一种变流器故障检测装置，变流器故障检测装置包括：
[0023]状态变量确定模块，用于确定变流器待测子系统的状态变量；
[0024]预估值向量计算模块，用于基于状态观测器获得状态变量的预估值向量，状态观测器预先定义了状态变量与预估值向量的映射关系；
[0025]特征偏差向量计算模块，用于计算状态变量的预估值向量和对应状态变量的测量值向量的差，得到特征偏差向量；
[0026]故障定位模块，用于根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位。
[0027]在第二方面的一种可能的实施方式中，该变流器故障检测装置设置在风力发电机组的变流器控制器中。
[0028]第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机设备，其上存储有程序，其中，程序被处理器执行时实现如上所述的变流器故障检测方法。
[0029]如上所述，本专利技术实施例将状态变量的预估值向量和对应测量值向量的差值作为
特征偏差向量，用来表征和量化因子系统故障而引起的信号波动，从而实现对变流器的故障定位。
[0030]与现有技术中的需要用户参与分析才能实现故障定位的方式相比，本专利技术实施例不需要依赖用户的能力和经验，而是可以通过状态观测器得到状态变量的预估值，并利用状态变量的预估值和对应状态变量的状态变量的测量值相减得到的特征偏差向量表征和量化因子系统故障而引起的信号波动，从而自动定位出子系统故障的类型，能提高变流器故障的分析效率。
附图说明
[0031]从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
[0032]图1为本专利技术实施例提供的变流器故障检测方法的流程示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的基于闭环控制的状态观测器的结构示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例涉及的风力发电机组变流器的结构拓扑示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例提供的网侧子系统的信号传递示意图；
[0036]图5为本专利技术实施例提供的基于网侧子系统的故障诊断的逻辑框图；
[0037]图6为本专利技术实施例提供的机侧子系统的信号传递示意图；
[0038]图7为本专利技术实施例提供的基于机侧子系统的故障诊断的逻辑框图；
[0039]图8为本专利技术实施例提供的变流器故障检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器故障检测方法，其特征在于，包括：确定变流器待测子系统的状态变量；基于状态观测器获得所述状态变量的预估值向量，所述状态观测器预先定义了所述状态变量与预估值向量的映射关系；计算所述状态变量的预估值向量和对应状态变量的测量值向量之间的差，得到特征偏差向量；根据所述特征偏差向量对所述待测子系统进行故障定位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射关系为：y＝Cx或者，所述映射关系为：y＝Cx其中，A为状态矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，K为反馈增益矩阵，x为状态变量，y为预估值向量，u为输入变量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征偏差向量的表达式为[ra rb rc]
T
，所述根据所述特征偏差向量对所述待测子系统进行故障定位的步骤，包括：若所述特征偏差向量中至少一个元素的值不等于0，则确定所述待测子系统发生内部故障，其中，若ra≠0，rb＝0，rc≠0，则确定所述待测子系统发生a相支路故障；若ra≠0，rb≠0，rc＝0，则确定所述待测子系统发生b相支路故障；若ra＝0，rb≠0，rc≠0，则确定所述待测子系统发生c相支路故障；若ra≠0，rb≠0，rc≠0，则确定直流母线电压传感器发生故障或者三相支路中至少两相支路同时发生故障。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测子系统为网侧子系统，所述状态变量为网侧电流，所述状态观测器的输入变量为网侧电压的测量值以及网侧逆变器输出电压的测量值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述特征偏差向量的表达式为[ra rb rc]
T
，所述根据所述特征偏差向量对所述待测子系统进行故障定位的步骤，包括：若ra＝0，rb＝0，rc＝0，则确定所述网侧子系统发生外部故障，其中，若网侧电压的当前值超出极限阈值，则确定网侧电压发生值超限故障；若网侧电压的滤除基波以后的谐波幅值超出极限谐波幅值，则确定网侧电压发生谐波超限故障；若网侧电压的当前时刻和上一时刻之间的相位差超出预设相位差范围，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，刘利，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：