一种换流阀功率模块的故障监测方法、系统、设备和介质技术方案

本发明专利技术公开了一种换流阀功率模块的故障监测方法、系统、设备和介质，其方法当接收到监测指令时，获取换流阀功率模块的混合电磁辐射信号值，并构建混合电磁辐射信号值分解模型，采用混合电磁辐射信号值分解模型将混合电磁辐射信号值分解为多个电磁辐射信号值，对电磁辐射信号值进行快速傅里叶变换，生成频域谱图，并从频域谱图中选取最大的电磁辐射幅值作为特征参考量，采用特征参考量与多个预设的标准特征值，确定功率器件对应的劣化值，根据劣化值与预设的标准状态值的比较结果，判断功率器件是否发生故障。解决了现在换流阀功率模块故障监测，需接入相应的检测电路，增加了换流阀功率模块所在系统的潜在故障点，降低了系统的可靠性的技术问题。的可靠性的技术问题。的可靠性的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种换流阀功率模块的故障监测方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术涉及继电保护
，尤其涉及一种换流阀功率模块的故障监测方法、系统、设备和介质。

技术介绍

[0002]现有换流阀功率模块的状态劣化监测通常是通过采集子模块的导通电压、门极电压和门极电流等电学参数对功率器件的劣化状态进行表征和评估。但在采集与器件相应的电压、电流等电学参数时，需要在换流阀功率模块中接入相应的检测电路，增加了换流阀功率模块所在系统的潜在故障点，降低了换流阀功率模块所在系统的可靠性。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种换流阀功率模块的故障监测方法、系统、设备和介质，解决了现有换流阀功率模块的状态劣化监测通过采集模块采集与器件相关的电学参数，需要在换流阀功率模块中接入相应的检测电路，增加了换流阀功率模块所在系统的潜在故障点，降低了换流阀功率模块所在系统的可靠性的技术问题。
[0004]本专利技术第一方面提供的一种换流阀功率模块的故障监测方法，应用于换流阀功率模块，所述换流阀功率模块包括多个电性连接的功率器件，包括：当接收到监测指令时，获取所述换流阀功率模块的混合电磁辐射信号值，并构建混合电磁辐射信号值分解模型；采用所述混合电磁辐射信号值分解模型，将所述混合电磁辐射信号值分解为各个所述功率器件对应的电磁辐射信号值；对所述电磁辐射信号值进行快速傅里叶变换，生成频域谱图，并从所述频域谱图选取最大的电磁辐射幅值作为特征参考量；采用所述特征参考量与多个预设的标准特征值，确定所述功率器件对应的劣化值；判断所述劣化值是否大于或等于预设的标准状态值；若所述劣化值大于或等于所述标准状态值，则判定所述功率器件发生故障。
[0005]可选地，所述混合电磁辐射信号值分解模型包括角度模型、距离模型和电磁辐射信号值提取模型，所述采用所述混合电磁辐射信号值分解模型，将所述混合电磁辐射信号值分解为各个所述功率器件对应的电磁辐射信号值的步骤，包括：将所述混合电磁辐射信号值代入到所述角度模型中，计算输出各个所述功率器件的角度值、来波角度特征量和来波距离特征量；将所述来波角度特征量、所述来波距离特征量和所述混合电磁辐射信号值代入到所述距离模型中，计算输出各个所述功率器件的距离值；将所述角度值、所述距离值和所述混合电磁辐射信号值代入到所述电磁辐射信号值提取模型中，生成各个所述功率器件对应电磁辐射信号值。
[0006]可选地，所述电磁辐射信号值提取模型具体为：；；；；；；；；其中，为第m个传感器接收的混合电磁辐射信号值，为第n个功率器件发出的电磁辐射信号值，为高斯噪声值，为电磁辐射波形长，为距离值，为第n个功率器件的电磁辐射信号值到传感阵列中第m个传感器和阵列中间位置第0个传感器的时延，为传感阵列中各个环线传感器之间的距离，为角度值，为来波角度特征量，为来波距离特征量，为各个功率器件的电磁辐射信号值，为2M+1个传感器接收的混合电磁辐射信号值，为功率器件数量值，为接收混合电磁辐射信号值的时刻，为传感器数量值，为传感器的编号，为接收混合电磁辐射信号值的数量值，为系数矩阵，为矩阵的第1列矩阵，为矩阵的第2列矩阵，为矩阵的第列矩阵，为虚数单位，为矩阵空间，为电磁辐射信号值的数量值。
[0007]可选地，所述角度模型具体为：；；；；
；；；；；；；；；；；其中，J为特征矩阵，为矩阵的共轭转置，为最大似然估计矩阵，为矩阵的期望，为自然对数，为最大似然估计矩阵的特征量，为来波角度特征值，为最大似然估计矩阵的特征值组成的对角阵，为和的关联矩阵，为R的特征向量组成的矩阵，为R的第一特征值，为R的第特征值，为编号
‑
到
‑
1传感器接收的混合电磁辐射信号值组成转向矩阵，为编号1到传感器接收的混合电磁辐射信号值组成转向矩阵，为编号1到传感器的数量值，为信号子空间特征矩阵，为信号子空间特征矩阵前行元素组成的矩阵，为信号子空间特征矩阵后行元素组成的矩阵，为信号子空间特征矩阵第1行第1列单元元素，为信号子空间特征矩阵第1行第列单元
元素，为信号子空间特征矩阵第行第列单元元素，为信号子空间特征矩阵第行第1列单元元素，为信号子空间特征矩阵第行第列单元元素，为信号子空间特征矩阵第行第1列单元元素，为信号子空间特征矩阵第行第列单元元素，为元素处于矩阵的行数，为元素处于矩阵的列数,为中间矩阵。
[0008]可选地，所述距离模型具体为：；其中，为来波距离特征值，为功率器件数量值，为功率器件的编号。
[0009]可选地，所述标准特征值包括第一标准特征值和第二标准特征值，所述采用所述特征参考量与多个预设的标准特征值，确定所述功率器件对应的劣化值的步骤，包括：将所述特征参考量与所述第一标准特征值进行作差处理，生成第一差值；计算所述第一差值的第一绝对值；将所述第一绝对值与所述第二标准特征值进行比值处理，得到比值结果作为所述功率器件对应的劣化值。
[0010]可选地，还包括：若所述劣化值小于所述标准状态值，则判定所述功率器件正常；判断各个所述功率器件是否正常；若各个所述功率器件正常，则跳转执行所述获取所述换流阀功率模块的混合电磁辐射信号值，并构建混合电磁辐射信号值分解模型的步骤。
[0011]本专利技术第二方面提供的一种换流阀功率模块的故障监测系统，应用于换流阀功率模块，所述换流阀功率模块包括多个电性连接的功率器件，包括：监测指令获取模块，用于当接收到监测指令时，获取所述换流阀功率模块的混合电磁辐射信号值，并构建混合电磁辐射信号值分解模型；电磁辐射信号值获取模块，用于采用所述混合电磁辐射信号值分解模型，将所述混合电磁辐射信号值分解为各个所述功率器件对应的电磁辐射信号值；计算分析模块，用于对所述电磁辐射信号值进行快速傅里叶变换，生成频域谱图，并从所述频域谱图选取最大的电磁辐射幅值作为特征参考量；劣化值获取模块，用于采用所述特征参考量与多个预设的标准特征值，确定所述功率器件对应的劣化值；判断分析模块，用于判断所述劣化值是否大于预设的标准状态值；若所述劣化值小于或等于所述标准状态值，则判定所述功率器件发生故障。
[0012]本专利技术第三方面提供的一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述任一项所述的换流阀功率模块的故障监测方法的步骤。
[0013]本专利技术第四方面提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项所述的换流阀功率模块的故障监测方法。
[0014]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：当接收到监测指令时，通过均匀线性排列的环形传感阵列采集换流阀功率模块的混合电磁辐射信号值，并构建混合电磁辐射信号值分解模型，采用混合电磁辐射信号值分解模型对混合电磁辐射信号进行定位分解，得到换流阀功率模块中各个功率器件的电磁辐射信号值，对各个电磁辐射信号值进行快速傅里叶变换，生成电磁辐射信号值的频域谱图，从频域谱图选取最大的电磁辐射幅值作为特征参考量，根据特征参考量和多个预设的标准特征值，确定功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换流阀功率模块的故障监测方法，其特征在于，应用于换流阀功率模块，所述换流阀功率模块包括多个电性连接的功率器件，包括：当接收到监测指令时，获取所述换流阀功率模块的混合电磁辐射信号值，并构建混合电磁辐射信号值分解模型；采用所述混合电磁辐射信号值分解模型，将所述混合电磁辐射信号值分解为各个所述功率器件对应的电磁辐射信号值；对所述电磁辐射信号值进行快速傅里叶变换，生成频域谱图，并从所述频域谱图选取最大的电磁辐射幅值作为特征参考量；采用所述特征参考量与多个预设的标准特征值，确定所述功率器件对应的劣化值；判断所述劣化值是否大于或等于预设的标准状态值；若所述劣化值大于或等于所述标准状态值，则判定所述功率器件发生故障。2.根据权利要求1所述的换流阀功率模块的故障监测方法，其特征在于，所述混合电磁辐射信号值分解模型包括角度模型、距离模型和电磁辐射信号值提取模型，所述采用所述混合电磁辐射信号值分解模型，将所述混合电磁辐射信号值分解为各个所述功率器件对应的电磁辐射信号值的步骤，包括：将所述混合电磁辐射信号值代入到所述角度模型中，计算输出各个所述功率器件的角度值、来波角度特征量和来波距离特征量；将所述来波角度特征量、所述来波距离特征量和所述混合电磁辐射信号值代入到所述距离模型中，计算输出各个所述功率器件的距离值；将所述角度值、所述距离值和所述混合电磁辐射信号值代入到所述电磁辐射信号值提取模型中，生成各个所述功率器件对应电磁辐射信号值。3.根据权利要求2所述的换流阀功率模块的故障监测方法，其特征在于，所述电磁辐射信号值提取模型具体为：；；；；；；；
；其中，为第m个传感器接收的混合电磁辐射信号值，为第n个功率器件发出的电磁辐射信号值，为高斯噪声值，为电磁辐射波形长，为距离值，为第n个功率器件的电磁辐射信号值到传感阵列中第m个传感器和阵列中间位置第0个传感器的时延，为传感阵列中各个环线传感器之间的距离，为角度值，为来波角度特征量，为来波距离特征量，为各个功率器件的电磁辐射信号值，为2M+1个传感器接收的混合电磁辐射信号值，为功率器件数量值，为接收混合电磁辐射信号值的时刻，为传感器数量值，为传感器的编号，为接收混合电磁辐射信号值的数量值，为系数矩阵，为矩阵的第1列矩阵，为矩阵的第2列矩阵，为矩阵的第列矩阵，为虚数单位，为矩阵空间，为电磁辐射信号值的数量值。4.根据权利要求2所述的换流阀功率模块的故障监测方法，其特征在于，所述角度模型具体为：；；；；；；；；；；
；；；；；其中，J为特征矩阵，为矩阵的共轭转置，为最大似然估计矩阵，为矩阵的期望，为自然对数，为最大似然估计矩阵的特征量，为来波角度特征值，为最大似然估计矩阵的特征值组成的对角阵，为和的关联矩阵，为R的特征向量组成的矩阵，为R的第一特征值，为R的第特征值，为编号
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到
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1传感器接收的混合电磁辐射信号值组成转向矩阵，为编...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文博，谭涛亮，关喜升，唐晓军，颜永光，唐建东，潘坤年，关震东，张丹，许云程，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司阳江供电局，
类型：发明
国别省市：