一种变电站制造技术

本发明专利技术涉及一种变电站

【技术实现步骤摘要】
一种变电站UPS三相逆变电路的断路故障检测及定位方法


[0001]本专利技术属于电力系统变电站故障检测
，具体涉及一种变电站
UPS
三相逆变电路的断路故障检测及定位方法
。

技术介绍

[0002]变电站
UPS
在采用直流应急供电时，需要三相逆变电路来将直流逆变成三相交流以供负载正常运行，三相逆变电路往往采用大功率电子电路来实现直流到交流的逆变
。
[0003]但是，当前大功率电子电路的安全保障技术尚处于被动安全保障技术的初级阶段，采用的修制依据是正常输入输出条件和环境条件下的部件老化规律，并没有考虑非正常因素下的故障情况，具有很大的安全隐患，甚至会给系统造成无法弥补的损失，因而对电子电路进行故障诊断是提高系统可靠性，保证系统安全运行的必然发展趋势
。
[0004]研究表明三相逆变电路的绝大多数故障是由开关管或二极管的短路或断路故障引起的，而短路故障往往会引起很大的短路电流从而转化为断路故障，因此我们研究设计了一种可以检测开关器件和二极管断路故障的检测方法，通过分析故障波形的产生原因，并采用归一化电流法进行故障定位和检测，精确判断是哪只管子出现故障，进而进行定向更换
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变电站
UPS
三相逆变电路的断路故障检测及定位方法
。
[0006]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种变电站
UPS
三相逆变电路的断路故障检测及定位方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
[0008]S1、
在三相逆变电路中，选取功率器件
T1、D1作为研究对象，在
MABLAB
或
Simulink
中进行故障仿真，得到功率器件
T1、D1故障时的仿真波形图；
[0009]S2、
对功率器件
T1的故障波形进行分析；
[0010]S3、
对功率器件
D1的故障波形进行分析；
[0011]S4、
基于步骤
S2、S3
的故障分析，得出三相逆变电路的断路故障检测及定位方法
。
[0012]而且，所述步骤
S2
具体为：
[0013]a)
三相逆变电路中，网侧
a
相电流的正半周期为零原因分析
[0014]T1故障后，逆变器
a
相的开关管和续流二极管的导通和关断情况依据其网侧电流
i
a
的流通方向的不同而区别：
[0015]①
i
a
≥0
时
[0016]当开关管
T1正常工作时，在
i
a
≥0
的半个周期内电流
i
a
的通路由下述两个路径组成：
[0017]a.
在
T1导通
、T2关断时，
i
a
经
T1流通；
[0018]b.
在
T1关断
、T2导通时，
i
a
经
D2流通；
[0019]在情况
①
下开关管
T1参与电流
i
a
的流通，因此当
T1发生故障后，在原本
T1导通
、T2关断的过程中电流
i
a
无法继续流经
T1，故
a
相电流的正半周期为零；
[0020]②
i
a
＜0时
[0021]T1管无故障时在
i
a
＜0的半个周期内，电流
i
a
的通路由下述两个路径组成：
[0022]a.
在
T1导通
、T2关断时，
i
a
经
D1流通；
[0023]b.
在
T1关断
、T2导通时，
i
a
经
T2流通；
[0024]在上述两种情况下，开关管
T1均不参与构成
i
a
所流通的路径，因此
T1管的断路故障在
i
a
＜0时对主回路的实际工作状态没有影响，其工作拓扑不变，故
a
相电流的负半周期仍然正常；
[0025]b)
三相逆变电路中，网侧
V
ao
、V
bo
、V
co
电压畸变的原因分析
[0026]三相逆变电路采用电压闭环的
SVPWM
控制方式，当
T1发生断路故障时，区域
III
和区域
IV
不受影响，因为在这个期间下管
T6导通，
T1不导通，因而并不影响其正常工作，但在区域
V、VI、I、II
内均有
T1管导通的时候，因而
V
ao
、V
bo
、V
co
电压会受到影响，产生畸变；
[0027]由上述工作模式可以看出，当
T1断路时，在部分区域中三相逆变变为两相逆变，
[0028][0029]由
(1)
可得，
[0030]u
ao
＝
u
no
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0031]但是由于三相电压不再对称，因而
u
ao
的值并不等于零，当
a
相不导通时，
a
点与
N
点等效，因而
u
ao
等于
u
no
，也不为零
。
[0032]而且，所述步骤
S3
具体为：
[0033]当
D1故障时由所述仿真波形图可知网侧
a
相电流的负半周期减小，且网侧
V
ao
、V
bo
、V
co
电压发生畸变，二极管在三相逆变电路中起续流的作用，当负载为阻感负载，在开关管进行切换的瞬间，电流的方向不能突变，这就需要与之并联的二极管来续流来防止造成大的电压冲击；
[0034]当
D1故障时且开关管由
T2导通切换为
T1导通时，此时
i
a
＜0，由于负载为阻感负载，电流不能通过
D1来续流，所以会在电感中造成很大的感应电动势，同时
a
相负半周期的电流也会减小
。
[0035]而且，所述步骤...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种变电站
UPS
三相逆变电路的断路故障检测及定位方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
S1、
在三相逆变电路中，选取功率器件
T1、D1作为研究对象，在
MABLAB
或
Simulink
中进行故障仿真，得到功率器件
T1、D1故障时的仿真波形图；
S2、
对功率器件
T1的故障波形进行分析；
S3、
对功率器件
D1的故障波形进行分析；
S4、
基于步骤
S2、S3
的故障分析，得出三相逆变电路的断路故障检测及定位方法
。2.
根据权利要求1所述变电站
UPS
三相逆变电路的断路故障检测及定位方法，其特征在于：所述步骤
S2
具体为：
a)
三相逆变电路中，网侧
a
相电流的正半周期为零原因分析
T1故障后，逆变器
a
相的开关管和续流二极管的导通和关断情况依据其网侧电流
i
a
的流通方向的不同而区别：
①
i
a
≥0
时当开关管
T1正常工作时，在
i
a
≥0
的半个周期内电流
i
a
的通路由下述两个路径组成：
a.
在
T1导通
、T2关断时，
i
a
经
T1流通；
b.
在
T1关断
、T2导通时，
i
a
经
D2流通；在情况
①
下开关管
T1参与电流
i
a
的流通，因此当
T1发生故障后，在原本
T1导通
、T2关断的过程中电流
i
a
无法继续流经
T1，故
a
相电流的正半周期为零；
②
i
a
＜0时
T1管无故障时在
i
a
＜0的半个周期内，电流
i
a
的通路由下述两个路径组成：
a.
在
T1导通
、T2关断时，
i
a
经
D1流通；
b.
在
T1关断
、T2导通时，
i
a
经
T2流通；在上述两种情况下，开关管
T1均不参与构成
i
a
所流通的路径，因此
T1管的断路故障在
i
a
＜0时对主回路的实际工作状态没有影响，其工作拓扑不变，故
a
相电流的负半周期仍然正常；
b)
三相逆变电路中，网侧
V
ao
、V
bo
、V
co
电压畸变的原因分析三相逆变电路采用电压闭环的
SVPWM
控制方式，当
T1发生断路故障时，区域
III
和区域
IV
不受影响，因为在这个期间下管
T6导通，
T1不导通，因而并不影响其正常工作，但在区域
V、VI、I、II
内均有
T1管导通的时候，因而
V
ao
、V
bo
、V
co
电压会受到影响，产生畸变；由上述工作模式可以看出，当
T1断路时，在部分区域中三相逆变变为两相逆变，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：周朝阳，李宏博，张健，刘志涛，田斌宾，田峰，刘东，孙沛川，王小朋，殷震，刘雪飞，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：