【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于城市轨道交通牵引供电，尤其涉及一种基于phm的变流器老化状态测试方法及系统。
技术介绍
1、电力电子系统中包含大量电力电子器件，电力电子器件的健康关乎整个系统的健康，也与城市轨道交通系统的持续稳定运营息息相关。电力电子器件的老化程度如果能提前预知，则可以防止其演变为故障，致使大量人力物力进行维修，影响城市轨道正常工作秩序。
2、phm是一种新型兴起的系统状态预测与健康状态管理技术。它可以在系统正常运行时自动完成系统故障检测、预测、隔离与健康，并能够准确及时对故障进行评价、报告、管理。phm包括两方面，分别为预测(prognostics)和健康管理(health management)。phm利用各种传感器即时监测、定期检测，有效获取系统状态信息，利用各种算法评估系统自身健康状态程度，并依据此提供相应维护维修策略。这一技术的有效实施，能有效减少系统维护费用，降低系统运行风险，提高系统可用度，实现运维策略由传统运维方式转换为基于状态维修的维修方式。
3、目前phm研究主要集中于自身部件传感技术、平台建设、模型开发；phm应用主要在关键部件级和设备级的状态检测、故障诊断方面，且功能设计倾向于故障及时诊断排除故障与定位。
4、地铁运维系统中对于突变故障有一定的补救措施，但对于系统目前的老化状态难以估计，仅能靠出场时数据计算预估设备寿命，从而得知设备老化故障可能发生的时间。igbt是变流器中最为容易产生故障的部件。老化故障状态下，功率器件的故障比例高达31％，远高于整流器的其他部件发生故障
5、功率器件处于疲劳损伤状态但未完全丧失功能时，可以称为单个功率器件的亚健康状态；那在系统处于疲劳损伤但未完全丧失功能的状态下，则可以称为系统的亚健康状态。
6、如何高效对运行状态下的变流器进行老化状态检测，有效避免其演变为老化故障致使耗费大量人力物力进行维修、影响城市正常工作秩序，保障城市轨道交通系统的稳定有效运行，是当前城市轨道交通系统可靠性研究的热点。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于phm的变流器老化状态测试方法及系统，以实现能在巡检过程中不拆变流器外在封装，检测变流器的老化状态，排查潜在故障可能性，解决直流系统运行维护过程中难以排查整流器因老化而产生的潜在故障的问题。
2、为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于phm的变流器老化状态测试方法，包括以下步骤：
3、s1、获取预设时间段内变流器的运行数据；
4、s2、根据变流器的运行数据，判断变流器是否出现故障信号，若是，则判定为突发故障状态，结束流程，否则，判定为无突发故障状态，并进入步骤s3；
5、s3、将变流器的运行数据回传，并以马氏距离构建仿真估算老化状态参数，得到变流器老化状态和老化趋势状态；
6、s4、将变流器老化状态和老化趋势与实际检测结果作对比，确定当前状态下变流器的老化趋势，完成对变流器老化状态的测试。
7、进一步地，所述步骤s1具体为：
8、获取预设时间段内变流器直流侧电压及其纹波数据，并将其作为变流器的当前状态特征向量[v,p]，其中，v表示变流器直流侧电压，p表示变流器直流侧电压纹波数据。
9、再进一步地，所述步骤s3包括以下步骤：
10、s301、回传变流器的运行数据，并收集变流器的信息；
11、s302、根据收集的变流器信息，搭建变流器的仿真模型，仿真模拟变流器由健康到故障的老化过程，并在每次仿真模拟变流器的老化程度时，收集变流器的当前状态特征量[v,p]；
12、s303、将收集的若干组变流器的当前状态特征量[v,p]作为当前变流器运行状态参数，结合收集的变流器信息，利用马氏距离计算得到变流器在当前运行状态与健康状态下的偏移量；
13、s304、将偏移量逐一排布，得到变流器老化趋势状态，并根据偏移量，确定变流器的老化状态。
14、再进一步地，所述变流器在当前运行状态与健康状态下的偏移量的表达式如下：
15、
16、其中，dmi表示变流器在当前运行状态与健康状态下的偏移量，α0表示由当前状态特征量[v,p]和随变流器老化所收集的数据组成的特征集中的第一对特征量，αi表示特征集中的第i对特征量，cα表示协方差矩阵。
17、再进一步地，所述变流器老化趋势状态的表达式如下：
18、fii＝1-dmi
19、其中，fii表示变流器老化趋势状态，其数值越大，表示变流器越健康。
20、本专利技术提供了一种基于phm的变流器老化状态测试方法的变流器老化状态测试系统，包括以下步骤：
21、第一处理模块，用于获取预设时间段内变流器的运行数据；
22、第二处理模块，用于根据变流器的运行数据，判断变流器是否出现故障信号，若是，则判定为突发故障状态，结束流程，否则，判定为无突发故障状态，并进入第三处理模块；
23、第三处理模块，用于将变流器的运行数据回传，并以马氏距离构建仿真估算老化状态参数，得到变流器老化状态和老化趋势状态；
24、第四处理模块，用于将变流器老化状态和老化趋势与实际检测结果作对比，确定当前状态下变流器的老化趋势，完成对变流器老化状态的测试。
25、本专利技术的有益效果：
26、(1)本专利技术公开一种基于phm的变流器老化状态测试方法，收集特定时间段内变流器的运行数据；判断是否出现故障信号，若有则变流器判定为突发故障状态；若无故障信号，回传数据至信号处理设备，以马氏距离建立仿真估算老化状态参数，建立变流器老化状态模型和老化趋势模型；将估算结果与检测结果做对比，确定当前状态下变流器处于变流器老化趋势的何种阶段，并给出合理维修建议。根据变流器不同的老化状态用以解决直流系统运行维护过程中难以排查整流器因老化而产生的潜在故障。本专利技术便于检修人员通过集成式监控设备完整了解变流器的状态，提前预知电力电子设备的老化程度，防止其演变为故障致使大量人力物力进行维修，保障变流器正常稳定运行，提高检修人员的检修效率。
27、(2)本专利技术将igbt老化问题扩大至设备整体，绕开设备内部构造需要层层解构的多元分析问题，从设备输出端直接监控内部各个器件的老化状态。
28、(3)本专利技术以变流器基础数据建立仿真模拟整体设备由健康至老化故障的变化曲线，给设备运维人员直观展现设备在正常运行状态下的老化曲线，及目前所处老化曲线的具体位置，为运维人员以不同情况制定相应维修策略提供依据。解决变流器内部老化变化问题难以勘测、难以确认目前系统老化损坏情况的问题，为当前传统运维模式下对老化故障检测手段被动、无有效手段测量老化状态的现状提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于PHM的变流器老化状态测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于PHM的变流器老化状态测试方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
3.根据权利要求1所述的基于PHM的变流器老化状态测试方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于PHM的变流器老化状态测试方法，其特征在于，所述变流器在当前运行状态与健康状态下的偏移量的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的基于PHM的变流器老化状态测试方法，其特征在于，所述变流器老化趋势状态的表达式如下：
6.一种执行权利要求1-5任一所述的基于PHM的变流器老化状态测试方法的变流器老化状态测试系统，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于phm的变流器老化状态测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于phm的变流器老化状态测试方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：
3.根据权利要求1所述的基于phm的变流器老化状态测试方法，其特征在于，所述步骤s3包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于phm的变流器老...
【专利技术属性】
技术研发人员：何晓琼，支启莹，赵鹏程，邱成浩，孟杰，金响，庞亚辉，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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