CN103439658B - 一种变流器的故障诊断方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变流器的故障诊断方法和系统，系统包括故障信息获取单元、故障信息处理单元和显示单元，方法包括：S1、获取变流器的故障信息；S2、根据故障信息，从故障诊断专家数据库中查找与之匹配的故障诊断信息；S3、显示查找到的故障诊断信息。能够在变流器发生故障时，提供对应的故障诊断信息，对故障进行详细的解释，并给出故障主要的解决思路和解决方法，用户根据上述信息能够排查相关的故障点，及时对变流器进行正确的维修，提高了发电的效率。
Description
技术领域
本发明涉及发电系统，更具体地说，涉及一种变流器的故障诊断方法和系统。
背景技术
当今新型发电方式例如风力发电和太阳能发电的发展迅猛，以风力发电为例，很多国家和地区都建设了大型的并网式风电场，大量风力发电机装设上以后，经过一段时间的运行，其发生故障后的维护与检修就成为不可回避的问题。
作为发电机中的核心部件，变流器的维护所占比重非常大，因此提高变流器的维护效率就显得很重要。变流器的维护通常需要使用变流器的监控软件，现有技术下的监控软件(系统)如图1所示，其具备变流器调试、实时监控参数、实时示波器数据采集、以及故障记录等功能，但现有的监控软件只是起到调试变流器、获取当前变流器相关信息的作用，无法承担故障诊断功能。一旦变流器发生故障，需要现场人员通过监控软件获取数据，并发给厂家人员进行分析，对于稍微复杂一点的问题，就需要厂家派人前往调研诊断，费时费力。
发明内容
本发明针对现有的变流器的监控软件无法承担故障诊断的缺陷，提供一种变流器的故障诊断方法和系统，当变流器发生故障后，返回与之匹配的故障诊 断信息。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：提供一种变流器的故障诊断方法，包括以下步骤：
S01、获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息；
S02、将故障信息、变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案对应存储以构建故障诊断专家数据库，其中，变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息包括以下信息中的一种或多种：各传感器检测到的模拟量输入、根据这些模拟量输入计算的各种数据、输入输出开关量信息、通讯数据信息、以及变流器运行的逻辑信息，而对应的解决方案给出了该故障主要的解决思路和解决方法；
S1、获取变流器的故障信息；
S2、根据获取的故障信息，从故障诊断专家数据库中查找与之匹配的故障诊断信息，所述故障诊断信息包括变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案；
S3、显示查找到的故障诊断信息。
优选地，步骤S01包括以下子步骤：
S011、对变流器进行建模；
S012、仿真验证建立的变流器的模型；
S013、对通过验证的变流器的模型进行故障仿真以获得变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
优选地，步骤S01包括以下子步骤：
S014、对变流器进行实验室故障模拟，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
优选地，步骤S01包括以下子步骤：
S015、监测现场运行的变流器，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
优选地，所述故障诊断信息还包括变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。
提供一种变流器的故障诊断系统，包括：
故障状态信息获取单元，用于获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息；
数据库创建单元，用于将故障信息、变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案对应存储以构建故障诊断专家数据库，其中，变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息包括以下信息中的一种或多种：各传感器检测到的模拟量输入、根据这些模拟量输入计算的各种数据、输入输出开关量信息、通讯数据信息、以及变流器运行的逻辑信息，而对应的解决方案给出了该故障主要的解决思路和解决方法；
故障信息获取单元，用于获取变流器的故障信息；
故障信息处理单元，用于根据获取的故障信息，从故障诊断专家数据库中查找与之匹配的故障诊断信息，所述故障诊断信息包括变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案；
显示单元，用于显示查找到的故障诊断信息。
优选地，所述故障状态信息获取单元包括：
建模模块，用于对变流器进行建模；
模型验证模块，用于仿真验证建立的变流器的模型；
第一故障状态信息获取模块，用于对通过验证的变流器的模型进行故障 仿真以获得变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
优选地，所述故障状态信息获取单元包括：
第二故障状态信息获取模块，用于对变流器进行实验室故障模拟，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息；和/或
第三故障状态信息获取模块，用于监测现场运行的变流器，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
本发明的变流器的故障诊断方法和系统具有以下有益效果：能够在变流器发生故障时，根据变流器产生的故障信息从故障诊断专家数据库中查找与之匹配的故障诊断信息并显示，故障诊断信息中变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息对故障进行了详细的解释，而对应的解决方案给出了该故障主要的解决思路和解决方法，用户根据上述信息能够排查相关的故障点，及时对变流器进行正确的维修，提高了风机发电的效率。
附图说明
图1为现有的变流器的监控系统示意图；
图2为本发明的变流器的故障诊断方法第一实施例的流程图；
图3为本发明的变流器的故障诊断方法第二实施例的流程图
图4为本发明的变流器的故障诊断系统第一实施例的功能框图；
图5为本发明的变流器的故障诊断系统第一实施例的工作流程图；
图6为本发明的变流器的故障诊断系统第二实施例的功能框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的解释说明。
图2为本发明的变流器的故障诊断方法第一实施例的流程图，如图2所示，在本实施例中，本发明的方法包括以下步骤：
S1、获取变流器的故障信息；
S2、根据获取的故障信息，从故障诊断专家数据库中查找与之匹配的故障诊断信息，所述故障诊断信息包括变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案；
S3、显示查找到的故障诊断信息。
现有的监控软件运行在PC上的软件，是用户操作和监控变流器的工具，本发明的方法第一实施例的技术方案可以通过在传统的监控软件上增加故障诊断专家系统功能来实现。一般而言，现有的监控软件可以获得变流器运行时的各种状态信息，状态信息为变流器在某一种工况下的特征信息，状态信息可以包括以下信息中的一种或多种：各传感器检测到的模拟量输入、根据这些模拟量输入计算的各种数据(例如，电压、电流、温度和功率等)、输入输出开关量信息、通讯数据信息、以及变流器运行的逻辑信息等。另外，监控软件也可以获得变流器故障信息，故障信息为变流器发生故障时所产生的信息，故障信息可以包括以下信息中的一种或多种：故障发生时间、故障类型、故障前后的变流器运行数据，以及故障发生时变流器的当前运行数据等。
在本实施例中，监控软件预先存储了故障诊断专家数据库，在故障诊断专家数据库中故障信息和故障诊断信息对应存储。其中，故障诊断信息包括变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案。具体的，可以将故障类型、变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案对应存储。
变流器经过了多年的市场验证，可能出现的各类故障基本上已经出现，且 都有较为详细的原因分析，以及对应的解决方案，这为变流器的故障诊断提供了良好的专家数据库资源。
在建立了故障诊断专家数据库以后，一旦变流器发生故障，在步骤S1中将获取变流器的故障信息。在步骤S2中，根据故障信息，例如故障类型，在故障诊断专家数据库中进行查找，若查找到与之匹配的故障诊断信息，则在步骤S3中显示匹配的故障诊断信息。若未查找到与该故障信息相匹配的故障诊断信息，则显示未查找到故障诊断信息的提示信息。
故障诊断信息中的变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息对故障进行了详细的解释，而对应的解决方案给出了该故障主要的解决思路和解决方法，用户根据上述信息能够及时对变流器进行正确的维修。另外，用户还可以根据结合故障发生前后变流器的运行数据和故障发生时变流器的当前运行数据等信息更进一步了解故障原因。
另外，在本发明的方法的其他实施例中，还可以增加更多人机互动的过程，此时，在步骤S1中，获取变流器的故障信息后显示该故障信息。在步骤S2中若接收到用户输入的指令，例如用户点击显示的故障信息，则根据故障信息从故障诊断专家数据库中查找与之匹配的故障诊断信息。然后在步骤S3中显示查找到的故障诊断信息。通过这些详细的信息引导客户解决变流器当前的故障问题。
图3为本发明的变流器的故障诊断方法第二实施例的流程图，如图3所示，本实施例与在本发明的方法第一实施例的区别在于，本发明的方法还包括以下步骤：
S01、获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息；
S02、将故障信息、变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对 应的解决方案对应存储以构建所述故障诊断专家数据库。
步骤S01中，变流器运行在各个工况下发生故障的状态信息也是可以通过例如模型仿真、实验室实验(实验室模拟)以及现场运行记录等手段来获取。其中，模型仿真指的是通过建模，然后对模型进行故障仿真以得到故障状态信息的方式。实验室模拟指的是通过对真实设备进行的实验室模拟测试，从而得到故障状态信息的方式。
在采用模型仿真的方式时，步骤S01具体包括以下子步骤：S011、对变流器进行建模；S012、仿真验证建立的变流器的模型；S013、对通过验证的变流器的模型进行故障仿真以获得变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
在步骤S011中，通过理论分析获得变流器在发生故障时的状态信息，根据这些信息对变流器进行建模。在步骤S012中，可以通过各种仿真手段获取建立的变流器的模型在发生故障时的状态信息，以对建立的变流器的模型进行验证。步骤S013中对通过验证的变流器的模型进行故障仿真，从而获得变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
在采用实验室模拟的方式时，步骤S01具体包括以下子步骤：S014、对变流器进行实验室故障模拟，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
在采用现场监测的方式时，步骤S01具体包括以下子步骤：S015、监测现场运行的变流器，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
上述三种方式可以单独使用，也可以任意组合使用来获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。例如，考虑到某些故障是无法仿真或者较 难实现仿真，因此，通过实验室模拟和/或监测现场运行的变流器，获取在步骤S011-S013中无法进行故障仿真的故障的状态信息。然后再进入步骤S02，将故障信息、以上述各种方式获得的变流器在各种工况下发生该故障时的所有状态信息以及对应的解决方案对应存储，从而创建了故障诊断专家数据库。
在本发明的方法的其他实施例中，故障诊断信息还包括变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。此时，在步骤S01中，故障诊断信息还可以包括变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。此时，步骤S01中除了获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息以外，还获取变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。在步骤S02中将故障信息、变流器在各种工况下正常运行时的状态信息、变流器在各种工况下发生各类型故障前后的运行数据、变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息以及对应的解决方案对应存储以构建所述故障诊断专家数据库。如此，能够为故障进行更详细的分析，有利于用户对故障的了解，更好地对变流器进行维修。
也可以通过模型仿真、实验室模拟和现场监测的方式中的一种或多种来获取变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。
图4为本发明的变流器的故障诊断系统400第一实施例的功能框图，如图4所示，在本实施例中，本发明的系统400包括：
故障信息获取单元410，用于获取变流器的故障信息；
故障信息处理单元420，用于根据获取的故障信息，从故障诊断专家数 据库中查找与之匹配的故障诊断信息，所述故障诊断信息包括变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案；
显示单元430，用于显示查找到的故障诊断信息。
图5为本发明的变流器的故障诊断系统400第一实施例的工作流程图，如图5所示，当风电发电机发生故障时，产生故障信息，故障信息获取单元410获取该故障信息，故障信息处理单元420根据获取的故障信息，在故障诊断专家数据库中查找与该故障信息匹配的故障诊断信息，故障信息处理单元420判断是否查找到匹配的故障诊断信息，若否则使能显示单元430显示例如“系统当中没有当前故障的故障诊断信息”的提示，若是则使能显示单元430显示查找到的故障诊断信息。
图6为本发明的变流器的故障诊断系统400第二实施例的功能框图，如图6所示，本实施例与本发明的系统400的第一实施例相比，本发明的系统400还包括：
故障状态信息获取单元440，用于获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息；以及
数据库创建单元，用于将故障信息、变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案对应存储以构建所述故障诊断专家数据库。
故障状态信息获取单元440可以通过例如模型仿真、实验室实验(实验室模拟)以及现场运行记录等手段来获取变流器运行在各个工况下发生故障的状态信息。
当采用模型仿真的方式时，故障状态信息获取单元440包括：
建模模块441，用于对变流器进行建模；
模型验证模块442，用于仿真验证建立的变流器的模型；
第一故障状态信息获取模块443，用于对通过验证的变流器的模型进行故障仿真以获得变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
当采用实验室模拟的方式时，故障状态信息获取单元440包括：
第二故障状态信息获取模块444，用于对变流器进行实验室故障模拟，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
当采用现场监测的方式时，故障状态信息获取单元440包括：
第三故障状态信息获取模块445，用于监测现场运行的变流器，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
通过理论分析可以获得变流器正常运行和在发生某些故障时的状态信息，建模模块441根据这些信息对变流器进行建模。模型验证模块442可以通过各种仿真手段获取建立的变流器的模型在发生故障时的状态信息，以对建立的变流器的模型进行验证。第一故障状态信息获取模块443对通过验证的变流器的模型进行故障仿真，从而获得变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
上述三种方式可以单独使用，也可以任意组合使用来获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。例如，由于一些故障是无法仿真或较难仿真，因此，通过第二故障状态信息获取模块444对变流器进行实验室故障模拟，获取采用模型仿真方式无法或较难获取的故障状态信息。和/或通过第三故障状态信息获取模块445监测现场运行的变流器，获取采用模型仿真方式无法或较难获取的故障状态信息。然后，通过数据库创建单元将故障信息、变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息(采用上述三种方式中的一种或多种获取的故障状态信息)以及对应的解决方案对应存储，从而创建了故 障诊断专家数据库。
在本发明的变流器的故障诊断系统400的其他实施例中，故障诊断信息还包括变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。也可以通过模型仿真、实验室模拟和现场监测的方式中的一种或多种来获取变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。也就是说，第一故障状态信息获取模块443、第二故障状态信息获取模块444以及第三故障状态信息获取模块445还可以用来获取变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。
此时，数据库创建单元将故障信息、变流器在各种工况下正常运行时的状态信息、变流器在各种工况下发生各类型故障前后的运行数据、变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息以及对应的解决方案对应存储以构建所述故障诊断专家数据库。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种变流器的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息；
S02、将故障信息、变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案对应存储以构建故障诊断专家数据库，其中，变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息包括以下信息中的一种或多种：各传感器检测到的模拟量输入、根据这些模拟量输入计算的各种数据、输入输出开关量信息、通讯数据信息、以及变流器运行的逻辑信息，而对应的解决方案给出了该故障主要的解决思路和解决方法；
S1、获取变流器的故障信息；
S2、根据获取的故障信息，从故障诊断专家数据库中查找与之匹配的故障诊断信息，所述故障诊断信息包括变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案；
S3、显示查找到的故障诊断信息。
2.根据权利要求1所述的变流器的故障诊断方法，其特征在于，步骤S01包括以下子步骤：
S011、对变流器进行建模；
S012、仿真验证建立的变流器的模型；
S013、对通过验证的变流器的模型进行故障仿真以获得变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
3.根据权利要求1所述的变流器的故障诊断方法，其特征在于，步骤S01包括以下子步骤：
S014、对变流器进行实验室故障模拟，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
4.根据权利要求1所述的变流器的故障诊断方法，其特征在于，步骤S01包括以下子步骤：
S015、监测现场运行的变流器，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
5.根据权利要求1所述的变流器的故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断信息还包括变流器在各种工况下正常运行时的状态信息，以及变流器在各种工况下发生该故障前后的运行数据。
6.一种变流器的故障诊断系统(400)，其特征在于，包括：
故障状态信息获取单元(440)，用于获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息；
数据库创建单元，用于将故障信息、变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案对应存储以构建故障诊断专家数据库，其中，变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息包括以下信息中的一种或多种：各传感器检测到的模拟量输入、根据这些模拟量输入计算的各种数据、输入输出开关量信息、通讯数据信息、以及变流器运行的逻辑信息，而对应的解决方案给出了该故障主要的解决思路和解决方法；
故障信息获取单元(410)，用于获取变流器的故障信息；
故障信息处理单元(420)，用于根据获取的故障信息，从故障诊断专家数据库中查找与之匹配的故障诊断信息，所述故障诊断信息包括变流器在各种工况下发生该故障时的状态信息以及对应的解决方案；
显示单元(430)，用于显示查找到的故障诊断信息。
7.根据权利要求6所述的变流器的故障诊断系统(400)，其特征在于，所述故障状态信息获取单元(440)包括：
建模模块(441)，用于对变流器进行建模；
模型验证模块(442)，用于仿真验证建立的变流器的模型；
第一故障状态信息获取模块(443)，用于对通过验证的变流器的模型进行故障仿真以获得变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
8.根据权利要求6所述的变流器的故障诊断系统(400)，其特征在于，所述故障状态信息获取单元(440)包括：
第二故障状态信息获取模块(444)，用于对变流器进行实验室故障模拟，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息；和/或
第三故障状态信息获取模块(445)，用于监测现场运行的变流器，获取变流器在各种工况下发生各类型故障时的状态信息。
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| CN101499647A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-08-05 | 天津理工大学 | 双核控制的三相可逆变流器故障诊断系统及其工作方法 |
| CN102053211A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-05-11 | 沈阳工业大学 | 风力发电系统变流器装置故障诊断方法 |
| CN103018601A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-04-03 | 江南大学 | 一种风力发电系统中变流器的一级故障诊断方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 变速风力发电机变流器故障诊断方法;于辉等;《可再生能源》;20100630;第28卷(第3期);参见摘要，正文第90页左栏第1段，第91页左栏倒数第2段至右栏倒数第2段，第92页左栏第3节第1段，图3 * |
| 基于小波神经网络的风电变流器故障诊断系统;褚召伟等;《电气技术》;20121231(第9期);第34-37页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103439658A (zh) | 2013-12-11 |
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