CN113109688A - 一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，方法如下：对励磁功率单元各支路的实际电流进行采样，通过各支路的实际电流求得1号励磁功率单元所对应支路的参考电流，计算1号励磁功率单元各相误差电流，对1号励磁功率单元各相误差电流、实际电流绝对值、参考电流绝对值和实际电流分别进行求均值处理，计算各相故障定位变量，辅助故障定位，辅助变量，故障检测变量及辅助故障检测变量，比较故障检测变量是否大于其对应的阈值，或辅助故障检测变量是否大于其对应的阈值，以此来判断是否发生了故障。本发明诊断方法通过查询第一故障定位表或第二故障定位表进行故障定位，该诊断方法能够实现精准定位。

Description

一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法

技术领域

本发明涉及涉及故障诊断技术领域，具体是一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法。

背景技术

励磁系统是电励磁同步电机的核心控制设备，其运行性能与功率单元的可靠性密切相关，优良的励磁功率单元能够提高励磁系统的安全性和可靠性，从而提高整个同步电机组的安全稳定运行水平。随着大容量同步调相机组已越来越广泛地应用在电网系统中，为了提高励磁系统的可靠性，增加励磁系统的输出容量，功率单元一般采用双桥或多桥并联的运行方式。

在双桥并联运行的励磁系统中，功率单元故障包括晶闸管短路故障和开路故障，而晶闸管开路故障是最常见的故障，传统的故障诊断方法诊断定位方式繁琐，且定位的过程中误差较大，影响故障诊断的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，通过查询第一故障定位表对故障检测变量或辅助故障检测变量检测出的故障进行故障定位，通过第二故障定位表对辅助故障检测变量检测出的故障进行故障定位，该诊断方法能够实现精准定位，通过查表的方式进行故障定位，方便快捷，定位效率高。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，所述诊断方法包括如下步骤：

S1：对励磁功率单元各支路的实际电流进行采样，通过各支路的实际电流求得1号励磁功率单元各相参考电流；

S2：计算1号励磁功率单元各相误差电流；

S3：对1号励磁功率单元各相误差电流、实际电流绝对值、参考电流绝对值和实际电流分别进行求均值处理；

S4：计算各相故障定位变量L_a、L_b、L_c，辅助故障定位变量l_a、l_b、l_c，辅助变量a_a、a_b、a_c，故障检测变量D及辅助故障检测变量d₁、d₂；

S5：比较故障检测变量D是否大于其对应的阈值D_f，或辅助故障检测变量d₁、d₂是否大于其对应的阈值d_1f、d_2f，通过下式判断是否发生了故障：

D＞D_f or d₁＞d_1f or d₂＞d_2f

若满足上式，则判断发生了故障；

S6：计算故障定位标志、辅助故障定位标志和辅助标志；

通过故障定位标志结合辅助故障定位标志制成第一故障定位表，通过辅助标志制成第二故障定位表，通过查询第一故障定位表或第二故障定位表对故障进行精确定位；

通过故障检测变量D或辅助故障检测变量d₁检测出的故障通过查询第一故障定位表进行故障定位，通过辅助故障检测变量d₂检测出的故障通过查询第二故障定位表进行故障定位。

本发明的有益效果：

1、本发明诊断方法通过查询第一故障定位表对故障检测变量或辅助故障检测变量检测出的故障进行故障定位，通过查询第二故障定位表对辅助故障检测变量检测出的故障进行故障定位，该诊断方法能够实现精准定位：

2、本发明诊断方法通过查表的方式进行故障定位，方便快捷，定位效率高。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明同步调相机双桥并联励磁功率单元结构示意图；

图2是本发明故障诊断流程图；

图3是本发明T₁₁及T₁₄开路故障前后1号励磁功率单元三相电流仿真图；

图4是本发明T₁₁及T₁₄开路故障前后2号励磁功率单元三相电流仿真图；

图5是本发明T₁₁及T₁₄开路故障前后故障检测变量和辅助故障检测变量仿真图；

图6是本发明T₁₁及T₁₄开路故障前后各相定位变量仿真图；

图7是本发明T₁₁及T₁₄开路故障前后各相辅助定位变量仿真图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例针对的对象为同步调相机双桥并联励磁功率单元，如图1所示，图中，T₁₁～T₁₆为1号励磁功率单元中各个晶闸管标号，T₂₁～T₂₆为2号励磁功率单元各个晶闸管标号，设定T₁₁在5s发生故障，T₁₄在5.1s发生故障，即在5.1s后T₁₄和T₁₁均发生故障。

一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，如图2所示，诊断方法包括如下步骤：

S1：对双桥并联励磁功率单元各支路的实际电流进行采样，通过各支路的实际电流求得1号励磁功率单元各相参考电流，参考电流的计算公式如下：

其中，i_n1为1号励磁功率单元各相实际电流，i_n2为2号励磁功率单元各相实际电流，

为1号励磁功率单元各相参考电流。

S2：计算1号励磁功率单元各相误差电流，公式如下：

其中，i_en1为1号励磁功率单元各相误差电流。

在5s之前，误差电流接近于0，当T₁₁故障发生后，误差电流发生大幅度改变。

对1号励磁功率单元各相误差电流、实际电流绝对值、参考电流绝对值和实际电流分别进行求均值处理，公式如下：

其中，T为整流桥输入电压的周期。

S4：计算各相故障定位变量L_a、L_b、L_c，辅助故障定位变量l_a、l_b、l_c，辅助变量a_a、a_b、a_c，故障检测变量D及辅助故障检测变量d₁、d₂，计算公式如下：

D＝|L_a|+|L_b|+|L_c|

d₁＝|l_a+l_b+l_c-3|

d₂＝|a_a|+|a_b|+|a_c|

当T₁₁故障后，L_a由健康情况下的0变为1，l_a由健康情况下的1变为0.5，L_b＝Lc＝0不变，l_b＝l_c＝1不变，当T₁₄同时发生故障后，L_a的数值发生震荡，即该值失效，l_a变为0，L_b＝Lc＝0不变，l_b＝l_c＝1不变。

S5：比较故障检测变量D是否大于其对应的阈值D_f，或辅助故障检测变量d₁、d₂是否大于其对应的阈值d_1f、d_2f，通过下式判断是否发生了故障：

D＞D_f or d₁＞d_1f or d₂＞d_2f

若满足上式，则判断发生了故障。

当T₁₁发生故障后，D由健康情况下的0变为1，超过阈值D_f，故可检测出故障的发生，当T₁₁和T₁₄同时发生故障后，D的数值发生震荡，即该值失效，d₁由健康情况下的0变为1，超过阈值d_1f，故可检测出故障的发生。

S6：计算故障定位标志、辅助故障定位标志和辅助标志

故障定位标志F_a、F_b、F_c，计算公式如下：

其中，L_f1、L_f2为故障定位变量阈值。

值辅助故障定位标志f_a、f_b、f_c，计算公式如下：

其中，l_f1、l_f2为辅助故障定位变量阈值。

辅助标志A_a、A_b、A_c，计算公式如下:

其中，a_f为辅助变量阈值。

通过故障定位标志F_a、F_b、F_c结合辅助故障定位标志f_a、f_b、f_c制成第一故障定位表，如表1所示，通过辅助标志A_a、A_b、A_c制成第二故障定位表，如表2所示，通过第一故障定位表或第二故障定位表对故障进行精确定位。

其中，通过故障检测变量D或辅助故障检测变量d₁检测出的故障通过查询第一故障定位表进行故障定位，通过辅助故障检测变量d₂检测出的故障通过查询第二故障定位表进行故障定位。

表1

其中，×代表该变量数值产生波动，即该变量失效。

表2

T₁₁单独发生故障及T₁₁和T₁₄同时发生故障均可通过故障检测变量D或辅助故障检测变量d₁检测出，故可通过查询表1进行故障定位，当T₁₁发生故障后，故障定位标志变为：F_a＝2，F_b＝0，F_c＝0，f_a＝-1，f_b＝0，f_c＝0，查询表1可得为T₁₁发生故障，当T₁₁和T₁₄同时发生故障后，故障定位标志变为：F_a＝×，F_b＝0，F_c＝0，f_a＝-2，f_b＝0，f_c＝0，查询表1可得为T₁₁和T₁₄同时发生故障。

T₁₁、T₁₄故障前后1、2号励磁功率单元三相电流仿真结果，如图3所示，T₁₁、T₁₄故障前后故障检测变量以及辅助故障检测变量的仿真结果，如图4所示，从图中可以看出，发生晶闸管开路故障后，三相电流将会发生变化，T₁₁故障后，故障检测变量D由0变为1。

T₁₁和T₁₄同时发生故障后，由于1号励磁功率单元a相无电流，故障指标D失效，此时辅助故障检测变量变为1，故根据故障检测变量和辅助故障检测变量的变化可判断出整流桥发生了开路故障。

T₁₁、T₁₄故障前后故障定位变量以及辅助故障定位变量的仿真结果，如图5所示，从图中可以看出，当T₁₁发生故障时，a相故障定位变量变为1，辅助故障定位变量变为0.5，其他相无变化。

T₁₁和T₁₄同时发生故障后，a相故障定位变量发生震荡，即该值失效，辅助故障定位变量变为0，其他相无变化，故根据故障定位变量以及辅助故障定位变量的变化，通过查表，对故障处进行精确定位。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述诊断方法包括如下步骤：

S1：对励磁功率单元各支路的实际电流进行采样，通过各支路的实际电流求得1号励磁功率单元各相参考电流；

S2：计算1号励磁功率单元各相误差电流；

S3：对1号励磁功率单元各相误差电流、实际电流绝对值、参考电流绝对值和实际电流分别进行求均值处理；

S4：计算各相故障定位变量L_a、L_b、L_c，辅助故障定位变量l_a、l_b、l_c，辅助变量a_a、a_b、a_c，故障检测变量D及辅助故障检测变量d₁、d₂；

S5：比较故障检测变量D是否大于其对应的阈值D_f，或辅助故障检测变量d₁、d₂是否大于其对应的阈值d_1f、d_2f，通过下式判断是否发生了故障：

D＞D_f or d₁＞d_1f or d₂＞d_2f

若满足上式，则判断发生了故障；

S6：计算故障定位标志、辅助故障定位标志和辅助标志；

通过故障定位标志结合辅助故障定位标志制成第一故障定位表，通过辅助标志制成第二故障定位表，通过查询第一故障定位表或第二故障定位表对故障进行精确定位；

通过故障检测变量D或辅助故障检测变量d₁检测出的故障通过查询第一故障定位表进行故障定位，通过辅助故障检测变量d₂检测出的故障通过查询第二故障定位表进行故障定位。

2.根据权利要求1所述的一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述S1中参考电流的计算公式如下：

其中，i_n1为1号励磁功率单元各相实际电流，i_n2为2号励磁功率单元各相实际电流，

为1号励磁功率单元各相参考电流。

3.根据权利要求2所述的一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述S2中1号励磁功率单元各相误差电流计算公式如下：

其中，i_en1为1号励磁功率单元各相误差电流。

4.根据权利要求3所述的一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述S3中误差电流、实际电流绝对值、参考电流绝对值和实际电流的均值计算公式如下：

其中，T为整流桥输入电压的周期。

5.根据权利要求4所述的一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述S4中各相故障定位变量L_a、L_b、L_c，辅助故障定位变量l_a、l_b、l_c，辅助变量a_a、a_b、a_c，故障检测变量D及辅助故障检测变量d₁、d₂的计算公式如下：

D＝|L_a|+|L_b|+|L_c|

d₁＝|l_a+l_b+l_c-3|

d₂＝|a_a|+|a_b|+|a_c|。

6.根据权利要求5所述的一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述S6中各相故障定位标志的计算公式如下：

其中，L_f1、L_f2为故障定位变量阈值；

辅助故障定位标志f_a、f_b、f_c，计算公式如下：

其中，l_f1、l_f2为辅助故障定位变量阈值；

辅助标志A_a、A_b、A_c，计算公式如下:

其中，a_f为辅助变量阈值。

7.根据权利要求6所述的一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述S6中的第一故障定位表如下：

其中，×代表该变量数值产生波动，即该变量失效。

第二故障定位表如下：

。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断的诊断时间小于一个电流周期。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种同步调相机励磁系统晶闸管开路故障诊断方法，其特征在于，所述诊断方法中各个变量阈值的设定可以通过观察不同工况下各个变量的值来决定。

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