变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障检测方法及装置与流程

1.本技术实施例涉及抽水蓄能技术领域，尤其涉及一种变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障检测方法及装置。


背景技术：

2.可变速抽水蓄能机组具有功率双向实时可调、响应快和效率高的优点，摆脱了传统机组仅作为计划调峰调频的限制，具有广阔的应用前景。可变速抽水蓄能机组与传统机组的结构和原理存在较大区别，传统机组的故障检测方法并不适用于可变速抽水蓄能机组。可变速抽水蓄能机组的定子绕组为双层叠绕组形式，存在大量的小匝差匝间短路故障，由于小匝差匝间短路故障的短路环压差较小，故障特征十分微弱，故障检测存在困难。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例的目的在于提出一种变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障检测方法及装置，能够实现定子绕组内部短路故障检测。
4.基于上述目的，本技术实施例提供了变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障检测方法，包括：
5.机组运行状态下，获取预定周期内的待测定子三相电流序列，将所述待测定子三相电流序列转换为待测电流序列；
6.计算所述待测电流序列与预设的参考电流序列之间的差异值；其中，所述参考电流序列是在机组正常运行状态下，获取所述预定周期内的定子三相电流序列，基于所述定子三相电流序列所确定的；
7.如果所述差异值大于预设的差异阈值，判定发生定子绕组内部短路故障。
8.可选的，获取预定周期内的待测定子三相电流序列，包括：
9.利用最新获取的定子三相电流值替换所述待测定子三相电流序列中时间最早的定子三相电流值，形成更新后的待测定子三相电流序列。
10.可选的，按照公式(3)计算所述待测电流序列与参考电流序列之间的差异值：
[0011][0012]
其中，i
op
为差异值，i
d.ce
[x]为所述待测电流序列中第x个待测电流值，i
d.mean
[x]为所述参考电流序列中第x个参考电流值，n为在预定周期内的电流值采样数。
[0013]
可选的，所述获取预定周期内的待测定子三相电流序列之前，包括：
[0014]
在机组正常运行状态下，获取所述预定周期内的定子三相电流序列；
[0015]
将所述定子三相电流序列转换为d轴和q轴下的电流序列；
[0016]
根据d轴下的电流序列，计算d轴下的电流均值序列；
[0017]
根据q轴下的电流序列，计算q轴下的电流均值序列；
[0018]
将所述d轴下的电流均值序列和q轴下的电流均值序列作为所述参考电流序列。
[0019]
可选的，将所述待测定子三相电流序列转换为待测电流序列，包括：
[0020]
利用派克变换将所述待测定子三相电流序列转换为d轴和q轴下的待测电流序列。
[0021]
本技术实施例还提供一种变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障检测装置，包括：
[0022]
获取模块，用于机组运行状态下，获取预定周期内的待测定子三相电流序列，将所述待测定子三相电流序列转换为待测电流序列；
[0023]
计算模块，用于计算所述待测电流序列与预设的参考电流序列之间的差异值；其中，所述参考电流序列是在机组正常运行状态下，获取所述预定周期内的定子三相电流序列，基于所述定子三相电流序列所确定的；
[0024]
判定模块，用于当判断所述差异值大于预设的差异阈值时，判定发生定子绕组内部短路故障。
[0025]
可选的，所述获取模块，用于利用最新获取的定子三相电流值替换待测定子三相电流序列中时间最早的定子三相电流值，形成更新后的待测定子三相电流序列。
[0026]
可选的，所述计算模块，用于按照公式(3)计算所述待测电流序列与参考电流序列之间的差异值：
[0027][0028]
其中，i
op
为差异值，i
d.ce
[x]为所述待测电流序列中第x个待测电流值，i
d.mean
[x]为所述参考电流序列中第x个参考电流值，n为在预定周期内的电流值采样数。
[0029]
可选的，装置还包括：
[0030]
参考模块，用于在机组正常运行状态下，获取所述预定周期内的定子三相电流序列；将所述定子三相电流序列转换为d轴和q轴下的电流序列；根据d轴下的电流序列，计算d轴下的电流均值序列；根据q轴下的电流序列，计算q轴下的电流均值序列，将所述d轴下的电流均值序列和q轴下的电流均值序列作为所述参考电流序列。
[0031]
可选的，所述获取模块，用于利用派克变换将所述待测定子三相电流序列转换为d轴和q轴下的待测电流序列。
[0032]
从上面所述可以看出，本技术实施例提供的变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障检测方法及装置，在机组运行状态下，获取预定周期内的待测定子三相电流序列，将待测定子三相电流序列转换为待测电流序列，计算待测电流序列与参考电流序列之间的差异值，当差异值大于预设的差异阈值时，判定发生定子绕组内部短路故障。本技术能够准确检测变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障，具有较高的检测灵敏度，不受转子转速变化的影响，尤其是能够及早发现小匝间短路故障，避免故障扩大，具有较强的工程实际意义。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1为本技术实施例的方法流程示意图；
[0035]
图2a-2f分别为本技术实施例的六种故障对应的电流差异值变化示意图；
[0036]
图3a-3f分别为本技术另一实施例的六种故障对应的电流差异值变化示意图；
[0037]
图4为本技术实施例的装置结构框图；
[0038]
图5为本技术实施例的电子设备结构框图。
具体实施方式
[0039]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0040]
需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0041]
如图1所示，本技术实施例提供一种变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障检测方法，包括：
[0042]
s101：在机组运行状态下，获取预定周期内的待测定子三相电流序列，将待测定子三相电流序列转换为待测电流序列；
[0043]
本实施例中，在机组运行状态下实时检测定子三相电流，利用电流互感器采集待测的定子三相电流序列(i
a.ce
[n]，i
b.ce
[n]，i
c.ce
[n])，通过派克变换将待测定子三相电流序列转换为d轴和q轴下的待测电流序列(i
d.ce
[n]，i
q.ce
[n])。其中，n为第n个电流值采样点。例如，在一个周期内获得的待测电流序列为(i
d.c
e[1]，i
q.ce
[1])，...(i
d.ce
[x]，i
q.ce
[x])，...(i
d.ce
[n]，i
q.ce
[n])，n为一个周期内的电流采样点数。
[0044]
s102：计算待测电流序列与预设的参考电流序列之间的差异值；其中，参考电流序列是在机组正常运行状态下，获取预定周期内的定子三相电流序列，基于定子三相电流序列所确定的；
[0045]
s103：如果差异值大于预设的差异阈值，判定发生定子绕组内部短路故障。
[0046]
本实施例中，在机组正常运行状态下，利用电流互感器采集定子三相电流序列(ia[n]，ib[n]，ic[n])，通过派克变换将定子三相电流序列转换为d轴和q轴下的电流序列(id[n]，iq[n])，分别计算d轴下的电流均值序列和q轴下的电流均值序列，得到机组正常运行状态下的参考电流序列。
[0047]
举例来说，电流互感器在一个周期内的电流采样点数为n，则m个周期内采集的定子三相电流序列为(ia[1]，ib[1]，ic[1])，(ia[2]，ib[2]，ic[2])，
…
，(ia[mn]，ib[mn]，ic[mn])；利用派克变换将采集的定子三相电流序列转换为d轴和q轴下的电流序列(id[1]，iq[1])，(id[2]，iq[2])，
…
，(id[mn]，iq[mn])；分别计算d轴和q轴下的电流均值序列(i
d.mean
[1]，i
q.mean
[1])，...(i
d.mean
[x]，i
q.mean
[x])，...(i
d.mean
[n]，i
q.mean
[n])，计算方法为：
[0048][0049]
[0050]
将计算出的电流均值序列作为机组正常运行状态下的参考电流序列，用于后续判定是否发生短路故障的判据。
[0051]
在确定参考电流序列，并获取待测电流序列之后，计算参考电流序列与待测电流序列之间的差异值，根据差异值偏离差异阈值的程度判定待测电流序列是否异常，如果待测电流序列异常，可以判定定子绕组内部发生短路故障。
[0052]
一些方式中，计算参考电流序列和待测电流序列之间的差异值的方法为：
[0053][0054]
其中，i
op
为差异值，i
d.ce
[x]为待测电流序列中第x个待测电流值，i
d.mean
[x]为参考电流序列中第x个参考电流值。根据公式(3)，当待测电流序列的分布与参考电流序列的分布之间的差异越大时，计算出的差异值越大。可选的，差异阈值是根据机组结构配置所确定的整定值，整定值可取值为8。
[0055]
一些实施例中，获取预定周期内的待测定子三相电流序列，还包括：利用最新获取的定子三相电流值替换待测定子三相电流序列中时间最早的定子三相电流值，形成更新后的待测定子三相电流序列。即，机组运行过程中实时采集当前的定子三相电流值，将待测定子三相电流序列中时间最早的定子三相电流值替换为实时采集的最新的定子电流值，得到更新后的待测定子三相电流序列，并将更新后的待测定子三相电流序列转换为d轴和q轴下的待测电流序列，将待测电流序列与参考电流序列进行对比，判断更新的待测定子三相电流序列是否异常。通过不断的更新待测定子三相电流序列，实现实时故障检测。
[0056]
其中，按照时间顺序，根据更新后的待测定子三相电流序列转换为更新后的待测电流序列，可以表示为：
[0057][0058]
一些实施方式中，通过仿真试验验证本技术的故障检测方法的有效性。以某台实际变速抽蓄机组为例，该机组的基本参数如表1所示。对各类定子绕组短路故障进行仿真模
拟，以如下六种故障情况为例进行分析：故障一：a2分支第4匝线圈与a2分支第5匝线圈短路；故障二：a1分支第13匝线圈与a1分支第8匝线圈短路；故障三：c1分支第14匝线圈与c1分支第4匝线圈短路；故障四：a1分支第5匝线圈与b1分支第6匝线圈短路；故障五：a1分支第7匝线圈与c3分支第12匝线圈短路；故障六：a1分支第15匝线圈与b1分支第5匝线圈短路。其中，故障一为匝差是1匝的匝间短路故障，故障特征最微弱。
[0059]
表1机组的绕组参数
[0060][0061][0062]
图2a-2f所示，故障发生时刻为第30s，为当转差率为0.05时，故障一至故障六检测的差异值变化情况，可以看出，在故障后一周期(0.02s)内，即从第30s到第30.02s的时间内，六种故障的差异值i
op
迅速增大，与正常运行状态下的电流值有极大差异，判定差异值大于整定值，从而快速灵敏的诊断出发生了定子绕组内部短路故障。图3a-3f所示为当转差率为-0.05时，故障一至故障六检测的差异值变化情况，可以看出，六种故障的差异值i
op
迅速增大，当差异值大于整定值时，判定出现定子绕组内部短路故障。由此，利用本技术的故障检测方法能够准确灵敏的检测出微弱的小匝差匝间短路故障，且检测性能不受转子转速的影响，具有较高的工程应用价值。
[0063]
需要说明的是，本技术实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本技术实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
[0064]
需要说明的是，上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0065]
如图4所示，本技术实施例还提供一种变速抽水蓄能机组定子绕组内部短路故障检测装置，包括：
[0066]
获取模块，用于机组运行状态下，获取预定周期内的待测定子三相电流序列，将所述待测定子三相电流序列转换为待测电流序列；
[0067]
计算模块，用于计算待测电流序列与预设的参考电流序列之间的差异值；其中，参考电流序列是在机组正常运行状态下，获取预定周期内的定子三相电流序列，基于定子三
相电流序列所确定的；
[0068]
判定模块，用于当判断差异值大于预设的差异阈值时，判定发生定子绕组内部短路故障。
[0069]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本技术实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0070]
上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0071]
图5示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0072]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
[0073]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0074]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0075]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0076]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0077]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0078]
上述实施例的电子设备用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0079]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读
存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0080]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0081]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0082]
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0083]
本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。