变流器故障检测方法和计算机设备与流程

本发明涉及风力发电，尤其涉及一种变流器故障检测方法和计算机设备。

背景技术：

1、风力发电机组的变流器在运行过程中，难免会因为异常而报故障。目前，故障报警只能说明变流器的运行出现了问题，无法指出问题的位置和原因，用户需要对故障信息进行分析才能实现故障定位。

2、但是，这种经用户参与分析才能实现故障定位的方式，非常依赖于用户的能力和经验。在所有变流器故障类型中，电气、冷却等非控制类故障相对容易分析，而控制类故障(比如电压、电流等故障)往往要涉及到复杂的运行原理，分析难度很大，一般只有业内专家才能较快的分析出结论。然而，绝大多数运维人员还远远达不到专家级别。这就导致故障分析效率低下，故障停机时间很长，影响整机发电量，损害客户利益。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种变流器故障检测方法和计算机设备，能够自动定位出变流器故障的类型，提高变流器故障的分析效率。

2、第一方面，本发明实施例提供一种变流器故障检测方法，该方法包括：

3、获得目标参量在变流器待测子系统中的输出控制向量和输出反馈向量；

4、计算输出控制向量和输出反馈向量的差，得到特征偏差向量；

5、根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位；

6、其中，输出控制向量和输出反馈向量均由与待测子系统关联的风机运行数据确定。

7、在第一方面的一种可能的实施方式中，根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位的步骤，包括：若特征偏差向量中至少一个元素的值不等于0，则确定待测子系统发生内部故障；若特征偏差向量中所有元素的值均为0，则确定待测子系统发生外部故障。

8、在第一方面的一种可能的实施方式中，目标参量为电压；待测子系统为网侧子系统；输出控制向量由直流母线电压和网侧pwm信号确定；输出反馈向量由网侧电压和网侧电流确定。

9、在第一方面的一种可能的实施方式中，网侧子系统的特征偏差向量re的表达式为：

10、

11、其中，p为预设的特征矩阵，ea、eb、ec分别为网侧三相电压，ia、ib、ic分别为网侧三相电流，udc为的直流母线电压，sa、sb、sc分别为网侧三相pwm信号，r是网侧线路电阻，l是网侧电抗。

12、在第一方面的一种可能的实施方式中，

13、

14、根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位的步骤，包括：

15、若r1＝0，r2＝0，r3＝0，则确定网侧子系统发生外部故障；

16、若r1≠0，r2＝0，r3≠0，则确定网侧子系统发生a相支路故障；

17、若r1≠0，r2≠0，r3＝0，则确定网侧子系统发生b相支路故障；

18、若r1＝0，r2≠0，r3≠0，则确定网侧子系统发生c相支路故障。

19、若r1≠0，r2≠0，r3≠0，则确定直流母线电压传感器发生故障或者三相支路中至少两相支路同时发生故障。

20、在第一方面的一种可能的实施方式中，目标参量为电压；待测子系统为机侧子系统；输出控制向量由发电机的反电势和机侧电流确定；输出反馈向量由机侧电压确定。

21、在第一方面的一种可能的实施方式中，机侧子系统的特征偏差向量rg的表达式为：

22、

23、其中，es是发电机的反电势，isd为机侧电流的d轴分量，isq为机侧电流的q轴分量，usd是机侧电压的d轴分量，usq是机侧电压的q轴分量，rs是机侧线路电阻，ωe是电角速度，lsd是机侧电感的d轴分量，lsq是机侧电感的q轴分量。

24、在第一方面的一种可能的实施方式中，根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位的步骤，包括：

25、若r4＝0，r5＝0，则确定机侧子系统发生外部故障；

26、若r4、r5中至少一个不为0，则确定机侧子系统发生内部故障，机侧子系统的内部故障包括以下故障中的至少一个：机侧子系统与发电机之间的线路发生故障，机侧电流传感器回路发生故障和机侧驱动回路故障。

27、在第一方面的一种可能的实施方式中，待测子系统为网侧子系统或者机侧子系统；在确定待测子系统发生外部故障之后，该方法还包括：确定外部故障的类型；若网侧电压或者机侧电压的当前值超出极限阈值，则确定网侧电压或者机侧电压发生值超限故障；若网侧电压或者机侧电压的滤除基波以后的谐波幅值超出极限谐波幅值，则确定网侧电压或者机侧电压发生谐波超限故障；若网侧电压或者机侧电压的当前时刻和上一时刻之间的相位差超出预设相位差范围，则确定网侧电压或者机侧电压发生相位突变故障；若网侧电压或者机侧电压的当前频率超出预设频率范围，则确定网侧电压或者机侧电压发生频率超限故障；若网侧功率和机侧功率的差值的绝对值大于预设阈值，则确定直流母线电压发生故障；若网侧电压和直流母线电压均正常，则确定网侧pwm信号发生故障；若机侧电压和直流母线电压均正常，则确定机侧pwm信号发生故障。

28、在第一方面的一种可能的实施方式中，目标参量为电流；待测子系统为直流母线子系统；输出控制向量由机侧电流和机侧pwm信号确定；输出反馈向量由直流母线电压、网侧电流和网侧pwm信号确定。

29、在第一方面的一种可能的实施方式中，直流母线子系统的特征偏差向量rd的表达式为：

30、

31、其中，sga、sgb、sgc为机侧pwm信号，iga、igb、igc为机侧三相电流，sa、sb、sc为机侧pwm信号，ia、ib、ic为网侧三相电流，udc为直流母线电压，c为直流母线电容。

32、在第一方面的一种可能的实施方式中，根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位的步骤，包括：若rd＝0，则确定直流母线子系统发生外部故障，外部故障包括以下故障中的至少一个：直流母线电压故障、机侧电流故障和网侧电流故障；若rd≠0，则确定直流母线子系统发生内部故障，直流母线子系统的内部故障包括以下故障中的至少一个：直流母线电容损坏故障和pwm调制出错故障。

33、第二方面，本发明实施例提供一种变流器故障检测装置，该装置包括：

34、目标参量向量获得模块，用于获得目标参量在变流器待测子系统中的输出控制向量和输出反馈向量；

35、特征偏差向量计算模块，用于计算输出控制向量和输出反馈向量的差，得到特征偏差向量；

36、故障定位模块，用于根据特征偏差向量对待测子系统进行故障定位；

37、其中，输出控制向量和输出反馈向量均由与待测子系统关联的风机运行数据确定。

38、在第二方面的一种可能的实施方式中，该装置设置在风力发电机组的主控制器或者变流器控制器中。

39、第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的变流器故障检测方法。

40、本发明实施例将目标参量在待测子系统中的输出控制向量和输出反馈向量的差值作为特征偏差向量，用来表征和量化因子系统故障而引起的信号波动，从而实现对变流器的故障定位。

41、与现有技术中的需要用户参与分析才能实现故障定位的方式相比，本发明实施例不需要依赖用户的能力和经验，而是可以通过处理与待测子系统关联的风机运行数据，得到目标参量在故障子系统中的输出控制向量和输出反馈向量，并利用两者相减得到的特征偏差向量表征和量化因子系统故障而引起的信号波动，从而自动定位出子系统故障的类型，提高变流器故障的分析效率。