基于相电压、相电流的励磁系统故障识别方法及其装置与流程

本技术涉及电力系统、励磁系统领域，尤其涉及一种基于相电压、相电流的励磁系统故障识别方法及其装置。

背景技术：

1、发电厂励磁系统在机组稳定性与安全性方面起着至关重要的作用，励磁系统长期带电运行，其整流柜核心可控硅元件(或igbt)、快速熔断器、脉冲触发等设备的可靠性对机组稳定运行起着至关重要作用。励磁系统小电流试验是判别励磁系统功率整流三相全控桥可控硅性能最有效和最直接的方法，是《dl/t 1166-2012大型发电机励磁系统现场试验导则》一项重要内容，传统方式下，一方面励磁小电流试验需要外引三相交流电源且现场需搭建一个试验平台，现场协调实施相对不便，另一方面不能够智能判断励磁系统整流功率柜的三相全控桥具体相别的可控硅、快速熔断器等设备是否故障。

技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的一个目的在于提出一种基于相电压、相电流的励磁系统故障识别方法，通过获取发电机励磁系统小电流试验平台三相交流侧电流互感器对应的a相相电流瞬时值、b相相电流瞬时值和c相相电流瞬时值，以及获取同步变压器低压侧监测到的同步的a相相电压瞬时值、b相相电压瞬时值和c相相电压瞬时值，以及获取整流输出电压瞬时值；根据周波积分算法分别对a相相电流瞬时值、b相相电流瞬时值、c相相电流瞬时值、a相相电压瞬时值、b相相电压瞬时值、c相相电压瞬时值和整流输出电压瞬时值进行有效值计算，分别获得a相相电流有效值、b相相电流有效值、c相相电流有效值、a相相电压有效值、b相相电压有效值、c相相电压有效值和整流输出电压有效值；获取a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值的平均值，并根据平均值和整流输出电压有效值，获得发电机励磁系统小电流开环负载试验时的实测晶闸管触发角；响应于实测晶闸管触发角与给定晶闸管触发角之间的差值大于第一预设阈值，在晶闸管关闭之后，根据a相相电流有效值、b相相电流有效值和c相相电流有效值对应的第一约束关系以及a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值对应的第二约束关系确定故障相。

3、本技术的第二个目的在于提出一种基于相电压、相电流的励磁系统故障识别装置。

4、本技术的第三个目的在于提出一种电子设备。

5、本技术的第四个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。

6、本技术的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。

7、为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种基于相电压、相电流的励磁系统故障识别方法，包括：获取发电机励磁系统小电流试验平台三相交流侧电流互感器对应的a相相电流瞬时值、b相相电流瞬时值和c相相电流瞬时值，以及获取同步变压器低压侧监测到的同步的a相相电压瞬时值、b相相电压瞬时值和c相相电压瞬时值，以及获取整流输出电压瞬时值；根据周波积分算法分别对a相相电流瞬时值、b相相电流瞬时值、c相相电流瞬时值、a相相电压瞬时值、b相相电压瞬时值、c相相电压瞬时值和整流输出电压瞬时值进行有效值计算，分别获得a相相电流有效值、b相相电流有效值、c相相电流有效值、a相相电压有效值、b相相电压有效值、c相相电压有效值和整流输出电压有效值；获取a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值的平均值，并根据平均值和整流输出电压有效值，获得发电机励磁系统小电流开环负载试验时的实测晶闸管触发角；响应于实测晶闸管触发角与给定晶闸管触发角之间的差值大于第一预设阈值，在晶闸管关闭之后，根据a相相电流有效值、b相相电流有效值和c相相电流有效值对应的第一约束关系以及a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值对应的第二约束关系确定故障相。

8、根据本技术的一个实施例，根据周波积分算法分别对a相相电流瞬时值、b相相电流瞬时值和c相相电流瞬时值进行有效值计算，获得a相相电流有效值、b相相电流有效值和c相相电流有效值的计算公式为：

9、

10、上式中，m为a、b、c三相中的任一相，ipm为m对应相的相电流有效值，ipm为m对应相的相电流瞬时值。

11、根据本技术的一个实施例，根据周波积分算法分别对a相相电压瞬时值、b相相电压瞬时值和c相相电压瞬时值进行有效值计算，获得a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值的计算公式为：

12、

13、上式中，m为a、b、c三相中的任一相，upm为m对应相的相电压有效值，upm为m对应相的相电压瞬时值。

14、根据本技术的一个实施例，根据周波积分算法对整流输出电压瞬时值进行有效值计算，获得整流输出电压有效值的计算公式为：

15、

16、上式中，ud为整流输出电压有效值，ud为整流输出电压瞬时值。

17、根据本技术的一个实施例，在晶闸管关闭之后，根据a相相电流有效值、b相相电流有效值和c相相电流有效值对应的第一约束关系以及a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值对应的第二约束关系确定故障相，包括：在晶闸管关闭之后，获取a相最小相电流有效值、b相最小相电流有效值和c相最小相电流有效值；将a相、b相和c相中满足第一约束关系且满足第二约束关系的相作为故障相，其中，第一约束关系为最小相电流有效值小于或等于第二预设阈值，第二约束关系为相电压有效值均大于或等于第三预设阈值，第二约束关系用于限定发电机励磁系统处在工作状态且故障是发生在同步变压器之后的区域。

18、根据本技术的一个实施例，第一约束关系表示为：

19、min(im)≤isetm＝a，b，c。

20、上式中，min(im)表示a、b、c三相中，各自相对应的最小相电流有效值，iset代表第二预设阈值；

21、其中，第二约束关系表示为：

22、upm≥usetm＝a，b，c。

23、上式中，m为a、b、c三相中的任一相，upm表示m对应相的相电压有效值，uset表示第三预设阈值。

24、根据本技术的一个实施例，根据所述平均值和所述整流输出电压有效值，获得所述发电机励磁系统小电流开环负载试验时的实测晶闸管触发角，包括：

25、基于三相全控桥整流原理，将触发角60度作为一个分界线，计算实测晶闸管触发角α的公式如下：

26、

27、

28、上式中，α表示实测晶闸管触发角，up表示a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值的平均值，ud表示整流输出电压有效值。

29、根据本技术的一个实施例，基于相电压、相电流的励磁系统故障识别方法，还包括：响应于实测晶闸管触发角与给定晶闸管触发角之间的差值小于或等于第一预设阈值，确定发电机励磁系统无故障。

30、为达上述目的，本技术第二方面实施例提出了一种基于相电压、相电流的励磁系统故障识别装置，包括：获取模块，用于获取发电机励磁系统小电流试验平台三相交流侧电流互感器对应的a相相电流瞬时值、b相相电流瞬时值和c相相电流瞬时值，以及获取同步变压器低压侧监测到的同步的a相相电压瞬时值、b相相电压瞬时值和c相相电压瞬时值，以及获取整流输出电压瞬时值；积分模块，用于根据周波积分算法分别对a相相电流瞬时值、b相相电流瞬时值、c相相电流瞬时值、a相相电压瞬时值、b相相电压瞬时值、c相相电压瞬时值和整流输出电压瞬时值进行有效值计算，分别获得a相相电流有效值、b相相电流有效值、c相相电流有效值、a相相电压有效值、b相相电压有效值、c相相电压有效值和整流输出电压有效值；计算模块，用于获取a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值的平均值，并根据平均值和整流输出电压有效值，获得发电机励磁系统小电流开环负载试验时的实测晶闸管触发角；判断模块，用于响应于实测晶闸管触发角与给定晶闸管触发角之间的差值大于第一预设阈值，在晶闸管关闭之后，根据a相相电流有效值、b相相电流有效值和c相相电流有效值对应的第一约束关系以及a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值对应的第二约束关系确定故障相。

31、根据本技术的一个实施例，积分模块中，根据周波积分算法分别对a相相电流瞬时值、b相相电流瞬时值和c相相电流瞬时值进行有效值计算，获得a相相电流有效值、b相相电流有效值和c相相电流有效值的计算公式为：

32、

33、上式中，m为a、b、c三相中的任一相，ipm为m对应相的相电流有效值，ipm为m对应相的相电流瞬时值。

34、根据本技术的一个实施例，积分模块中，根据周波积分算法分别对a相相电压瞬时值、b相相电压瞬时值和c相相电压瞬时值进行有效值计算，获得a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值的计算公式为：

35、

36、上式中，m为a、b、c三相中的任一相，upm为m对应相的相电压有效值，upm为m对应相的相电压瞬时值。

37、根据本技术的一个实施例，积分模块中，根据周波积分算法对整流输出电压瞬时值进行有效值计算，获得整流输出电压有效值的计算公式为：

38、

39、上式中，ud为整流输出电压有效值，ud为整流输出电压瞬时值。

40、根据本技术的一个实施例，判断模块，还用于：在晶闸管关闭之后，获取a相最小相电流有效值、b相最小相电流有效值和c相最小相电流有效值；将a相、b相和c相中满足第一约束关系且满足第二约束关系的相作为故障相，其中，第一约束关系为最小相电流有效值小于或等于第二预设阈值，第二约束关系为相电压有效值均大于或等于第三预设阈值，第二约束关系用于限定发电机励磁系统处在工作状态且故障是发生在同步变压器之后的区域。

41、根据本技术的一个实施例，判断模块中，第一约束关系表示为：

42、min(im)≤isetm＝a，b，c。

43、上式中，min(im)表示a、b、c三相中，各自相对应的最小相电流有效值，iset代表第二预设阈值；

44、其中，第二约束关系表示为：

45、upm≥usetm＝a，b，c。

46、上式中，m为a、b、c三相中的任一相，upm表示m对应相的相电压有效值，uset表示第三预设阈值。

47、根据本技术的一个实施例，计算模块，还用于：基于三相全控桥整流原理，将触发角60度作为一个分界线，计算实测晶闸管触发角α的公式如下：

48、

49、

50、上式中，α表示实测晶闸管触发角，up表示a相相电压有效值、b相相电压有效值和c相相电压有效值的平均值，ud表示整流输出电压有效值。

51、根据本技术的一个实施例，判断模块，还用于：响应于实测晶闸管触发角与给定晶闸管触发角之间的差值小于或等于第一预设阈值，确定发电机励磁系统无故障。

52、为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现如本技术第一方面实施例所述的基于相电压、相电流的励磁系统故障识别方法。

53、为达上述目的，本技术第四方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于实现如本技术第一方面实施例所述的基于相电压、相电流的励磁系统故障识别方法。

54、为达上述目的，本技术第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如本技术第一方面实施例所述的基于相电压、相电流的励磁系统故障识别方法。

55、本技术至少实现以下有益效果：本技术实施例基于相电压、相电流的进行发电机励磁系统的故障识别，不受噪声、异常数据、硬件条件限制等因素的影响，有更强的抗干扰能力，工程适用性强，实现更为鲁棒性的励磁系统故障相识别方法，对定期检测、具有设备检修计划的电厂以及新投运电厂机组进行励磁系统预防性试验具有重要意义。