CN109387724A - 基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法 - Google Patents

基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法，采用定值纵向数值分析法确定单台调相机机端是否发生单相接地故障，定位故障发生位置；采用平均均值横向筛选法或横向冒泡筛选比对法，确定多台同步调相机生励磁电压扰动，定位扰动发生的位置。本发明综合分析调相机纵向和横向数据来判断是否发生扰动及扰动产生的影响，提高了故障诊断和定位的精度，有效提高了检修部门的运维效率。

Description

基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法
技术领域
本发明涉及运维数据分析技术，具体涉及一种基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法。
背景技术
电力系统扰动分析是监测电力保护系统性能的一项重要功能，扰动发生时，将对系统电气量产生不同程度的冲击，通过获得调相机并网后的运维数据，对扰动做出准确有效的故障预警、故障定位和故障检测，保证同步调相机以及相连系统的稳定性至关重要。分析国内外对调相机的研究，对单台调相机的纵向数据进行分析的较多，对多台调相机的横向数据研究还未成涉足，故障检测和定位的准确率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于纵向分析横向修正的同步调相机运维数据分析方法，提高了故障检测和定位的准确率。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法，包括如下内容：
(1)采用定值纵向数值分析法确定单台调相机机端是否发生单相接地故障，定位故障发生位置；
(2)采用平均均值横向筛选法或横向冒泡筛选比对法，确定多台同步调相机是否发生励磁电压扰动，定位扰动发生的位置。
作为一种具体实施方式，定值纵向数值分析法通过判断三相电压或电流的有效值是否在限定范围，对调相机单相接地故障进行检测和定位，若三相电压有效值满足[Umin，Umax]，且三相电流有效值在[Imin1，Imax1]，则判定调相机机端未发生单相接地故障，否则判断调相机机端发生单相接地故障，故障发生在电压有效值小于Umin，电流有效值小于Imin1的相，其中Umin为调相机正常运行时机端电压的70％～90％，Umax为调相机正常运行时机端电压的110％～130％，Imin1为调相机正常运行时机端电流的85％～95％，Imax1为调相机正常运行时机端电流的105％～115％。
作为一种具体实施方式，平均均值横向筛选法通过判断后机端电流有效值是否在限定范围，对调相机励磁扰动进行检测和定位，当存在调相机机端电流有效值大于Imax2，发出预警信号确定调相机受到扰动，扰动发生在电流有效值大于有效值均值I12的调相机机上，其中Imax2为调相机正常运行时电流的110％～130％。
作为一种具体实施方式，横向冒泡筛选比对法通过判断后机端电流有效值是否在限定范围，对调相机励磁扰动进行检测和定位，当存在调相机机端电流有效值大于Imax2，发出预警信号确定调相机受到扰动，再判断调相机在同一时刻机端电流是否相等，若相等，则判断多台调相机都受到扰动，否则电流最大的调相机都受到扰动。
本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明综合分析调相机纵向和横向数据来判断是否发生扰动及扰动产生的影响，提高了故障诊断和定位的精度，有效提高了检修部门的运维效率。
附图说明
图1是同步调相机与SFC和交流电网的连接拓扑结构示意图。
图2是单台同步调相机机端发生单相接地短路故障的连接拓扑结构示意图。
图3是同步调相机机端发生单相接地短路时三相电压有效值波形。
图4是同步调相机机端发生单相接地短路时三相电流有效值波形。
图5是采用定值纵向数值分析法分析调相机机端故障期间纵向分析数据流程图。
图6是两台同步调相机中一台调相机励磁电压受到扰动的连接拓扑结构示意图。
图7是同步调相机励磁电压控制系统输出信号示意图。
图8是同步调相机励磁电压受到后机端电流有效值波形。
图9是采用平均均值横向筛选法分析调相机受到扰动期间横向修正数据流程图。
图10是采用横向冒泡筛选比对法分析调相机受到扰动期间横向修正数据流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。
建立同步调相机与SFC(静止变频器)和交流电网的连接电路图，如图1所示，包括同步调相机、励磁系统、主变压器、并网断路器、交流电网、SFC连接断路器和SFC变频器。其中同步调相机机端连接主变压器和SFC连接断路器，主变压器另一侧与并网断路器相连，并网断路器与交流电网连接；SFC连接断路器另一侧与SFC变频器连接。电力系统中扰动分为大扰动和小扰动，其中大扰动包括调相机机端单相接地故障，小扰动是调相机励磁扰动，本专利主要针对上述两种扰动进行检测和定位。
单台同步调相机机端发生单相接地短路故障的连接拓扑结构如图2所示，采用定值纵向数值分析法对单台同步调相机机端发生单相接地短路故障期间的电压、电流数据进行分析。假设调相机启动并网稳定运行后，在同步调相机运行至t0时，机端发生A相短路接地故障，持续时间t1。纵向分析机端电流和电压数据，同步调相机机端发生单相接地短路时的三相电压、电流波形如图3-4所示，其中UA、UB、UC分别为机端三相电压有效值，IA、IB、IC分别为机端三相电流有效值，可以看出同步调相机机端发生单相接地短路时电压和电流在一定的范围内，因此判断三相电压或电流的有效值是否在限定范围，可以对调相机进行故障预警和故障检测。
采用定值纵向数值分析法分析调相机机端单相接地故障期间纵向分析数据流程如图5所示，当A相电压UA小于Umin，或B相电压UB大于Umax，或C相电压UC大于Umax时；或A相电流IA小于Imin1，或B相电流IB大于Imax1，或C相电流IC大于Imax1时，发出报警信号，确定调相机机端发生故障并定位故障相。其中Umin为调相机正常运行时机端电压的70％～90％(正常运行时机端电压为Ux)，Umax为调相机正常运行时机端电压的110％～130％。Imin1为调相机正常运行时机端电流的85％～95％(正常运行时机端电流为Ix1)，Imax1为调相机正常运行时机端电流的105％～115％。
根据国内外研究发现，现如今大多采用一台或两台调相机对特高压直流输电送、受端进行无功支撑，三台及以上在实际工程应用中几乎未成涉及，下面对两台调相机受励磁干扰的情况进行分析。两台同步调相机中一台调相机励磁电压受到扰动的连接拓扑结构如图6所示，相比于图1增加了励磁电压控制系统，其中同步调相机转子励磁绕组与励磁电压控制系统相连，励磁电压控制系统的另一侧是可供选择的励磁输入值，采用平均均值横向筛选法或横向冒泡筛选比对法，对多台同步调相机励磁电压受到扰动期间电流数据进行分析。调相机启动并网稳定运行后，运行在励磁控制系统状态，在同步调相机运行至t2时，总控选择器选择扰动控制系统，给励磁电压施加0.5p.u.的扰动电压，通过时序控制系统施加持续时间t3，总控选择器复位励磁控制系统经输出控制系统输出EFreal，同步调相机励磁电压控制系统输出信号如图7所示，同步调相机励磁电压受到后机端电流有效值波形如图8所示，可以看出同步调相机励磁电压受到后机端电流有效值在一定范围内，因此通过判断后机端电流有效值是否在限定范围，可以对调相机进行故障预警和故障检测。
采用平均均值横向筛选法分析调相机受到扰动期间横向修正数据流程如图9所示。平均均值横向筛选法中，I1和I2分别为1号和2号调相机机端电流有效值，I12为1号和2号调相机机端电流有效值的均值，判断当1号调相机电流I1大于Imax2，或2号调相机电流I2大于Imax2，发出预警信号确定调相机受到扰动，但不确定是哪台；判断当1号调相机电流I1大于等于I12，或2号调相机电流I2大于等于I12，发出报警信号定位哪台调相机受到扰动。其中Imax2为调相机正常运行时电流的110％～130％(正常运行时调相机电流为Ix2)。同理，当调相机台数为3台及以上时，仍然可以采用平均均值横向筛选法对扰动调相机进行分析。
采用横向冒泡筛选比对法分析调相机受到扰动期间横向修正数据流程如图10所示。横向冒泡筛选比对法中，判断当1号调相机电流大于Imax2，或2号调相机电流大于Imax2，发出预警信息确定调相机受到扰动，但不确定是哪台；判断两台调相机在同一时刻机端电流是否相等，当不相等时，取两台调相机机端电流的最大值判断大小，电流大者为受到扰动调相机，发出报警信息；当相等时，可以判断两台调相机都受到扰动，发出报警信息。同理，当调相机台数为3台及以上时，仍然可以采用横向冒泡筛选比对法对扰动调相机进行分析。
本发明对单台调相机纵向报警数据与多台调相机横向报警数据分析，可以为故障隔离提供策略指导，有益于提高检修部门运维效率。

Claims (4)

1.一种基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法，其特征在于，包括如下内容：
(1)采用定值纵向数值分析法确定单台调相机机端是否发生单相接地故障，定位故障发生位置；
(2)采用平均均值横向筛选法或横向冒泡筛选比对法，确定多台同步调相机是否发生励磁电压扰动，定位扰动发生的位置。
2.根据权利要求1所述的基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法，其特征在于，定值纵向数值分析法通过判断三相电压或电流的有效值是否在限定范围，对调相机单相接地故障进行检测和定位，若三相电压有效值满足[Umin，Umax]，且三相电流有效值在[Imin1，Imax1]，则判定调相机机端未发生单相接地故障，否则判断调相机机端发生单相接地故障，故障发生在电压有效值小于Umin，电流有效值小于Imin1的相，其中Umin为调相机正常运行时机端电压的70％～90％，Umax为调相机正常运行时机端电压的110％～130％，Imin1为调相机正常运行时机端电流的85％～95％，Imax1为调相机正常运行时机端电流的105％～115％。
3.根据权利要求1所述的基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法，其特征在于，平均均值横向筛选法通过判断后机端电流有效值是否在限定范围，对调相机励磁扰动进行检测和定位，当存在调相机机端电流有效值大于Imax2，发出预警信号确定调相机受到扰动，扰动发生在电流有效值大于有效值均值I12的调相机机上，其中Imax2为调相机正常运行时电流的110％～130％。
4.根据权利要求1所述的基于纵向分析横向修正的同步调相机故障诊断方法，其特征在于，横向冒泡筛选比对法通过判断后机端电流有效值是否在限定范围，对调相机励磁扰动进行检测和定位，当存在调相机机端电流有效值大于Imax2，发出预警信号确定调相机受到扰动，再判断调相机在同一时刻机端电流是否相等，若相等，则判断多台调相机都受到扰动，否则电流最大的调相机都受到扰动。
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