[發明專利]并聯混合型電能質量調節器專家故障分析與診斷方法

無效

• 申請號: 201210030062.8
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN102567783A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王凱;周柯;周一勇;蒙恩;覃奇;高立克;楊藝云;寧文輝;劉路;楚紅波;劉鵬
• 申請（專利權）人: 廣西電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G06N3/02
• 分類號: G06N3/02
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及一種電路故障診斷方法，特別涉及一種并聯混合型電能質量調節器專家故障分析與診斷方法。

背景技術

工業生產和日常生活中應用的電能質量調節器會產生大量諧波，對電網污染嚴重。由于電能質量調節器能夠全面集中地對電網的電能質量進行綜合補償，可解決電網的電能質量問題，近年來成為一個研究熱點。其中大部分研究集中在電能質量調節器主電路拓撲結構，諧波電流檢測方法和控制方法等方面，但是，對于電能質量調節器自身的故障的分析與診斷的研究卻很少。然而，電能質量調節器一旦發生故障，其故障所導致的后果十分嚴重，35kv并聯混合型電能質量調節器的實際運行表明，大多數故障表現為功率開關器件及其相關電路的損壞，比如IGBT，晶閘管這些核心部件及相關電路的損壞。

在這些核心部件發生故障后，對故障進行快速診斷能減少故障損失，因此，很有必要對電能質量調節器的故障分析與診斷開展研究。

與IGBT及其電路相關的主要故障有：

(1)橋臂直通故障。當某一橋臂上的一個IGBT開始導通時，而另一個因出現故障不能及時關斷，或是當一個IGBT在導通時而另一個因誤觸發導通，則在該橋臂上出現直通短路的現象。

(2)驅動電路故障。由于空間電磁與地線的干擾以及環境等因素的影響，可能會造成脈沖發生器輸出脈沖紊亂，危及到IGBT的正常運行。

(3)過電壓故障。IGBT導通到關斷過程中，因主回路電流的急劇變化，導致主回路布線電感感應出高電壓，很小的電路電感就可能引起很大的Ldi/dt，從而很容易造成危及IGBT安全的過電壓。

(4)過電流故障。由于IGBT工作在高電壓、大電流的環境下，而其體積小、熱容量小，當有超過額定值的電流流過時，熱量來不及散發，導致IGBT燒毀。IGBT發生過電流故障不外乎有兩種情況，一種就是電能質量調節器自身的故障，如裝置主元件的老化導致的短路過流、直流電容器短路造成的IGBT橋臂短路以及橋臂直通故障引起的短路過流等等，另一種就是電力系統發生的故障或擾動引起的IGBT過流。

(5)du/dt故障。處于關斷狀態下的IGBT，由于與其反并聯的二極管的恢復過程，將承受C-E間電壓的急劇上升。此靜態的du/dt通在IGBT在集、射極間電容內產生電流流向柵極驅動電路，最壞的情況下使得V_GE增加(趨向于V_GE(th))并達到閥值電壓，導致IGBT被導通，出現直通短路故障。

(6)短路故障。在35kv并聯混合型電能質量調節器中，主開關元件IGBT構成的逆變器電路發生負載短路或同一橋臂直通故障時，母線電壓直接加在IGBT的C、E端，流過IGBT的集電極電流會急劇增加，此時如不及時撤除柵極驅動信號，IGBT必將燒毀。

(7)過熱故障。由于IGBT的PN結的特性與溫度密切相關，每個IGBT工作溫度不能超過其最高工作結溫T_j。器件在工作時超過結溫和功率的最大值，器件的許多特性和參數都會發生變化，出現器件永久性燒毀現象。IGBT工作在高電壓、大電流的條件下，在開關過程中，浪涌電流、反向電流已及過電壓等因素，都會造成IGBT開關功率損耗過大，引起整個芯片過熱。

與晶閘管相關的故障主要有：

(1)晶閘管元件故障。晶閘管元件因電壓過高使PN結被擊穿(短路)，或因電流過大使PN結被燒斷(開路)。

(2)晶閘管非全波導通。無功補償裝置由于電路的負載為電力電容器，如果電流信號發生錯誤將會使晶閘管非全波導通。

(3)晶閘管缺相導通。因并聯于電容的放電電阻數值較大，電壓衰減時間較長，有可能出現3組晶閘管閥中某組不導通的情形即晶閘管缺相導通。

因此，對35kV并聯型混合型電能質量調節器進行上述故障分析與診斷研究具有重要的意義，可以減少由于設備故障導致的停機時間，降低故障率，提高可靠性，防止事故發生，降低維修費用。

發明內容

為了解決并聯型混合型電能質量調節器故障診斷存在的上述技術問題，本發明提供一種并聯混合型電能質量調節器專家故障分析與診斷方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟：

(1)從電能質量調節器的采樣點采集信號作為故障樣本信號；

(2)對采集的故障樣本信號進行去噪處理；

(3)利用小波包變換對去噪后的故障樣本信號提取能量特征向量；

(4)將提取的能量特征向量作為目標輸入向量，并同設定的故障類型輸出向量一起輸入到BP神經網絡進行訓練，建立故障分類器；