[发明专利]基于信号畸异分析的发电机控制系统隐性故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域的诊断方法，具体涉及一种基于信号畸异分析的发电机控制系统隐性故障诊断方法。

背景技术

低频功率振荡问题是电力系统稳定研究的主要问题之一。低频功率振荡通常分为弱阻尼、负阻尼低频振荡和强迫功率振荡。现代互联电力系统的规模不断扩大、传送功率水平不断增长，是弱阻尼低频振荡问题的重要原因，解决这一问题的有效方法是在发电机组上使用电力系统稳定器(power system stabilizer，PSS)。但加装了PSS后，系统仍然出现低频振荡。例如2010年7月14日三峡电站发生的异常功率波动现象，就是由于数字式发电机控制调解器装置中存在问题而产生的强迫功率振荡。随着大量数字化控制系统和快速电力电子设备广泛应用于电力系统，这种由于电力装置问题产生的强迫功率振荡成为影响现代大型电力系统安全稳定运行的重要因素之一。

近年来，由于发电机控制系统隐性故障导致的功率振荡事件多次发生。发电机控制系统是包含多个测量环节、控制模块的高阶控制系统，发电机控制系统中的扰动源即可能存在于某个测量或控制模块中，也可能存在于发电机控制系统整体闭环控制性能缺陷中。有一些扰动源只有在特殊的外部激励下才会被激活，例如在岭澳核电机组发电机控制系统中的隐性故障扰动源，在阶跃扰动中，以及外部短路故障扰动、切线路扰动中，都未曾激活，只是在主变空充产生励磁涌流的扰动中才暴露出来，导致功率振荡。

发电机控制系统及其每个环节在各种外部激励信号作用下，都有一个理想的标准响应信号和一个实际响应信号。理想的标准响应信号是由控制系统的设计目标决定的，是控制系统设计目标的固有特性，理想标准响应信号可以通过仿真计算得到。实际响应信号可以通过PMU或其他录波装置采集得到。发电机实际控制系统及其每个环节的理想标准响应信号和实际响应信号在理论上应该基本一致，但是由于控制系统在设计制造过程中考虑不周全，没有适应日益复杂的各种电力系统运行方式，实际响应信号与理想标准响应信号误差就会较大，甚至与控制系统的设计目标相悖，成为扰动源。解决强迫功率振荡问题的不能依靠电力系统稳定器，有效的解决方法是分析找到并且清除成为扰动源的故障电力装置、或者装置中的故障单元。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于信号畸异分析的发电机控制系统隐性故障诊断方法，该方法具体是在实际功率波动事件中，通过对发电机控制系统整体及各环节在实际扰动激励下的理想标准响应信号和实际响应信号之间进行畸异分析，判断发电机控制系统整体及其各环节是否异常，进而准确定位发电机控制系统中扰动源位置。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于信号畸异分析的发电机控制系统隐性故障诊断方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

（1）信号畸异分析准备阶段，包括下述步骤：

A、通过实测确定发电机控制系统的数学模型以及模型参数；

B、建立发电机控制系统的仿真分析系统，简称发电机仿真控制系统；

C、实测发电机仿真控制系统整体以及各环节的固有信号畸异误差；

D、建立发电机仿真控制系统整体以及各环节的固有信号畸异误差基础数据库；

E、将发电机控制系统整体及其各环节信号、发电机仿真控制系统整体及其各环节信号均接到录波装置以及信号畸异分析系统中；

（2）信号畸异分析实施阶段：将实际的外部激励信号输入到发电机仿真控制系统，得到控制系统整体及其每个环节的理想标准响应信号（理想标准响应信号如图4和5所示），再将实际响应信号与理想标准响应信号进行对比，判断信号畸异误差，确定扰动源。

进一步地，所述信号畸异分析指的是通过比较发电机控制系统整体及其各环节的理想标准响应信号和实际响应信号之间的差异，确定发电机控制系统的设计缺陷，最终确定扰动源；

所述信号畸异误差分析系统包括：

仿真理想标准响应信号模块：用于仿真发电机控制系统的理想标准响应信号；

实际响应信号采集模块：用于采集发电机控制系统的实际响应信号；

误差分析模块：用于对发电机控制系统的误差分析；

隐性故障判断模块：用于判断发电机控制系统的隐形故障。

进一步地，发电机控制系统的实际响应信号通过同步向量测量装置或录波装置采集得到，发电机控制系统的理想标准响应由发电机控制系统的设计目标决定，为发电机控制系统的固有特性，通过仿真计算得到。