[发明专利]电力电子系统故障检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电力电子系统故障检测方法及装置。

背景技术

传统应用于电力系统中的电力电子设备，因其调节方式和自身结构的特殊性导致在传输线路发生故障时，极易使其控制失衡造成停电事故。例如，直流线路的故障电流具有上升速度快、峰值大的特点，极易损坏换流器件和设备绝缘，且输电系统无法通过自身调节实现故障自清除。因此，对交、直流输电线路故障处理和保护提出了更高要求。对于交流线路产生的单线接地、双相短路等故障，不仅需要一种快速准确的方法对故障进行检测，也需要相应措施对发生的故障类型加以识别区分，并对处理结果进行进一步甄别判断，以减少故障对换流器件、输电线路和系统的损害。

基于柔性直流输电线路的故障特征，可分为交流故障和直流故障两大类。其中交流故障包括：单线接地、两线短路、三线接地等。直流故障包括：断线故障、单极接地故障和双极短路故障等。如何从换流器侧识别区分此类故障，根据故障波形的暂升、暂降中断等判断定位，检测预警成为当下关注的重点。

目前，已知信号检测方法，如快速傅里叶变换、小波变换、人工神经网络、模糊逻辑等，通常离线仿真模式(例如MATLAB、EMTDC、PSCAD等)进行电信号的谐波、间谐波、电压暂升、暂降、中断等的识别与分类。相对于一个完整的输电系统，因其传输距离及电力电子元器件的复杂性与多样性，尚不能完全、有效、实时的检测各类故障引起的电能质量问题。

因此，如何实时地更准确地确定电力电子系统是否存在故障成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于如何实时地更准确地确定电力电子系统是否存在故障。

为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种电力电子系统故障检测方法，包括：

获取电力电子系统的换流器侧的电信号；对电信号进行至少一次分解得到分解后的信号；判断分解后的信号中是否存在模极大值；如果分解后的信号中存在模极大值，则提取电信号的特征值能量信号；根据特征值能量信号确定电力电子系统的故障状况。

可选地，如果分解后的信号中不存在模极大值，则确定电力电子系统的电信号为稳态信号。

可选地，换流器侧的电信号包括电流信号；根据特征值能量信号确定电力电子系统的故障状况包括：根据特征值能量信号提取电流信号的前波峰；判断电流信号的前波峰是否在预设波峰范围内；如果电流信号的前波峰在预设波峰范围内，则确定电力电子系统无故障。

可选地，如果电流信号的前波峰不在预设波峰范围，则还包括：根据特征值能量信号提取能量最大值；判断能量最大值是否大于或等于预设能量值；如果能量最大值小于预设能量值，则确定电力电子系统无故障。

可选地，如果能量最大值大于或等于预设能量值，则还包括：根据特征值能量信号提取电流信号的后波峰；判断电流信号的前波峰是否大于或等于预设倍数的电流信号的后波峰；如果电流信号的前波峰小于预设倍数的电流信号的后波峰，则确定电力电子系统无故障。

可选地，如果电流信号的前波峰大于或等于预设倍数的电流信号的后波峰，则还包括：判断电流信号的前波峰与电流信号的后波峰的差值是否大于或等于预设倍数的电流信号的前波峰和电流信号的后波峰的最大值；如果电流信号的前波峰与电流信号的后波峰的差值小于预设倍数的电流信号的前波峰和电流信号的后波峰的最大值，则确定电力电子系统无故障。

可选地，如果电流信号的前波峰与电流信号的后波峰的差值大于或等于预设倍数的电流信号的前波峰和电流信号的后波峰的最大值，则确定电力电子系统有故障。

根据第二方面，本发明实施例公开了一种电力电子系统故障检测装置，包括：

信号获取模块，用于获取电力电子系统的换流器侧的电信号；信号分解模块，用于对电信号进行至少一次分解得到分解后的信号；极大值判断模块，用于判断分解后的信号中是否存在模极大值；能量提取模块，用于如果极大值判断模块判断分解后的信号中存在模极大值，则提取电信号的特征值能量信号；故障确定模块，用于根据特征值能量信号确定电力电子系统的故障状况。

可选地，换流器侧的电信号包括电流信号；故障确定模块包括：

第一提取单元，用于根据特征值能量信号提取电流信号的前波峰；第一判断单元，判断电流信号的前波峰是否在预设波峰范围内；第一确定单元，用于如果第一判断单元判断电流信号的前波峰在预设波峰范围内，则确定电力电子系统无故障。