[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

近年来风能、太阳能等可再生能源蓬勃发展，由换流器构成的电力系统因其运行灵活、可控性好，成为未来电网互联的主流结构。应用于电力系统的交直流电网互联、分布式能源并网、无功动态补偿等领域的电力电子装置是一个复杂的非线性时变元素。其高频换流器也存在诸多问题(如，故障、谐波、控制与保护等)，引起学者广泛关注。为提高其可靠性，保证安全运行，必须对电力电子装置的电力电子系统进行大量的仿真测试研究。而采用真实的试验来对系统进行分析验证的难度较大且成本高昂，通常需要采用仿真技术来缩短开发周期、降低开发费用。

电力电子设备的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。如，输电线路易受故障影响产生故障电流，故障电流反馈至IGBT中，使器件受损造成停电事故。而当下直流断路器技术不成熟，直流侧故障不能由直流断路器断开，一般采用交流断路器切除故障电流。传统的输电线路继电保护涉及三个主要任务：检测、分类和故障定位。为保证安全运行，对其有效的故障检测必不可少。因此，对交、直流输电线路故障检测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。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。

现有技术中，基于电力电子系统的仿真对暂态仿真、数字建模与故障的问题作出细致的研究，但对电力电子模型分割、故障实时检测等问题未作详细论述。因此，如何实现电力电子系统故障实时检测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现电力电子系统故障实时检测。

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：

将三相两电平逆变器闭环控制仿真算例模型划分为快速逆变器子模型以及慢速控制子模型，以将算例仿真模型分成包含线性子模型与非线性子模型的快速逆变器子模型以及慢速控制子模型；对仿真算例模型的线性子模型进行建模得到的状态空间方程；获取采集到电力电子系统的原始信号；对原始信号分割频域得到高频小波分解系数；根据高频小波分解系数确定电力电子系统是否故障。

可选地，根据高频小波分解系数确定电力电子系统是否故障包括：获取高频小波分解系数的突变信号；判断突变信号是否存在模极大值；如果突变信号不存在模极大值，则确定原始信号为稳态信号。

可选地，如果突变信号存在模极大值，则提取高频小波分解系数的熵暂态特征；根据熵暂态特征确定电力电子系统是否故障。

可选地，根据熵暂态特征确定电力电子系统是否故障包括：判断熵暂态特征是否大于预设阈值；如果熵暂态特征大于预设阈值，则确定电力电子系统故障。

可选地，如果熵暂态特征小于预设阈值，则确定电力电子系统无故障。

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：

模型划分模块，用于将三相两电平逆变器闭环控制仿真算例模型划分为快速逆变器子模型以及慢速控制子模型，以将算例仿真模型分成包含线性子模型与非线性子模型的快速逆变器子模型以及慢速控制子模型；建模模块，用于对仿真算例模型的线性子模型进行建模得到的状态空间方程；信号获取模块，用于获取采集到电力电子系统的原始信号；分割模块，用于对原始信号分割频域得到高频小波分解系数；故障确定模块，用于根据高频小波分解系数确定电力电子系统是否故障。

可选地，故障确定模块包括：突变获取单元，用于获取高频小波分解系数的突变信号；判断单元，用于判断突变信号是否存在模极大值；稳态单元，用于如果判断单元判断突变信号不存在模极大值，则确定原始信号为稳态信号。

可选地，故障确定模块还包括：提取单元，用于如果判断单元判断突变信号存在模极大值，则提取高频小波分解系数的熵暂态特征；确定单元，用于根据熵暂态特征确定电力电子系统是否故障。

可选地，确定单元包括：特征判断子单元，用于判断熵暂态特征是否大于预设阈值；故障子单元，用于如果特征判断子单元判断熵暂态特征大于预设阈值，则确定电力电子系统故障。

可选地，确定单元包括：确定子单元，用于如果特征判断子单元判断熵暂态特征小于预设阈值，则确定电力电子系统无故障。