[发明专利]一种基于小波变换的同步调相机定子绕组短路故障诊断方法

说明书

一种基于小波变换的同步调相机定子绕组短路故障诊断方法，涉及电机故障诊断技术领域。本发明是为了解决现有对同步调相机定子绕组短路故障的诊断方法仅能诊断出调相机发生了何种故障，而不能诊断出具体故障相的问题。本发明结合了FFT变换与离散小波变换对同步调相机定子绕组发生短路故障后冲击较小的励磁电流进行处理，综合考虑了特征频段能量以及短路时刻转子位置角，不仅能对故障种类进行诊断还能对故障相进行诊断。

技术领域

本发明属于电机故障诊断技术领域。

背景技术

由于电网电压等级不断提高、联网规模不断扩大，具有远距离、大容量、高效率等优点的特高压直流输电技术得到了迅速发展。随着特高压直流输电工程的推进，电力系统对直流输电送、受端动态无功需求日益增强。为解决特高压直流输电系统中无功补偿问题，同步调相机作为一种大容量动态无功补偿装置得到了广泛的应用。与基于电力电子技术的无功补偿器件相比较，调相机不仅具有更好的无功出力特性，还能为系统提供短路容量。因此，国家电网公司已经对多条特高压直流输电系统加装了300Mvar调相机，以解决系统无功补偿问题。

调相机并网运行后主要用于解决电力系统故障工况下的无功补偿问题，然而电力系统故障时，调相机所受的冲击电流较大，长时间受到大电流冲击后调相机端部绝缘易发生老化破损导致调相机定子绕组发生单相短路、两相接地、两相短路以及三相短路等故障。对调相机所发生的短路故障进行快速诊断，能够大幅度缩短调相机停机时间，进而减少因调相机停机而产生的经济损失。因此对同步调相机定子绕组短路故障进行诊断是十分必要的。

目前现有的针对同步调相机定子绕组短路故障的诊断方法仅能诊断出调相机发生了何种故障，而不能诊断出具体故障相，这将对调相机检修造成极大的阻碍。

发明内容

本发明是为了解决现有对同步调相机定子绕组短路故障的诊断方法仅能诊断出调相机发生了何种故障，而不能诊断出具体故障相的问题，现提供一种基于小波变换的同步调相机定子绕组短路故障诊断方法。

一种基于小波变换的同步调相机定子绕组短路故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤一：采集同步调相机在当前故障工况下的励磁电流信号和当前故障工况下的转子位置角θ_α，α＝A，B，C，θ_A、θ_B和θ_C分别为励磁绕组轴线分别与A相、B相和C相绕组轴线的夹角；

步骤二：对步骤一获得的励磁电流信号依次进行FFT变换和小波变换，获得十个频段小波序列；

步骤三：在十个频段小波序列中选取特征频段、并计算特征频段的频段能量和；

步骤四：构建同步调相机故障工况模型，调整该模型参数，获得频率最小的两个特征频段的能量范围以及不同故障工况下的励磁电流信号和转子位置角，利用不同故障工况下的励磁电流信号和转子位置角，分别获得不同故障工况下的转子位置角-能量和曲线；

步骤五：将步骤三获得的特征频段中频率最小的两个特征频段的能量分别与相应能量范围进行比较，确定当前故障工况下同步调相机定子绕组的故障类型；

步骤六：判断当前故障工况的故障类型是否为三相短路故障，是则确定当前故障工况的故障相为A相、B相和C相，并结束诊断，否则执行步骤七；

步骤七：根据步骤五获得的故障类型选取出相应工况的转子位置角-能量和曲线，利用该曲线与步骤三获得的频段能量和获得疑似夹角；

步骤八：判断步骤七获得的所有疑似夹角中是否有与θ_α相等的情况，是则执行步骤九，否则返回步骤一；

步骤九：当步骤五获得的当前故障工况的故障类型是为单相故障，则当前故障工况下同步调相机定子绕组的故障相为α相，