[发明专利]一种VSC-HVDC换流站故障诊断系统及方法

说明书

本发明公开了一种VSC‑HVDC换流站故障诊断系统及方法，系统包括信号采集模块、无线WIFI采集模块和PC端分析模块；信号采集模块由电流传感器和STM32F103C8T6芯片组成；无线WIFI采集模块由ESP8266和无线路由器组成；本发明首先通过信号采集模块的电流传感器采集新型高压直流输电(VSC‑HVDC)换流站母线电信号，将电流信号通过SPI接口传输至STM32F103C8T6芯片，再由无线WIFI上传至PC端，通过CEEMDAN排列熵和KELM建立VSC‑HVDC换流站故障诊断模型，评估VSC‑HVDC换流站的运行状态。本发明提供的技术方案具有安全性高、传输性好、准确率高等优点，能够快速识别换流站的运行状态，及时向维护人员提供可靠的设备运行信息，保证设备正常运行，降低维护成本。

技术领域

本发明属于高压直流故障诊断技术领域，具体涉及一种基于CEEMDAN排列熵和KELM的VSC-HVDC换流站故障诊断系统及方法。

背景技术

VSC-HVDC系统目前已广泛应用于远距离大容量输电、跨区域电网异步互联、大规模新能源集中送出等应用领域，其主要包括换流站和线路两大部分，具有输送电压高、输送量大、输电稳定可靠、可有效消除输电中存在的故障等优点。换流站是VSC-HVDC系统的核心部分，一旦发生故障，将影响整个系统正常运行，甚至造成严重事故。短路故障是换流站的一种典型故障，由于受到换流器产生的载波噪声的影响，导致信号特征难以提取。

通过远程监控VSC-HVDC系统的运行状态并进行状态评估，可以有效地对VSC-HVDC系统的故障进行在线诊断，从而预防故障发生。

发明内容

本发明提供了一种基于CEEMDAN排列熵和KELM的VSC-HVDC换流站故障诊断系统及方法。依据换流站中的换流器发生短路故障时产生的电流信号，发现换流器阀体短路、整流器对称短路、整流器非对称短路、逆变器对称短路、逆变器非对称短路等故障，实现对VSC-HVDC换流站运行状态的有效诊断，具有较强的实用性和工程意义。

为了达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于CEEMDAN排列熵和KELM的VSC-HVDC换流站故障诊断系统，包括：信号采集模块、无线WIFI采集模块和PC端分析模块；

所述信号采集模块包括VSC-HVDC换流站、电流传感器和STM32F103C8T6芯片；通过套固在基于电压源换流器的VSC-HVDC换流站母线上的电流传感器采集电信号；

所述无线WIFI传输模块包括ESP8266和无线路由器组成，将电流信号通过SPI接口传输至STM32F103C8T6芯片，STM32F103C8T6芯片与ESP8266的UART串口相连接，实现数据的无线传输；

所述PC机分析模块，采用CEEMDAN排列熵和KELM方法建立VSC-HVDC换流站故障诊断模型，以此来评估VSC-HVDC换流站运行状态；

优选的，所述电流传感器采用霍尔闭口式开环电流传感器AHKC-H，其可测电流为0～(500-3000)A；

本发明的另一目的在于提供一种基于CEEMDAN排列熵和KELM的VSC-HVDC换流站故障诊断系统的使用方法，包括如下步骤：

S1：信号采集：通过套固在基于电压源换流器的VSC-HVDC换流站母线上的电流传感器采集电信号；

S2：将采集的信号通过WIFI模块传输至PC端；

S3：特征提取：对采集的电信号进行CEEMDAN分解得到模态分量，并计算模态分量与原始信号的相关系数，对相关系数高的模态分量进行排列熵值的计算，构成特征样本集；

S4：状态识别：将特征提取获得的特征样本集输入KELM故障诊断模型中进行状态识别；