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風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法和裝置的制造方法

文檔序號(hào):9645226閱讀:520來源:國知局
風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球化學(xué)能源的日益枯竭,風(fēng)力發(fā)電越來越受到人們的重視。在近20年內(nèi),風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不斷向大型化發(fā)展,風(fēng)力發(fā)電量在所有發(fā)電總量中的比重逐漸變大,風(fēng)電場與電網(wǎng)之間的關(guān)系也越來越密切。
[0003]我國的電網(wǎng)分布復(fù)雜、區(qū)域負(fù)荷分布不平衡、電網(wǎng)末端較多、電網(wǎng)波動(dòng)較大,在風(fēng)電場并網(wǎng)時(shí),電能質(zhì)量和電網(wǎng)的波動(dòng)給風(fēng)電場、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(簡稱“風(fēng)機(jī)”)的正常運(yùn)行帶來了巨大的挑戰(zhàn),因此,對電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測、對風(fēng)電場電網(wǎng)故障類型的快速判斷變得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法和裝置,以實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)電場中多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù),對風(fēng)電場電網(wǎng)故障進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的診斷。
[0005]為達(dá)到上述目的,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法,所述方法包括:周期性監(jiān)測設(shè)置在風(fēng)電場內(nèi)多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù);響應(yīng)于根據(jù)所述各監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的第一故障判據(jù),提取當(dāng)前周期內(nèi)監(jiān)測得到的各監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù),并與當(dāng)前專家診斷流程形成的多個(gè)故障診斷結(jié)果對應(yīng)的電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度值計(jì)算;將所述多個(gè)故障診斷結(jié)果對應(yīng)的電氣數(shù)據(jù)中與當(dāng)前各監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)計(jì)算得到的相似度值大于預(yù)定相似值的故障診斷結(jié)果確定為當(dāng)前發(fā)生的故障的診斷結(jié)果。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷裝置,所述裝置包括:數(shù)據(jù)采集模塊,用于周期性監(jiān)測設(shè)置在風(fēng)電場內(nèi)多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù);故障診斷模塊,用于響應(yīng)于根據(jù)所述各監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的第一故障判據(jù),提取當(dāng)前周期內(nèi)監(jiān)測得到的各監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù),并與當(dāng)前專家診斷流程形成的多個(gè)故障診斷結(jié)果對應(yīng)的電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度值計(jì)算;故障判斷模塊,用于將所述多個(gè)故障診斷結(jié)果對應(yīng)的電氣數(shù)據(jù)中與當(dāng)前各監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)計(jì)算得到的相似度值大于預(yù)定相似值的故障診斷結(jié)果確定為當(dāng)前發(fā)生的故障的診斷結(jié)果。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法和裝置,通過在風(fēng)電場中設(shè)立多個(gè)監(jiān)測點(diǎn),實(shí)時(shí)監(jiān)測這些監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù),并在出現(xiàn)故障判據(jù)后,將采集到的電氣數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的多種故障診斷結(jié)果對應(yīng)的電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場電網(wǎng)故障的快速診斷,及時(shí)避免了風(fēng)電場中設(shè)備受到損壞的威脅。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明中風(fēng)電場中所有監(jiān)測點(diǎn)的分布圖;
[0009]圖2為圖1中監(jiān)測點(diǎn)與設(shè)置在風(fēng)電場中的控制器的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖;
[0010]圖3為本發(fā)明提供的風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖;
[0011]圖4為本發(fā)明提供的風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法中第一故障判據(jù)生成方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖;
[0012]圖5為本發(fā)明提供的風(fēng)電場電網(wǎng)專家診斷流程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖;
[0013]圖6a為本發(fā)明提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)配置示意圖;
[0014]圖6b為本發(fā)明提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷的方法流程圖;
[0015]圖7為風(fēng)電場電網(wǎng)異常及故障類型判斷的示意圖;
[0016]圖8為本發(fā)明提供的風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷裝置另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0017]圖9為本發(fā)明提供的風(fēng)電場電網(wǎng)第一故障判據(jù)生成裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018]圖10為本發(fā)明提供的風(fēng)電場電網(wǎng)專家診斷裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:810-數(shù)據(jù)采集模塊;820_故障診斷模塊;830_故障判斷模塊;840-電壓監(jiān)測模塊;850_故障判據(jù)生成模塊;860_數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊;870_故障關(guān)聯(lián)模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本方案的發(fā)明構(gòu)思,是在對風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)、一次設(shè)備以及各風(fēng)機(jī)中關(guān)鍵監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性監(jiān)測,當(dāng)出現(xiàn)第一故障判據(jù)后,將當(dāng)前的電氣數(shù)據(jù)與預(yù)先通過專家診斷流程得到的多個(gè)診斷結(jié)果所對應(yīng)的電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。根據(jù)數(shù)據(jù)間的相似性,對風(fēng)電場電網(wǎng)進(jìn)行故障診斷,得到相應(yīng)的診斷結(jié)果。
[0021]如圖1所示,為本方案中風(fēng)電場中所有監(jiān)測點(diǎn)的分布圖。圖1中,監(jiān)測點(diǎn)的分布位置包括:
[0022](1)風(fēng)電場內(nèi)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的箱變(箱式變壓器)低壓側(cè);即風(fēng)機(jī)的監(jiān)測點(diǎn)位于箱變低壓側(cè)。
[0023](2)每條集電線路在升壓站的匯集處(風(fēng)電場升壓站,有檢測每條線路電壓、電流的電壓互感器(potential transformer, PT)和電流互感器(Current Transformer, CT),監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在線路的PT和CT 二次回路中),即線路的監(jiān)測點(diǎn)位于線路在升壓站的匯集點(diǎn)。
[0024](3)風(fēng)電場的靜止無功補(bǔ)償器(StaticVar Compensator,SVC) /靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator,SVG)的變壓器高壓側(cè),SVC/SVG的變壓器高壓側(cè),都安裝有PT和CT,相應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在PT和CT 二次回路中。
[0025](4)風(fēng)電場主變壓器(generator step-up transformer,簡稱 GSU transformer或者GSU)。相應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在GSU的高壓側(cè)和/或低壓側(cè)。
[0026]基于圖1中監(jiān)測點(diǎn)的分情況,如圖2中示出了這些監(jiān)測點(diǎn)與設(shè)置在風(fēng)電場中的控制器的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖。圖2中,所有數(shù)據(jù)通過光纖網(wǎng)絡(luò),傳輸?shù)斤L(fēng)電場升壓站的服務(wù)器(風(fēng)電場的控制器),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫,在線監(jiān)測軟件運(yùn)行在工業(yè)電腦中,以對采集的監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷處理,并生成故障診斷結(jié)果。工業(yè)電腦和服務(wù)器通過光纖連接,運(yùn)維人員通過查看工業(yè)電腦的顯示器獲取監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)和故障診斷結(jié)果信息。
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法和裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)施例一
[0029]圖3為本發(fā)明提供的風(fēng)電場電網(wǎng)故障診斷方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖,該方法的執(zhí)行主體可為設(shè)置在風(fēng)電場中的控制器,如風(fēng)電場升壓站中的中央監(jiān)控器。如圖3所示,該方法包括如下步驟:
[0030]S310,周期性監(jiān)測設(shè)置在風(fēng)電場內(nèi)多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)。
[0031]具體地,將前述設(shè)置在GSU處監(jiān)測點(diǎn)位置的電氣數(shù)據(jù)視為風(fēng)電場的并網(wǎng)點(diǎn)電氣數(shù)據(jù),將升壓站的匯集點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)視為集電線路的電氣數(shù)據(jù),將風(fēng)電場的SVC/SVG的變壓器高壓側(cè)處的電氣數(shù)據(jù)視為關(guān)鍵設(shè)備(一次設(shè)備)的監(jiān)測點(diǎn)電氣數(shù)據(jù),將風(fēng)電場內(nèi)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的箱變低壓側(cè)處監(jiān)測點(diǎn)位置的電氣數(shù)據(jù)視為各單臺(tái)風(fēng)機(jī)上的監(jiān)測點(diǎn)電氣數(shù)據(jù)。周期性(如將1分鐘設(shè)為一個(gè)周期)通過電氣數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測相應(yīng)位置的電氣數(shù)據(jù)情況。
[0032]在本實(shí)施例中,上述電氣數(shù)據(jù)包括電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù),由于風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中電壓和電流的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,因此對應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)的電壓值和電流值中除了基波外還會(huì)帶有多種諧波,包括2次諧波、3次諧波、5次諧波、7次諧波、9次諧波、11次諧波、13次諧波、15次諧波、17次諧波、19次諧波、21次諧波、23次諧波等。這些諧波占總電壓或電流的含有率因風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況而有所不同。
[0033]S320,響應(yīng)于根據(jù)各監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的第一故障判據(jù),提取當(dāng)前周期內(nèi)監(jiān)測得到的各監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù),并與當(dāng)前專家診斷流程形成的多個(gè)故障診斷結(jié)果對應(yīng)的電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度值計(jì)算。
[0034]其中,上述第一故障判據(jù)可為初步判斷風(fēng)電場和/或風(fēng)機(jī)進(jìn)入故障狀態(tài)的較為顯著的依據(jù)。例如,當(dāng)系統(tǒng)檢測到監(jiān)測點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)中的諧波含有率處于某一閾值范圍內(nèi),則初步判斷風(fēng)電場和/或風(fēng)機(jī)很可能已進(jìn)入故障狀態(tài)。
[0035]其中,專家診斷流程即為根據(jù)大量的從各監(jiān)
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