確定電力變換器的健康的當(dāng)前和將來狀態(tài)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所公開主題涉及電力變換器，以及更具體來說，涉及電力變換器的條件監(jiān)測(cè)和評(píng)定。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電力網(wǎng)絡(luò)可包含多個(gè)電力分站，各包含多種設(shè)備，以促進(jìn)由一個(gè)或多個(gè)電力生產(chǎn)設(shè)施(例如核電站、煤氣化發(fā)電廠、基于燃?xì)鉁u輪機(jī)的發(fā)電廠、水力發(fā)電廠等)所產(chǎn)生的電力的轉(zhuǎn)換。這類電力分站包含例如電力變換器(以下稱作變換器)，其在第一電壓的接收電力并且在第二電壓的輸出電力?，F(xiàn)代變換器是比較復(fù)雜的裝置，其包含在變換器的所估計(jì)40年平均使用期限上以多種不同方式出故障的多個(gè)組件。因此，變換器可接收常規(guī)安排的維護(hù)和檢查，以確保正確操作。但是，由于維護(hù)人員在數(shù)量方面可能受到限制，所以變換器的維護(hù)和檢查可完全提前安排(例如提前6個(gè)月或以上)。此外，由于基礎(chǔ)設(shè)施不是完全同構(gòu)的，所以電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的不同變換器能夠以不同速率老化或磨損。不幸地是，變換器的現(xiàn)有保養(yǎng)沒有以有效的方式解決這些問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]下面概述其范圍與最初要求保護(hù)的本發(fā)明相稱的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例不是意在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，這些實(shí)施例而是僅預(yù)計(jì)提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)單的概括。實(shí)際上，本發(fā)明可包含可與下面闡述的實(shí)施例類似或不同的多種形式。
[0004]在實(shí)施例中，系統(tǒng)包括電力變換器診斷和預(yù)報(bào)裝置，其具有存儲(chǔ)多個(gè)模型的存儲(chǔ)器電路。多個(gè)模型的每個(gè)包括操作和非操作電力變換器數(shù)據(jù)的潛在組合與電力變換器的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的潛在條件之間的相關(guān)性，并且包含基于物理學(xué)的模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。該系統(tǒng)包含通信電路，其配置成接收與電力變換器相關(guān)的操作和非操作電力變換器數(shù)據(jù)的特定組合。該系統(tǒng)包含處理電路，其配置成將操作和非操作電力變換器數(shù)據(jù)的特定組合作為輸入來提供給多個(gè)模型，從多個(gè)模型的輸出來確定電力變換器的診斷，從多個(gè)模型的輸出來確定電力變換器的預(yù)報(bào)，并且在顯示裝置上顯示電力變換器的診斷和預(yù)報(bào)。
[0005]在實(shí)施例中，方法包含接收與電力網(wǎng)絡(luò)的電力變換器相關(guān)的操作數(shù)據(jù)和非操作數(shù)據(jù)。該方法包含將操作和非操作數(shù)據(jù)的組合作為輸入來提供給多個(gè)模型，其中多個(gè)模型包括操作和非操作數(shù)據(jù)的潛在組合與電力變換器的潛在條件之間的基于物理學(xué)的相關(guān)性和統(tǒng)計(jì)相關(guān)性兩者。該方法還包含響應(yīng)輸入而從多個(gè)模型的輸出來確定電力變換器的診斷和預(yù)報(bào)。該方法進(jìn)一步包含呈現(xiàn)電力變換器的診斷和預(yù)報(bào)。
[0006]在實(shí)施例中，非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀媒介存儲(chǔ)由電子裝置的處理器可運(yùn)行的指令。指令包含經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口或數(shù)據(jù)導(dǎo)入機(jī)制從與電力變換器關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)聯(lián)機(jī)監(jiān)測(cè)裝置來接收與電力網(wǎng)絡(luò)的電力變換器的多個(gè)子系統(tǒng)相關(guān)的操作數(shù)據(jù)和非操作數(shù)據(jù)的指令。指令包含使用多個(gè)所存儲(chǔ)模型的一個(gè)或多個(gè)基于物理學(xué)的相關(guān)性和一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)相關(guān)性從操作和非操作數(shù)據(jù)的組合來識(shí)別電力變換器的多個(gè)子系統(tǒng)的條件的機(jī)制。指令包括基于電力變換器的多個(gè)子系統(tǒng)的所識(shí)別條件來確定電力變換器的診斷和預(yù)報(bào)的機(jī)制。指令進(jìn)一步包含呈現(xiàn)電力變換器的多個(gè)子系統(tǒng)以及作為整體的電力變換器的診斷和預(yù)報(bào)的機(jī)制。
[0007]技術(shù)方案1:一種系統(tǒng)，包括:
電力變換器診斷和預(yù)報(bào)裝置，包括:
存儲(chǔ)器電路，配置成存儲(chǔ)多個(gè)模型，其中所述多個(gè)模型的每個(gè)包括操作和非操作電力變換器數(shù)據(jù)的潛在組合與電力變換器的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的潛在條件之間的相關(guān)性，并且其中所述多個(gè)模型包括基于物理學(xué)的模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?br> 通信電路，配置成接收與所述電力變換器相關(guān)的操作和非操作電力變換器數(shù)據(jù)的特定組合；以及
處理電路，配置成:
將操作和非操作電力變換器數(shù)據(jù)的所述特定組合作為輸入來提供給所述多個(gè)模型； 從所述多個(gè)模型的輸出來確定所述電力變換器的診斷；
從所述多個(gè)模型的所述輸出來確定所述電力變換器的預(yù)報(bào)；以及在顯示裝置上顯示所述電力變換器的所述診斷和所述預(yù)報(bào)。
[0008]技術(shù)方案2:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述處理電路配置成:
從所述多個(gè)模型的所述輸出來確定所述電力變換器的所述一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的每個(gè)的所述診斷；
從所述多個(gè)模型的所述輸出來確定所述電力變換器的所述一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的每個(gè)的所述預(yù)報(bào)；以及
在所述顯示裝置上顯示所述電力變換器的所述一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的每個(gè)的所述診斷和所述預(yù)報(bào)。
[0009]技術(shù)方案3:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，包括所述電力變換器，所述電力變換器包含所述一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)包括主箱子系統(tǒng)、套管子系統(tǒng)、熱子系統(tǒng)和抽頭變更子系統(tǒng)。
[0010]技術(shù)方案4:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述診斷包括所述電力變換器的健康指標(biāo)、所述電力變換器的所述健康指標(biāo)的置信值和所述電力變換器的規(guī)定動(dòng)作。
[0011]技術(shù)方案5:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)報(bào)包括所述電力變換器的故障概率、所述電力變換器的預(yù)計(jì)使用期限和所述電力變換器的事件概率。
[0012]技術(shù)方案6:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，基于物理學(xué)的模型包括操作和非操作電力變換器數(shù)據(jù)的所述潛在組合與所述電力變換器的所述一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的所述潛在條件之間的基于物理學(xué)的相關(guān)性，其中所述基于物理學(xué)的相關(guān)性表示在所述電力變換器的所述一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的每個(gè)中能夠發(fā)生的物理過程。
[0013]技術(shù)方案7:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶ú僮骱头遣僮麟娏ψ儞Q器數(shù)據(jù)的所述潛在組合與所述電力變換器的每個(gè)子系統(tǒng)的所述潛在條件之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，其中所述統(tǒng)計(jì)相關(guān)性表示所述電力變換器的每個(gè)子系統(tǒng)中易于發(fā)生的條件的專家知識(shí)和統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)。
[0014]技術(shù)方案8:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)聯(lián)機(jī)監(jiān)測(cè)裝置，其配置成收集與所述特定電力變換器的所述一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)相關(guān)的所述非操作電力變換器數(shù)據(jù)和/或所述操作數(shù)據(jù)變換器，并且配置成向所述通信電路提供所述操作數(shù)據(jù)。
[0015]技術(shù)方案9:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述操作數(shù)據(jù)包括所述電力變換器的每相電壓和電流向量、變換器加載和/或過載、瞬態(tài)電壓和電流事件、環(huán)境溫度、繞組電阻、泄漏電抗、磁芯勵(lì)磁電流、磁芯損耗和勵(lì)磁功率因數(shù)、磁芯地、溶解氣體分析(DGA)或者其組合。
[0016]技術(shù)方案10:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，包括配置成存儲(chǔ)與所述電力變換器有關(guān)的非操作數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)配置成向所述通信電路提供所述非操作數(shù)據(jù)。
[0017]技術(shù)方案11:如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述非操作數(shù)據(jù)包括所述電力變換器的繞組功率因數(shù)、套管功率因數(shù)、繞組匝比、標(biāo)稱額定、額定電流、繞組向量組、制造日期、先前維護(hù)的日期和類型、應(yīng)力事件、資產(chǎn)帳面價(jià)值、資產(chǎn)剩余價(jià)值、資產(chǎn)年限、備件庫(kù)存、故障日志、熱成像數(shù)據(jù)、電力輸送網(wǎng)絡(luò)模型或者其組合。
[0018]技術(shù)方案12:—種方法，包括:
接收與電力網(wǎng)絡(luò)的電力變換器相關(guān)的操作數(shù)據(jù)和非操作數(shù)據(jù)；
將所述操作和非操作數(shù)據(jù)的組合作為輸入來提供給多個(gè)模型，其中所述多個(gè)模型包括操作和非操作數(shù)據(jù)的潛在組合與所述電力變換器的潛在條件之間的基于物理學(xué)的相關(guān)性和統(tǒng)計(jì)相關(guān)性兩者；
響應(yīng)所述輸入而從所述多個(gè)模型的輸出來確定所述電力變換器的診斷和預(yù)報(bào)；以及呈現(xiàn)所述電力變換器的所述診斷和預(yù)報(bào)。
[0019]技術(shù)方案13:如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述基于物理學(xué)的相關(guān)性從能夠在所述電力變換器的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)中發(fā)生的物理過程來得出。
[0020]技術(shù)方案14:如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述統(tǒng)計(jì)相關(guān)性從所述電力變換器的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)中在統(tǒng)計(jì)上易于發(fā)生的條件的專家知識(shí)來得出。
[0021]技術(shù)方案15:如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述操作、所述非操作數(shù)據(jù)或者它們兩者由與所述電力變換器關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)聯(lián)機(jī)監(jiān)測(cè)裝置來收集。
[0022]技術(shù)方案16:如技術(shù)方案12所述的方法，其中，從存儲(chǔ)與所述電力變換器相關(guān)的維護(hù)數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)或者其組合的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)來接收所述非操作數(shù)據(jù)。
[0023]技術(shù)方案17:如技術(shù)方案12所述的方法，包括:
存儲(chǔ)所述電力變換器的所述診斷和所述預(yù)報(bào)；
接收并且存儲(chǔ)與所述電力變換器相關(guān)的附加操作和非操作數(shù)據(jù)；
將所述診斷和所述預(yù)報(bào)與所述附加操作和非操作數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以識(shí)別附加統(tǒng)計(jì)相關(guān)性；以及
基于所述附加統(tǒng)計(jì)相關(guān)性來更新所述多個(gè)模型。
[0024]技術(shù)方案18:如技術(shù)方案12所述的方法，包括:
響應(yīng)所述輸入而從所述多個(gè)模型的所述輸出來確定所述電力變換器的規(guī)定動(dòng)作和機(jī)組分級(jí)；以及
基于所述電力變換器的所述機(jī)組分級(jí)來優(yōu)先化所述電力變換器的所述規(guī)定動(dòng)作。
[0025]技術(shù)方案19:一種存