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专利号: 2024118046253
申请人: 勃源电气科技(西安)有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.用于电气工程中关键设备的故障检测方法,其特征在于,所述方法包括:

通过传感器采集IGBT驱动电路在每个采样时刻下的前级电路输出的电流和电压,以及后级电路输出的电流和电压;

根据IGBT驱动电路中后级电路的电流时序变化情况以及后级电路的电压时序变化情况,得到后级电路在每个采样时刻下的后级功率突变程度;

对后级电路在所有采样时刻下的后级功率突变程度进行聚类分析,得到至少两个突变程度聚类簇;根据每个突变程度聚类簇中的后级功率突变程度的变化范围以及离散程度,得到每个突变程度聚类簇的异常可能性;根据所述异常可能性,筛选出所有突变程度聚类簇中的异常聚类簇;

确定前级电路在每个采样时刻下的前级功率突变程度;在异常聚类簇对应的所有采样时刻中,根据后级功率突变程度与前级功率突变程度之间的时序关联相似情况,得到IGBT驱动电路的前级故障影响可能性;根据所述前级故障影响可能性进行IGBT驱动电路故障位置检测,根据检测得到的故障位置进行电力电子设备的故障维修;

所述前级故障影响可能性的获取方法包括:

将所有异常聚类簇对应的所有采样时刻,作为故障时刻;

确定所有故障时刻下的后级功率突变程度进行时序排列后的后级功率突变程度序列,以及所有故障时刻下的前级功率突变程度进行时序排列后的前级功率突变程度序列;

通过DTW算法计算所述后级功率突变程度序列与所述前级功率突变程度序列之间的DTW距离;将所述DTW距离的负相关映射值,作为前级电路与后级电路之间在所有故障时刻下的功率突变相似程度;

将所述后级功率突变程度序列与所述前级功率突变程度序列之间的协方差的绝对值进行归一化处理,得到前级电路与后级电路之间在所有故障时刻下的功率突变关联程度;

根据所述功率突变相似程度与所述功率突变关联程度,确定IGBT驱动电路的前级故障影响可能性;所述功率突变相似程度与所述功率突变关联程度均与所述前级故障影响可能性呈正相关关系;

所述根据所述前级故障影响可能性进行IGBT驱动电路故障位置检测的方法包括:当所述前级故障影响可能性大于或等于预设影响阈值时,将IGBT驱动电路中的前级电路作为故障电路;当所述前级故障影响可能性小于预设影响阈值时,将IGBT驱动电路中的后级电路作为故障电路。

2.根据权利要求1所述的用于电气工程中关键设备的故障检测方法,其特征在于,所述后级功率突变程度的获取方法包括:在后级电路中,根据每个采样时刻与相邻的采样时刻之间的电流偏差,得到每个采样时刻的后级电流变化程度;

在后级电路中,根据每个采样时刻与相邻的采样时刻之间的电压偏差,得到每个采样时刻的后级电压变化程度;

将所述后级电流变化程度和所述后级电压变化程度进行融合,确定每个采样时刻的后级功率突变程度;其中,所述后级电流变化程度和所述后级电压变化程度均与所述后级功率突变程度呈正相关关系。

3.根据权利要求1所述的用于电气工程中关键设备的故障检测方法,其特征在于,所述突变程度聚类簇的获取方法包括:在具有采样时刻维度和后级功率突变程度维度对应的坐标系上,获取每个采样时刻下的后级功率突变程度对应的参考数据坐标点;

根据所有参考数据坐标点通过聚类分析方法,确定至少两个突变程度聚类簇。

4.根据权利要求1所述的用于电气工程中关键设备的故障检测方法,其特征在于,所述异常可能性的获取方法包括:根据每个突变程度聚类簇中所有采样时刻下的后级功率突变程度的极差,确定每个突变程度聚类簇的输出功率变化程度;根据每个突变程度聚类簇中所有采样时刻下的后级功率突变程度的标准差,确定每个突变程度聚类簇的输出功率波动程度;

根据所述输出功率变化程度和所述输出功率波动程度,确定每个突变程度聚类簇的输出功率不稳定性;其中,所述输出功率变化程度和所述输出功率波动程度均与所述输出功率不稳定性呈正相关关系;

根据每个突变程度聚类簇的输出功率不稳定性与其余各个突变程度聚类簇的输出功率不稳定性的相对大小,确定每个突变程度聚类簇的异常可能性。

5.根据权利要求4所述的用于电气工程中关键设备的故障检测方法,其特征在于,所述根据每个突变程度聚类簇的输出功率不稳定性与其余各个突变程度聚类簇的输出功率不稳定性的相对大小,确定每个突变程度聚类簇的异常可能性的方法包括:依次将每个突变程度聚类簇,作为目标聚类簇;将目标聚类簇外的其他突变程度聚类簇,作为目标聚类簇的对比聚类簇;

将目标聚类簇的输出功率不稳定性与每个对比聚类簇的输出不稳定性进行对比,确定目标聚类簇与每个对比聚类簇的相对不稳定性;其中,目标聚类簇的输出功率不稳定性与所述相对不稳定性呈正相关关系;对比聚类簇的输出不稳定性与所述相对不稳定性呈负相关关系;

将目标聚类簇与所有对比聚类簇的相对不稳定性的均值的归一化值,作为目标聚类簇的异常可能性。

6.根据权利要求1所述的用于电气工程中关键设备的故障检测方法,其特征在于,所述异常聚类簇的获取方法包括:将异常可能性大于预设异常阈值的突变程度聚类簇,作为异常聚类簇。

7.根据权利要求1所述的用于电气工程中关键设备的故障检测方法,其特征在于,所述前级功率突变程度的获取方法包括:在前级电路中,根据每个采样时刻与相邻的采样时刻之间的电流偏差,得到每个采样时刻的前级电流变化程度;

在前级电路中,根据每个采样时刻与相邻的采样时刻之间的电压偏差,得到每个采样时刻的前级电压变化程度;

将所述前级电流变化程度和所述前级电压变化程度进行融合,确定每个采样时刻的后级功率突变程度。

8.用于电气工程中关键设备的故障检测系统,其特征在于,所述系统包括:

电变量采集模块,用于通过传感器采集IGBT驱动电路在每个采样时刻下的前级电路输出的电流和电压,以及后级电路输出的电流和电压;

后级功率突变程度计算模块,用于根据IGBT驱动电路中后级电路的电流时序变化情况以及后级电路的电压时序变化情况,得到后级电路在每个采样时刻下的后级功率突变程度;

异常筛选模块,用于对后级电路在所有采样时刻下的后级功率突变程度进行聚类分析,得到至少两个突变程度聚类簇;根据每个突变程度聚类簇中的后级功率突变程度的变化范围以及离散程度,得到每个突变程度聚类簇的异常可能性;根据所述异常可能性,筛选出所有突变程度聚类簇中的异常聚类簇;

故障检测模块,用于根据所述后级功率突变程度的获取方法,确定前级电路在每个采样时刻下的前级功率突变程度;在异常聚类簇对应的所有采样时刻中,根据后级功率突变程度与前级功率突变程度之间的时序关联相似情况,得到IGBT驱动电路的前级故障影响可能性;根据所述前级故障影响可能性进行IGBT驱动电路故障位置检测,根据检测得到的故障位置进行电力电子设备的故障维修;

所述前级故障影响可能性的获取方法包括:

将所有异常聚类簇对应的所有采样时刻,作为故障时刻;

确定所有故障时刻下的后级功率突变程度进行时序排列后的后级功率突变程度序列,以及所有故障时刻下的前级功率突变程度进行时序排列后的前级功率突变程度序列;

通过DTW算法计算所述后级功率突变程度序列与所述前级功率突变程度序列之间的DTW距离;将所述DTW距离的负相关映射值,作为前级电路与后级电路之间在所有故障时刻下的功率突变相似程度;

将所述后级功率突变程度序列与所述前级功率突变程度序列之间的协方差的绝对值进行归一化处理,得到前级电路与后级电路之间在所有故障时刻下的功率突变关联程度;

根据所述功率突变相似程度与所述功率突变关联程度,确定IGBT驱动电路的前级故障影响可能性;所述功率突变相似程度与所述功率突变关联程度均与所述前级故障影响可能性呈正相关关系;

所述根据所述前级故障影响可能性进行IGBT驱动电路故障位置检测的方法包括:当所述前级故障影响可能性大于或等于预设影响阈值时,将IGBT驱动电路中的前级电路作为故障电路;当所述前级故障影响可能性小于预设影响阈值时,将IGBT驱动电路中的后级电路作为故障电路。