CN112230117B - 用于ap1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及AP1000核电站棒电源机组检修技术领域，具体为一种用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***及方法。一种用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***，包括励磁电流采集设备，用于采集AP1000棒电源机组的励磁电流；励磁电流分析平台，用于获取所采集的励磁电流的谐波含量；谐波含量故障对照模块，包括用于根据获取的谐波含量判断AP1000棒电源机组旋转二极管是否存在故障以及具体故障类型的谐波含量故障对照表。本申请***及方法能够在不影响棒电源机组稳定运行、不改变棒电源机组结构的前提下，通过测量AP1000核电站棒电源机组励磁电流，分析其谐波含量来实现棒电源机组旋转二极管的故障在线检测，从而确保AP1000机组控制棒的供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及AP1000核电站棒电源机组检修技术领域，具体为一种用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***及方法。
背景技术
作为长期运行的核电站关键敏感设备，AP1000棒电源机组旋转二极管除了承受大电流、关断次数频繁等电气工况外，还需承受离心力大、振动大、灰尘聚集等机械工况，存在一定故障可能性。但是AP1000核电站棒电源机组旋转二极管没有在线检测技术。
目前AP1000核电站棒电源机组旋转二极管的故障检测手段是停机后拆开励磁机端盖，逐个测量二极管的通断。而AP1000核电站棒电源机组每隔18个月才停机一次，每隔54个月才检查旋转二极管是否存在故障，当前的检测方法显然不具备时效性。
目前，大型的无刷励磁发电机组能够采用二极管非导通检测***监测其旋转二极管的状态，但是由于AP1000核电站棒电源机组发电机与无刷励磁发电机组发电机在结构上存在较大区别，且旋转二极管故障对励磁电流及端电压影响也不一样，因此，不能够通过现有的二极管非导通检测***来检测AP1000棒电源机组旋转二极管的故障。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***及方法，能够在棒电源机组运行期间在线检测二极管是否存在故障，有效提高了旋转二极管的故障检测效率及便利度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***，包括
励磁电流采集设备，用于采集AP1000棒电源机组的励磁电流；
励磁电流分析平台，用于获取所采集的励磁电流的谐波含量；
谐波含量故障对照模块，包括用于根据获取的谐波含量判断AP1000棒电源机组旋转二极管是否存在故障以及具体故障类型的谐波含量故障对照表。
本申请***能够在棒电源机组运行期间在线检测旋转二极管是否存在故障，有效提高了旋转二极管的故障检测效率及便利度。
作为优选，所述谐波含量故障对照模块还包括
建模参数采集单元，用于采集AP1000棒电源机组发电机及励磁机的建模参数；
建模平台，用于根据建模参数建立AP1000棒电源机组的发电机模型及励磁机模型；
二极管故障分析平台，用于导入发电机模型及励磁机模型并模拟AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态，获取AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态下对应的励磁电流的谐波含量以形成谐波含量故障对照表。
作为优选，所述谐波含量故障对照模块还包括
模型验证单元，用于验证发电机模型及励磁机模型的正确性。
作为优选，所述建模平台包括MAXWELL软件平台。
作为优选，所述二极管故障分析平台包括SIMPLORER软件平台。
一种用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测方法，包括以下步骤
S01通过励磁电流采集设备采集AP1000棒电源机组在线状态下的励磁电流；
S02通过励磁电流分析平台获取所采集的励磁电流的谐波含量；
S03根据获取的谐波含量并结合谐波含量故障对照表判断AP1000棒电源机组旋转二极管是否存在故障以及故障的类型。
本申请方法能够通过测量AP1000核电站棒电源机组励磁电流，分析其谐波含量，从而达到在棒电源机组运行期间实现旋转二极管故障在线检测目的。
作为优选，所述S03中谐波含量故障对照表通过以下步骤获得，
S31通过建模参数采集单元采集AP1000棒电源机组发电机及励磁机的建模参数；
S32根据建模参数在建模平台建立AP1000棒电源机组的发电机模型及励磁机模型；
S33将发电机模型及励磁机模型导入二极管故障分析平台，并通过二极管故障分析平台模拟AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态，获取AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态下对应的励磁电流的谐波含量以形成谐波含量故障对照表。
作为优选，所述S32还包括通过模型验证单元验证发电机模型及励磁机模型的正确性。
作为优选，所述谐波含量故障对照表具体包括，
当旋转二极管正常运行时，前6次谐波中，6次谐波含量远超其他次谐波含量；
当单个旋转二极管开路时，前6次谐波中，基波含量大于2次谐波含量且2次谐波含量远超其他次谐波含量；
当同相两个旋转二极管开路时，前6次谐波中，2次谐波含量远超其他次谐波含量；
当不同相两个旋转二极管开路时，前6次谐波中，基波含量远超其他次谐波含量。
作为优选，所述励磁电流采集设备的采样频率大于1000Hz。
有益效果
本申请***及方法能够在不影响棒电源机组稳定运行、不改变棒电源机组结构的前提下，通过测量AP1000核电站棒电源机组励磁电流，分析其谐波含量来实现棒电源机组旋转二极管的故障在线检测，从而提升棒电源机组的运行稳定性，确保AP1000机组控制棒的供电可靠性。
附图说明
图1为本申请棒电源正常运行期间励磁电流中的谐波分布示意图；
图2为本申请棒电源单个二极管开路后励磁电流中的谐波分布示意图；
图3为本申请棒电源同相两个二极管开路后励磁电流中的谐波分布示意图；
图4为本申请棒电源不同相两个二极管开路后励磁电流中的谐波分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***，包括励磁电流采集设备，励磁电流分析平台和谐波含量故障对照模块。
励磁电流采集设备用于采集AP1000棒电源机组的励磁电流，励磁电流分析平台用于获取所采集的励磁电流的谐波含量。谐波含量故障对照模块包括用于根据获取的谐波含量判断AP1000棒电源机组旋转二极管是否存在故障以及具体故障类型的谐波含量故障对照表。本申请***能够在棒电源机组运行期间在线检测旋转二极管是否存在故障，有效提高了旋转二极管的故障检测效率及便利度。
所述谐波含量故障对照模块还包括建模参数采集单元，建模平台和二极管故障分析平台。建模参数采集单元用于采集AP1000棒电源机组发电机及励磁机的建模参数。建模平台用于根据建模参数建立AP1000棒电源机组的发电机模型及励磁机模型。所述建模平台包括MAXWELL软件平台。二极管故障分析平台用于导入发电机模型及励磁机模型并模拟AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态，获取AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态下对应的励磁电流的谐波含量以形成谐波含量故障对照表。所述二极管故障分析平台包括SIMPLORER软件平台。
由于当前不具备对AP1000核电站棒电源机组执行旋转二极管故障模拟试验的技术。因此，本申请主要借助于MAXWELL软件和SIMPLORER软件的联合仿真。通过现场测量AP1000核电站棒电源机组发电机及励磁机的各项参数，在MAXWELL软件中建立与实际一比一对应的励磁机和发电机模型，将模型导入到SIMPLORER软件中，模拟二极管故障对励磁机励磁电流的谐波影响。
所述谐波含量故障对照模块还包括用于验证发电机模型及励磁机模型正确性的模型验证单元。在SIMPLORER软件中模拟棒电源机组正常运行期间的励磁电流，可以得出：正常运行期间励磁电流主要包含6次谐波。采集棒电源机组实际运行电流进行分析，可以得出：正常运行期间励磁电流主要包含6次谐波。两项分析结果一致，可证明AP1000棒电源机组模型建立的正确性。
根据仿真模型得出AP1000核电站棒电源机组旋转二极管短路后机组将发生跳闸，本申请主要分析AP1000核电站棒电源机组最可能发生的1个及2个二极管开路后励磁电流中的谐波含量分布情况以实现AP1000核电站棒电源机组旋转二极管故障在线检测。
如图1所示，旋转二极管正常运行期间：主要包含前6次谐波，其中6次谐波含量远超过其他次谐波含量。如图2所示，旋转二极管的单个二极管开路时：主要包含前6次谐波，其中基波和2次谐波远超6次谐波含量。如图3所示，旋转二极管的同相两个二极管开路时：主要包含2、4、6次谐波，其中2次谐波含量超过4次谐波及6次谐波。如图4所示，旋转二极管的不同相两个二极管开路时：主要包含前6次谐波，其中基波超过6次谐波含量，2次谐波约等于6次谐波。
本申请***能够在不影响棒电源机组稳定运行、不改变棒电源机组结构的前提下，实现棒电源机组旋转二极管故障在线检测，从而提升棒电源机组运行稳定性，确保AP1000机组控制棒供电可靠性。
一种用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测方法，包括以下步骤S01通过励磁电流采集设备采集AP1000棒电源机组在线状态下的励磁电流，所述励磁电流采集设备的采样频率需要大于1000Hz。S02通过励磁电流分析平台获取所采集的励磁电流的谐波含量。励磁电流分析平台可以采用MATLAB软件平台。S03根据获取的谐波含量并结合谐波含量故障对照表判断AP1000棒电源机组旋转二极管是否存在故障以及故障的类型。本申请方法能够通过测量AP1000核电站棒电源机组励磁电流，分析其谐波含量，从而达到在棒电源机组运行期间实现旋转二极管故障在线检测目的。
所述S03中谐波含量故障对照表通过以下步骤获得，S31通过建模参数采集单元采集AP1000棒电源机组发电机及励磁机的建模参数。S32根据建模参数在建模平台建立AP1000棒电源机组的发电机模型及励磁机模型。S33将发电机模型及励磁机模型导入二极管故障分析平台，并通过二极管故障分析平台模拟AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态，获取AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态下对应的励磁电流的谐波含量以形成谐波含量故障对照表。
如图1至图4所示，所述谐波含量故障对照表具体包括，当旋转二极管正常运行时，前6次谐波中，6次谐波含量远超其他次谐波含量；当单个旋转二极管开路时，前6次谐波中，基波含量大于2次谐波含量且2次谐波含量远超其他次谐波含量；当同相两个旋转二极管开路时，前6次谐波中，2次谐波含量远超其他次谐波含量；当不同相两个旋转二极管开路时，前6次谐波中，基波含量远超其他次谐波含量。
所述S32还包括通过模型验证单元验证发电机模型及励磁机模型的正确性。具体为在SIMPLORER软件中模拟棒电源机组正常运行期间的励磁电流，可以得出：正常运行期间励磁电流主要包含6次谐波。采集棒电源机组实际运行电流进行分析，可以得出：正常运行期间励磁电流主要包含6次谐波。两项分析结果一致，可证明AP1000棒电源机组模型建立的正确性。
本申请方法能够在不影响棒电源机组稳定运行、不改变棒电源机组结构的前提下，通过测量AP1000核电站棒电源机组励磁电流，分析其谐波含量来实现棒电源机组旋转二极管的故障在线检测，从而提升棒电源机组的运行稳定性，确保AP1000机组控制棒的供电可靠性。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (8)
1.用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***，其特征在于：包括
励磁电流采集设备，用于采集AP1000棒电源机组的励磁电流；
励磁电流分析平台，用于获取所采集的励磁电流的谐波含量；
谐波含量故障对照模块，包括用于根据获取的谐波含量判断AP1000棒电源机组旋转二极管是否存在故障以及具体故障类型的谐波含量故障对照表；
所述谐波含量故障对照表具体包括，
当旋转二极管正常运行时，前6次谐波中，6次谐波含量远超其他次谐波含量；
当单个旋转二极管开路时，前6次谐波中，基波含量大于2次谐波含量且2次谐波含量远超其他次谐波含量；
当同相两个旋转二极管开路时，前6次谐波中，2次谐波含量远超其他次谐波含量；
当不同相两个旋转二极管开路时，前6次谐波中，基波含量远超其他次谐波含量；
所述励磁电流采集设备的采样频率大于1000Hz。
2.根据权利要求1所述的用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***，其特征在于：所述谐波含量故障对照模块还包括
建模参数采集单元，用于采集AP1000棒电源机组发电机及励磁机的建模参数；
建模平台，用于根据建模参数建立AP1000棒电源机组的发电机模型及励磁机模型；
二极管故障分析平台，用于导入发电机模型及励磁机模型并模拟AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态，获取AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态下对应的励磁电流的谐波含量以形成谐波含量故障对照表。
3.根据权利要求2所述的用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***，其特征在于：所述谐波含量故障对照模块还包括
模型验证单元，用于验证发电机模型及励磁机模型的正确性。
4.根据权利要求2所述的用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***，其特征在于：所述建模平台包括MAXWELL软件平台。
5.根据权利要求2所述的用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测***，其特征在于：所述二极管故障分析平台包括SIMPLORER软件平台。
6.用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤
S01通过励磁电流采集设备采集AP1000棒电源机组在线状态下的励磁电流；
S02通过励磁电流分析平台获取所采集的励磁电流的谐波含量；
S03根据获取的谐波含量并结合谐波含量故障对照表判断AP1000棒电源机组旋转二极管是否存在故障以及故障的类型；
所述谐波含量故障对照表具体包括，
当旋转二极管正常运行时，前6次谐波中，6次谐波含量远超其他次谐波含量；
当单个旋转二极管开路时，前6次谐波中，基波含量大于2次谐波含量且2次谐波含量远超其他次谐波含量；
当同相两个旋转二极管开路时，前6次谐波中，2次谐波含量远超其他次谐波含量；
当不同相两个旋转二极管开路时，前6次谐波中，基波含量远超其他次谐波含量；
所述励磁电流采集设备的采样频率大于1000Hz。
7.根据权利要求6所述的用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测方法，其特征在于：所述S03中谐波含量故障对照表通过以下步骤获得，
S31通过建模参数采集单元采集AP1000棒电源机组发电机及励磁机的建模参数；
S32根据建模参数在建模平台建立AP1000棒电源机组的发电机模型及励磁机模型；
S33将发电机模型及励磁机模型导入二极管故障分析平台，并通过二极管故障分析平台模拟AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态，获取AP1000棒电源机组旋转二极管正常运行及各种故障状态下对应的励磁电流的谐波含量以形成谐波含量故障对照表。
8.根据权利要求7所述的用于AP1000棒电源机组旋转二极管的故障在线检测方法，其特征在于：所述S32还包括通过模型验证单元验证发电机模型及励磁机模型的正确性。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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