一種機(jī)車牽引變流器主回路的接地診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力機(jī)車故障檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)車牽引變流器主回路的 接地診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)具有高電壓、大電流的特點，因而保證傳動系統(tǒng)的正常工作 是確保機(jī)車可靠運行的前提。機(jī)車在運用過程中可能由于電纜老化、振動摩擦等造成主電 路發(fā)生接地，雖然通常一點的接地對系統(tǒng)的正常工作不會有太大的影響，但當(dāng)存在兩點或 多點接地時，則可能產(chǎn)生很大的短路電流，造成機(jī)車電傳動系統(tǒng)部件的燒損，嚴(yán)重情況下甚 至?xí)?dǎo)致機(jī)破。因此，準(zhǔn)確、迅速地對接地故障進(jìn)行判斷和處理仍然是非常重要以及必要 的。
[0003] 牽引變流器的主回路位于機(jī)車主變壓器后端，區(qū)別于輔助控制系統(tǒng)回路，主回路 也即為牽引變流器中牽引部分的電路。目前對于機(jī)車牽引變流器主回路接地故障的診斷， 通常是基于簡單的限值判斷，即當(dāng)大于預(yù)設(shè)限值時，則認(rèn)為出現(xiàn)接地故障，采用該類方式進(jìn) 行接地故障診斷，存在以下不足問題：
[0004] 1)目前的診斷方式通常只考慮了理想情況下主回路中出現(xiàn)接地的情況，而并未充 分考慮異常情況下（如信號采集異常，諧波干擾等）的判別，因而對于異常情況下不能進(jìn)行 有效的識別，會存在誤判斷的情況發(fā)生；
[0005] 2)不同工況下出現(xiàn)接地的表現(xiàn)不同，目前的診斷方式僅能夠粗略的診斷接地故障 的發(fā)生，而未能夠有效結(jié)合牽引變流器實際的工作原理進(jìn)一步定位具體的接地故障位，故 障診斷的精度以及可用性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一 種實現(xiàn)方法簡單、接地診斷效率及準(zhǔn)確度高，同時能夠?qū)崿F(xiàn)具體接地故障定位的機(jī)車牽引 變流器主回路的接地診斷方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：
[0008] -種機(jī)車牽引變流器主回路的接地診斷方法，步驟包括：
[0009] 1)在目標(biāo)牽引變流器的中間直流回路中并聯(lián)設(shè)置分壓電路，所述分壓電路由兩個 相同阻值的分壓電阻串聯(lián)構(gòu)成，且兩個所述分壓電阻之間設(shè)置一個中間接地點；實時檢測 預(yù)設(shè)時長內(nèi)中間直流回路兩端的電壓信號、以及中間直流回路兩端與所述中間接地點之間 的電壓信號，分別得到全電壓信號U d以及半電壓信號U2輸出；
[0010] 2)計算所述全電壓信號Ud的一半與所述半電壓信號1]2之間的差值信號，并根據(jù) 所述差值信號的值診斷目標(biāo)牽引變流器的主回路是否發(fā)生接地故障，當(dāng)診斷為發(fā)生接地故 障時，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3);
[0011] 3)根據(jù)所述差值信號在預(yù)設(shè)時長內(nèi)的變化趨勢確定接地故障類型。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述半電壓信號U2具體為所述中間直流回路兩端中正 極母線與所述中間接地點之間的電壓信號。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟2)的具體步驟為：
[0014] 2.1)計算所述全電壓信號Ud的一半與所述半電壓信號U2之間的差值信號為 0. 5Ud-U2；
[0015] 2. 2)對所述差值信號取絕對值，得到絕對差值信號I 0. 5Ud-U21 ;判斷所述絕對差 值信號|〇. 5Ud-U2|中是否存在大于預(yù)設(shè)故障閾值的值，如果是，則診斷目標(biāo)牽引變流器的 主回路發(fā)生接地故障，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3);否則診斷未發(fā)生接地故障。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3)的具體步驟為：
[0017] 3. 1)判斷所述差值信號在預(yù)設(shè)時長內(nèi)是否為恒定不變化值，如果是，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步 驟3.2);否則轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.3);
[0018] 3. 2)診斷為目標(biāo)牽引變流器中主回路的中間直流回路接地故障，并根據(jù)所述差值 信號的正負(fù)極性確定中間直流回路接地故障類型；
[0019] 3. 3)判斷所述差值信號是否為滿足預(yù)設(shè)條件的脈沖信號，如果是，則診斷為主回 路的輸入或輸出側(cè)接地故障。
[0020] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3. 2)中根據(jù)所述差值信號的正負(fù)極性確定 中間直流回路接地故障類型的具體步驟為：如果所述差值信號為恒定的正值，則診斷為中 間直流回路的正端接地故障；如果所述差值信號為恒定的負(fù)值，則診斷為中間直流回路的 負(fù)端接地故障。
[0021] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3. 3)中判斷所述差值信號是否為滿足預(yù)設(shè) 條件的脈沖信號的具體步驟為：統(tǒng)計所述差值信號在所述預(yù)設(shè)時長內(nèi)的脈沖上升沿數(shù)，其 中若所述脈沖上升沿數(shù)大于預(yù)設(shè)脈沖數(shù)，則判定所述差值信號為滿足預(yù)設(shè)條件的脈沖信 號。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0023] 1)本發(fā)明通過檢測一定時長內(nèi)中間直流回路的全電壓信號、半電壓信號，來診斷 主回路的接地故障，充分考慮了信號采集偏差、變流器工作導(dǎo)致諧波引入等異常情況，準(zhǔn)確 的識別真實的接地故障，降低由于異常情況導(dǎo)致的誤診斷；
[0024] 2)本發(fā)明通過全電壓信號、半電壓信號之間差值信號的變化趨勢來具體確定接地 故障類型，有效結(jié)合了變流器的工作原理，實現(xiàn)主回路具體接地故障位定位，提高接地故障 檢測的精度以及可用性；
[0025] 3)本發(fā)明充分考慮主回路不同點接地時差值信號的不同表征，建立接地故障類型 與接地表現(xiàn)之間的對應(yīng)關(guān)系，從而通過對實時檢測到的差值信號表征的分析，可以實現(xiàn)準(zhǔn) 確的具體接地故障定位；
[0026] 4)本發(fā)明診斷牽引變流器輸入或輸出側(cè)接地時，進(jìn)一步通過設(shè)定故障判定時間及 累計脈沖上升沿個數(shù)進(jìn)行判定，能夠有效避免主回路接地故障的誤判斷，減少現(xiàn)場運用過 程中故障排查難等問題，有效保證了機(jī)車安全、可靠以及高效的運行。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本實施例機(jī)車牽引變流器主回路接地診斷方法的實現(xiàn)流程示意圖。
[0028] 圖2是本實施例中機(jī)車牽引變流器的主回路以及檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖3是本實施中整流單元進(jìn)行接地故障診斷的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0030] 圖4是本實施例診斷為中間回路正端接地故障時差值信號的結(jié)果示意圖。
[0031] 圖5是本實施診斷為中間回路負(fù)端接地故障時差值信號的結(jié)果示意圖。
[0032] 圖6是本實施例診斷為牽引變流器輸入或輸出側(cè)接地時差值信號的結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034] 如圖1所示，本實施例機(jī)車牽引變流器主回路接地診斷方法，步驟包括：
[0035] 1)在目標(biāo)牽引變流器的中間直流回路中并聯(lián)設(shè)置分壓電路，分壓電路由兩個相同 阻值的分壓電阻串聯(lián)構(gòu)成，且兩個分壓電阻之間設(shè)置一個中間接地點；實時檢測預(yù)設(shè)時長 內(nèi)中間直流回路兩端的電壓信號、以及中間直流回路兩端與所述中間接地點之間的電壓信 號，分別得到全電壓信號U d以及半電壓信號U2輸出；
[0036] 2)計算全電壓信號Ud的一半與半電壓信號U 2之間的差值信號，并根據(jù)差值信號 的值診斷目標(biāo)牽引變流器的主回路是否發(fā)生接地故障，當(dāng)診斷為發(fā)生接地故障時，轉(zhuǎn)入執(zhí) 行步驟3);
[0037] 3)根據(jù)差值信號在預(yù)設(shè)時長內(nèi)的變化趨勢確定接地故障類型。
[0038] 本實施例通過檢測一定時長內(nèi)中間直流回路的全電壓信號、半電壓信號，來診斷 主回路的接地故障，充分考慮了信號采集偏差、變流器工作導(dǎo)致諧波引入等異常情況，準(zhǔn)確 的識別真實的接地故障，降低由于異常情況導(dǎo)致的誤診斷；同時通過全電壓信號、半電壓信 號之間差值信號的變化趨勢來具體確定接地故障類型，有效結(jié)合了變流器的工作原理，實 現(xiàn)主回路具體接地故障位定位，提高接地故障檢測的精度以及可用性。
[0039] 為了能對牽引變流器的整個主回路進(jìn)行接地檢測，在中間直流回路中設(shè)置檢測電 路。如圖2所示，本實施例中交流機(jī)車牽引變流器的主電路包括輸入側(cè)的整流單元、中間直 流回路以及輸出側(cè)的逆變單元，中間直流回路的兩端并聯(lián)有電壓傳感器VH1，用于檢測中間 直流回路全電壓U d，中間直流回路中設(shè)置由分壓電阻R1、R2串聯(lián)構(gòu)成的分壓電路，分壓電阻 R1、R2之間設(shè)置了一個接地點，分壓電阻Rl上并聯(lián)有電壓傳感器VH2,用于檢測分壓電阻Rl 上電壓U 2，即本實施例所取半電壓信號U2具體為中間直流回路兩端中正極母線與中間接地 點之間的電壓信號。由于分壓電阻R1、R2阻值相等，且分壓電阻R1、R2之間的中間點接地， 則中間直流回路的正負(fù)兩端對地電壓大小相等、符號相反，因此在正常工況下，即沒有其他 處存在接地都情況下，分壓電阻RU R2的幅值即等于中間回路正負(fù)兩端電壓（全電壓）的 一半，因而由該分壓電路以及電壓傳感器共同構(gòu)成中間直流回路的檢測電路，當(dāng)接地故障 發(fā)生時，電壓傳感器檢測到的電壓波形將發(fā)生變化，從而使得可以識別到接地故障。
[0040] 本實施例中，步驟2)的具體步驟為：
[0041] 2. 1)計算全電壓信號的一半與半電壓信號之間的差值信號為0. 5Ud-U2;
[0042] 2. 2)對差值信號取絕對值，得到絕對差值信號I 0. 5Ud_U21 ;判斷絕對差值信號 0. 5Ud-U21中是否存在大于預(yù)設(shè)故障閾值的值，如果是，則診斷