一種機車牽引變流器主回路的接地診斷方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力機車故障檢測技術領域，尤其涉及一種機車牽引變流器主回路的 接地診斷方法。
【背景技術】
[0002] 電力機車電傳動系統(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 是確保機車可靠運行的前提。機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，造成機車電傳動系統(tǒng)部件的燒損，嚴重情況下甚 至會導致機破。因此，準確、迅速地對接地故障進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，即當大于預設限值時，則認為出現(xiàn)接地故障，采用該類方式進 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，而未能夠有效結合牽引變流器實際的工作原理進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)明內容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題就在于：針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一 種實現(xiàn)方法簡單、接地診斷效率及準確度高，同時能夠實現(xiàn)具體接地故障定位的機車牽引 變流器主回路的接地診斷方法。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：
[0008] -種機車牽引變流器主回路的接地診斷方法，步驟包括：
[0009] 1)在目標牽引變流器的中間直流回路中并聯(lián)設置分壓電路，所述分壓電路由兩個 相同阻值的分壓電阻串聯(lián)構成，且兩個所述分壓電阻之間設置一個中間接地點；實時檢測 預設時長內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牽引變流器的主回路是否發(fā)生接地故障，當診斷為發(fā)生接地故 障時，轉入執(zhí)行步驟3);
[0011] 3)根據(jù)所述差值信號在預設時長內的變化趨勢確定接地故障類型。
[0012] 作為本發(fā)明的進一步改進，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)明的進一步改進，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|中是否存在大于預設故障閾值的值，如果是，則診斷目標牽引變流器的 主回路發(fā)生接地故障，轉入執(zhí)行步驟3);否則診斷未發(fā)生接地故障。
[0016] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟3)的具體步驟為：
[0017] 3. 1)判斷所述差值信號在預設時長內是否為恒定不變化值，如果是，轉入執(zhí)行步 驟3.2);否則轉入執(zhí)行步驟3.3);
[0018] 3. 2)診斷為目標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設條件的脈沖信號，如果是，則診斷為主回 路的輸入或輸出側接地故障。
[0020] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟3. 2)中根據(jù)所述差值信號的正負極性確定 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值，則診斷為中間直流回路的 負端接地故障。
[0021] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟3. 3)中判斷所述差值信號是否為滿足預設 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設時長內的脈沖上升沿數(shù)，其 中若所述脈沖上升沿數(shù)大于預設脈沖數(shù)，則判定所述差值信號為滿足預設條件的脈沖信 號。
[0022] 與現(xiàn)有技術相比，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、變流器工作導致諧波引入等異常情況，準確 的識別真實的接地故障，降低由于異常情況導致的誤診斷；
[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)之間的對應關系，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 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接地時，進一步通過設定故障判定時間及 累計脈沖上升沿個數(shù)進行判定，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是本實施例中機車牽引變流器的主回路以及檢測電路的結構示意圖。
[0029] 圖3是本實施中整流單元進行接地故障診斷的結構原理示意圖。
[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果示意圖。
[0031] 圖5是本實施診斷為中間回路負端接地故障時差值信號的結果示意圖。
[0032] 圖6是本實施例診斷為牽引變流器輸入或輸出側接地時差值信號的結果示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 以下結合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護范圍。
[0034] 如圖1所示，本實施例機車牽引變流器主回路接地診斷方法，步驟包括：
[0035] 1)在目標牽引變流器的中間直流回路中并聯(lián)設置分壓電路，分壓電路由兩個相同 阻值的分壓電阻串聯(lián)構成，且兩個分壓電阻之間設置一個中間接地點；實時檢測預設時長 內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 的值診斷目標牽引變流器的主回路是否發(fā)生接地故障，當診斷為發(fā)生接地故障時，轉入執(zhí) 行步驟3);
[0037] 3)根據(jù)差值信號在預設時長內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、變流器工作導致諧波引入等異常情況，準確 的識別真實的接地故障，降低由于異常情況導致的誤診斷；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行接地檢測，在中間直流回路中設置檢測電 路。如圖2所示，本實施例中交流機車牽引變流器的主電路包括輸入側的整流單元、中間直 流回路以及輸出側的逆變單元，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，中間直流回路中設置由分壓電阻R1、R2串聯(lián)構成的分壓電路，分壓電阻 R1、R2之間設置了一個接地點，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成中間直流回路的檢測電路，當接地故障 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中是否存在大于預設故障閾值的值，如果是，則診斷