一种机车牵引变流器主回路的接地诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力机车故障检测技术领域，尤其涉及一种机车牵引变流器主回路的 接地诊断方法。
【背景技术】
[0002] 电力机车电传动系统具有高电压、大电流的特点，因而保证传动系统的正常工作 是确保机车可靠运行的前提。机车在运用过程中可能由于电缆老化、振动摩擦等造成主电 路发生接地，虽然通常一点的接地对系统的正常工作不会有太大的影响，但当存在两点或 多点接地时，则可能产生很大的短路电流，造成机车电传动系统部件的烧损，严重情况下甚 至会导致机破。因此，准确、迅速地对接地故障进行判断和处理仍然是非常重要以及必要 的。
[0003] 牵引变流器的主回路位于机车主变压器后端，区别于辅助控制系统回路，主回路 也即为牵引变流器中牵引部分的电路。目前对于机车牵引变流器主回路接地故障的诊断， 通常是基于简单的限值判断，即当大于预设限值时，则认为出现接地故障，采用该类方式进 行接地故障诊断，存在以下不足问题：
[0004] 1)目前的诊断方式通常只考虑了理想情况下主回路中出现接地的情况，而并未充 分考虑异常情况下（如信号采集异常，谐波干扰等）的判别，因而对于异常情况下不能进行 有效的识别，会存在误判断的情况发生；
[0005] 2)不同工况下出现接地的表现不同，目前的诊断方式仅能够粗略的诊断接地故障 的发生，而未能够有效结合牵引变流器实际的工作原理进一步定位具体的接地故障位，故 障诊断的精度以及可用性不高。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一 种实现方法简单、接地诊断效率及准确度高，同时能够实现具体接地故障定位的机车牵引 变流器主回路的接地诊断方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0008] -种机车牵引变流器主回路的接地诊断方法，步骤包括：
[0009] 1)在目标牵引变流器的中间直流回路中并联设置分压电路，所述分压电路由两个 相同阻值的分压电阻串联构成，且两个所述分压电阻之间设置一个中间接地点；实时检测 预设时长内中间直流回路两端的电压信号、以及中间直流回路两端与所述中间接地点之间 的电压信号，分别得到全电压信号U d以及半电压信号U2输出；
[0010] 2)计算所述全电压信号Ud的一半与所述半电压信号1]2之间的差值信号，并根据 所述差值信号的值诊断目标牵引变流器的主回路是否发生接地故障，当诊断为发生接地故 障时，转入执行步骤3);
[0011] 3)根据所述差值信号在预设时长内的变化趋势确定接地故障类型。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述半电压信号U2具体为所述中间直流回路两端中正 极母线与所述中间接地点之间的电压信号。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述步骤2)的具体步骤为：
[0014] 2.1)计算所述全电压信号Ud的一半与所述半电压信号U2之间的差值信号为 0. 5Ud-U2；
[0015] 2. 2)对所述差值信号取绝对值，得到绝对差值信号I 0. 5Ud-U21 ;判断所述绝对差 值信号|〇. 5Ud-U2|中是否存在大于预设故障阈值的值，如果是，则诊断目标牵引变流器的 主回路发生接地故障，转入执行步骤3);否则诊断未发生接地故障。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述步骤3)的具体步骤为：
[0017] 3. 1)判断所述差值信号在预设时长内是否为恒定不变化值，如果是，转入执行步 骤3.2);否则转入执行步骤3.3);
[0018] 3. 2)诊断为目标牵引变流器中主回路的中间直流回路接地故障，并根据所述差值 信号的正负极性确定中间直流回路接地故障类型；
[0019] 3. 3)判断所述差值信号是否为满足预设条件的脉冲信号，如果是，则诊断为主回 路的输入或输出侧接地故障。
[0020] 作为本发明的进一步改进，所述步骤3. 2)中根据所述差值信号的正负极性确定 中间直流回路接地故障类型的具体步骤为：如果所述差值信号为恒定的正值，则诊断为中 间直流回路的正端接地故障；如果所述差值信号为恒定的负值，则诊断为中间直流回路的 负端接地故障。
[0021] 作为本发明的进一步改进，所述步骤3. 3)中判断所述差值信号是否为满足预设 条件的脉冲信号的具体步骤为：统计所述差值信号在所述预设时长内的脉冲上升沿数，其 中若所述脉冲上升沿数大于预设脉冲数，则判定所述差值信号为满足预设条件的脉冲信 号。
[0022] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0023] 1)本发明通过检测一定时长内中间直流回路的全电压信号、半电压信号，来诊断 主回路的接地故障，充分考虑了信号采集偏差、变流器工作导致谐波引入等异常情况，准确 的识别真实的接地故障，降低由于异常情况导致的误诊断；
[0024] 2)本发明通过全电压信号、半电压信号之间差值信号的变化趋势来具体确定接地 故障类型，有效结合了变流器的工作原理，实现主回路具体接地故障位定位，提高接地故障 检测的精度以及可用性；
[0025] 3)本发明充分考虑主回路不同点接地时差值信号的不同表征，建立接地故障类型 与接地表现之间的对应关系，从而通过对实时检测到的差值信号表征的分析，可以实现准 确的具体接地故障定位；
[0026] 4)本发明诊断牵引变流器输入或输出侧接地时，进一步通过设定故障判定时间及 累计脉冲上升沿个数进行判定，能够有效避免主回路接地故障的误判断，减少现场运用过 程中故障排查难等问题，有效保证了机车安全、可靠以及高效的运行。
【附图说明】
[0027] 图1是本实施例机车牵引变流器主回路接地诊断方法的实现流程示意图。
[0028] 图2是本实施例中机车牵引变流器的主回路以及检测电路的结构示意图。
[0029] 图3是本实施中整流单元进行接地故障诊断的结构原理示意图。
[0030] 图4是本实施例诊断为中间回路正端接地故障时差值信号的结果示意图。
[0031] 图5是本实施诊断为中间回路负端接地故障时差值信号的结果示意图。
[0032] 图6是本实施例诊断为牵引变流器输入或输出侧接地时差值信号的结果示意图。
【具体实施方式】
[0033] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而 限制本发明的保护范围。
[0034] 如图1所示，本实施例机车牵引变流器主回路接地诊断方法，步骤包括：
[0035] 1)在目标牵引变流器的中间直流回路中并联设置分压电路，分压电路由两个相同 阻值的分压电阻串联构成，且两个分压电阻之间设置一个中间接地点；实时检测预设时长 内中间直流回路两端的电压信号、以及中间直流回路两端与所述中间接地点之间的电压信 号，分别得到全电压信号U d以及半电压信号U2输出；
[0036] 2)计算全电压信号Ud的一半与半电压信号U 2之间的差值信号，并根据差值信号 的值诊断目标牵引变流器的主回路是否发生接地故障，当诊断为发生接地故障时，转入执 行步骤3);
[0037] 3)根据差值信号在预设时长内的变化趋势确定接地故障类型。
[0038] 本实施例通过检测一定时长内中间直流回路的全电压信号、半电压信号，来诊断 主回路的接地故障，充分考虑了信号采集偏差、变流器工作导致谐波引入等异常情况，准确 的识别真实的接地故障，降低由于异常情况导致的误诊断；同时通过全电压信号、半电压信 号之间差值信号的变化趋势来具体确定接地故障类型，有效结合了变流器的工作原理，实 现主回路具体接地故障位定位，提高接地故障检测的精度以及可用性。
[0039] 为了能对牵引变流器的整个主回路进行接地检测，在中间直流回路中设置检测电 路。如图2所示，本实施例中交流机车牵引变流器的主电路包括输入侧的整流单元、中间直 流回路以及输出侧的逆变单元，中间直流回路的两端并联有电压传感器VH1，用于检测中间 直流回路全电压U d，中间直流回路中设置由分压电阻R1、R2串联构成的分压电路，分压电阻 R1、R2之间设置了一个接地点，分压电阻Rl上并联有电压传感器VH2,用于检测分压电阻Rl 上电压U 2，即本实施例所取半电压信号U2具体为中间直流回路两端中正极母线与中间接地 点之间的电压信号。由于分压电阻R1、R2阻值相等，且分压电阻R1、R2之间的中间点接地， 则中间直流回路的正负两端对地电压大小相等、符号相反，因此在正常工况下，即没有其他 处存在接地都情况下，分压电阻RU R2的幅值即等于中间回路正负两端电压（全电压）的 一半，因而由该分压电路以及电压传感器共同构成中间直流回路的检测电路，当接地故障 发生时，电压传感器检测到的电压波形将发生变化，从而使得可以识别到接地故障。
[0040] 本实施例中，步骤2)的具体步骤为：
[0041] 2. 1)计算全电压信号的一半与半电压信号之间的差值信号为0. 5Ud-U2;
[0042] 2. 2)对差值信号取绝对值，得到绝对差值信号I 0. 5Ud_U21 ;判断绝对差值信号 0. 5Ud-U21中是否存在大于预设故障阈值的值，如果是，则诊断