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。
[0043] 本实施例主回路中判断接地故障的条件为：
[0044] 0. 5Ud-U21 >K (I)
[0045] 即当中间直流回路的全电压的一半减去半电压的绝对差值大于某一预设电压参 数值K时，则认为主回路存在接地故障。
[0046] 由整流控制算法的原理可以知道中间直流侧电流中存在二次谐波分量及高次谐 波分量，因此实际情况中半电压检测时电阻两端的电压会产生以二次谐波为主要成分的脉 动电压；另外由于故障判定是基于经过采样、放大，转换等一系列的信号处理后利用等效原 理进行的判定，因此经过该处理过程中的各个环节中均会产生与正常值有一定偏差的误差 值。因此，仅采用如式（1)所示接地判定条件不能准确的诊断主回路中接地故障。
[0047] 本实施例通过详细分析主回路各个点接地情况，将牵引变流器的主电路划分为三 类接地工况，各类接地点参见图2中序号所示，包括①整流单元前端接地、②③中间直流回 路接地、④逆变单元后端接地，其中由于①、④接地工况与中间接地检测电路之间存在整流 或逆变单元，因而①、④接地工况的接地现象相同。
[0048] 如图3所示，以整流单元为例（逆变单元与之同理）进行电路分析①整流单元前 端接地故障，将整流单元等效为一个简单的开关信号。由于变流器同一桥臂上下管的触发 信号一般采用互补信号，因此仅需以其中一个开关管导通情况进行分析，例如Kl开关管， 其中采用1表示开关管导通、〇表示开关管关断，当出现接地故障后，图中虚线两端可认为 连接在一起。当Kl开关管导通时分压电阻Rl两端均接地，则分压电阻Rl两端的电压1] 2为 0 ;当K2开关管导通时，分压电阻R2两端均接地，此时分压电阻Rl两端的电压1]2等于中间 回路电压，即电压U 2SUd。因此，开关管不同导通状态时IU2-O. 5Ud I可表示为：
[0049]
[0050] ④逆变单元后端接地故障与①整流单元前端接地故障的接地表现一致，取决于Kl 开关管的开关状态，即①、④接地工况时，差值信号|U 2-〇. 5Ud|表现为脉冲电压信号。
[0051] 由于中间回路为直流回路，②③中间直流回路接地时与①、④接地的表现不同，发 生接地故障后表现为恒定值，表达式为：
[0052]
[0053] 本实施例通过牵引变流器的工作原理分析不同接地工况时的接地表现，从而确定 接地故障类型与接地表现之间的关系，以根据接地表现划分接地故障类型，从而可以根据 实时的检测数据来具体确定接地故障的类型。
[0054] 本实施例中，步骤3)的具体步骤为：
[0055] 3. 1)判断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);
[0056] 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；
[0057] 3. 3)判断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。
[0058] 本实施例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 与接地表现之间如式（2)、（3)所示的对应关系，从而通过对实时检测到的差值信号的表征 分析，可以实现准确的具体接地故障定位。当差值信号在一定时长内表征为恒定值，即恒定 不变化时，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；当差值信号在一定 时长内表征为脉冲信号时，即周期变化时，诊断为主回路的输入或输出侧接地故障。诊断为 中间直流回路接地故障OR(或）输入或输出侧接地故障，均对应为主回路发生接地故障。
[0059] 本实施例中，步骤3. 2)中根据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。结合式（3)， 差值信号为恒定值时，如图4所示，如果差值信号的值U 2-O. 5Ud大于预设阈值K且持续一 定时间T后，则可判定中间直流回路的正端接地故障发生；如图5所示，如果差值信号的值 U 2-O. 5Ud小于预设阈值-K且持续一定时间T后，则可判定中间直流回路的负端接地故障发 生。
[0060] 本实施例中，步骤3. 3)中判断差值信号是否为满足预设条件的脉冲信号的具体 步骤为：统计差值信号在预设时长内的脉冲上升沿数，其中若脉冲上升沿数大于预设脉冲 数，则判定差值信号为满足预设条件的脉冲信号。如图6所示，本实施具体在判断到绝对差 值信号|〇. 5Ud-U21 >K时，累计绝对差值信号的脉冲上升沿个数，若一定故障判定时间（如 Is)内连续监测到N个脉冲上升沿，则诊断为牵引变流器输入或输出侧接地。通过设定故障 判定时间及累计脉冲上升沿个数的判定，防止了因误脉冲信号而导致误判断，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。
[0061] 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明 已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的 内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在 本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1. 一种机车牵引变流器主回路的接地诊断方法，其特征在于，步骤包括： 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U 2输出； 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); 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。2. 根据权利要求1所述的机车牵引变流器主回路的接地诊断方法，其特征在于：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。3. 根据权利要求2所述的机车牵引变流器主回路的接地诊断方法，其特征在于，所述 步骤2)的具体步骤为： 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; 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|0. 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。4. 根据权利要求1或2或3所述的机车牵引变流器主回路的接地诊断方法，其特征在 于，所述步骤3)的具体步骤为： 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); 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； 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。5. 根据权利要求4所述的机车牵引变流器主回路的接地诊断方法，其特征在于：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。6. 根据权利要求5所述的机车牵引变流器主回路的接地诊断方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开一种机车牵引变流器主回路的接地诊断方法，步骤包括：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，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中间接地点之间的电压信号，分别得到全电压信号以及半电压信号输出；2)计算全电压信号与半电压信号之间的差值信号，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)；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。本发明具有实现方法简单、接地故障诊断效率及准确度高，同时能够实现具体接地故障类型定位的优点。
【IPC分类】G01R31/02
【公开号】CN105067940
【申请号】CN201510477866
【发明人】成正林, 高首聪, 蒋奉兵, 刘良杰, 徐绍龙, 李学明, 黄明明, 彭辉, 袁靖, 廖亮
【申请人】株洲南车时代电气股份有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月6日