本发明涉及一种城市轨道交通中高压双向牵引供电装置的故障诊断技术，具体地说是一种高压双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置。
背景技术：
高压双向牵引供电装置主回路故障大多数体现为结构性故障，其中最常见的是功率器件故障。功率器件的故障可分为两类：贯穿故障和断路故障。对于高压双向牵引供电装置来说，通常情况下其主回路的保护均是通过输入侧或输出侧的过流和过压条件来实现触发，进而由其控制系统封锁功率器件的驱动脉冲、并切断其与输入侧和输出侧的其它设备之间的联系以防止故障范围的扩大。在这种主回路保护方式下，对于功率器件的贯穿故障来说，由于其可以引发大幅过流现象，从而诊断和保护起来十分容易；对功率器件的断路故障来说，由于其通常情况下不会引发大幅过流或过压、欠压现象，因此需要对其进行故障诊断，并使用诊断的结果去触发保护动作、实现故障的隔离。在功率器件断路故障的诊断方面，传统的人工故障查找方法完全依赖操作人员的调试经验，诊断周期长、并且很难保证诊断结果的准确性，因而其自动检测和诊断方法极为重要。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现高压双向牵引供电装置功率器件断路故障的精确定位的双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置。
为了解决上述技术问题，本发明的双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置，包括由电阻和电感分别串接构成的三相交流电路和由两个电容串联构成的直流电路，三相交流电路中具有交流中性点N，直流电路中具有直流中性点O，三相交流电路上连接有电压传感器，所述电压传感器能够用来测量电压uu-、uv-或uw-的数值并通过计算得到uno，进而求出其标幺化均值交流中性点N和直流中性点O之间的电压的标幺化均值能够对高压双向牵引供电装置的电流故障特征和电压故障特征进行辨识。
采用上述的结构后，通过对电压故障特征的辨识能够抑制直流负荷突变对电流故障特征辨识过程造成的影响，降低误诊率；分别使用交流网侧故障电流和交直流中性点之间的电压的标幺化均值对高压双向牵引供电装置的电流故障特征和电压故障特征进行辨识；使用上述两个标幺化均值辨识出的故障特征与故障元件之间存在一一对应关系，将这种一一对应关系进行编码并加以简化，继而形成规则化的知识表述，并以此实现了故障元件定位，其精确定位，且诊断过程所依据的数据仅需要增加一个电压传感器，成本低，可用性强。
附图说明
图1为本发明双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置作进一步详细说明。
如图所示，本发明的双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置，包括由电阻和电感分别串接构成的三相交流电路和由两个电容串联构成的直流电路，三相交流电路中具有交流中性点N，直流电路中具有直流中性点O，三相交流电路上连接有电压传感器，电压传感器能够用来测量电压uu-、uv-或uw-的数值并通过计算得到uno，进而求出其标幺化均值交流中性点N和直流中性点O之间的电压的标幺化均值能够对高压双向牵引供电装置的电流故障特征和电压故障特征进行辨识。
本发明的高压双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置安装于高压双向牵引供电装置内部，通过检测高压双向牵引供电装置的交流电流、交流电压、直流电压，采用标幺化均值的形式从中提取高压双向牵引供电装置功率器件断路故障特征，继而完成发生断路故障的功率器件的定位过程；具体数据处理和故障诊断过程如下：
使用高压双向牵引供电装置交流中性点N和直流中性点O之间的电压uno的标幺化均值以及交流网侧电流ia、ib和ic的标幺化均值和作为故障特征量(其中N为高压双向牵引供电装置交流侧等效中性点，O为高压双向牵引供电装置直流侧等效中性点)。
1)的检测和计算方法
三相三线制高压双向牵引供电装置的解析表达式如式(1)所示。其中，R为高压双向牵引供电装置的交流侧分布电阻，L为高压双向牵引供电装置的交流侧电感；
将式(1)中的各式求和可得：
在三相三线制方式下有iA+iB+iC＝0，且对于三相平衡的电网电压uun、uvn和uwn，有uun+uvn+uwn＝0，从而有：
继而
采用这种uno的求解方法仅需要在原来的基础上增加一个电压传感器来测量uu-、uv-或uw-就可通过计算得到uno，进而通过动窗平均值算法便可求出其标幺化均值需要说明的是，由于uno与直流负载的大小无关，所以其标幺化时取基值为1。
2)和的检测和计算方法
对交流网侧电流进行标幺化时所选取的基值为交流网侧电流空间矢量幅值其中id和iq为网侧电流在两相旋转坐标系d轴和q轴上的分量，具体由(7)给出；
选取交流网侧电流空间矢量幅值作为基值对交流网侧电流的进行标幺化后取均值，三相电流的标幺化均值表达式如式(8)所示。
3)标幺化均值法的门限值选取
根据上文中对标幺化均值法的描述，其故障代码的确定规则如下：
其中，λ+、λ-、σ+和σ-分别是标志位A与Bv(v＝a,b,c)的正、负门限值。门限值λ+、λ-、σ+和σ-在选取过程中需要参考多个评价指标以实现全局最优。各门限值选取如下：
4)标幺化均值法的故障元件定位规则
故障元件与故障代码之间的对应关系如表1中所示。
表1故障代码表
注：表中的“X”表示此量为无关量。