CN104979799B - 一种内燃机车主发电机自适应保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机车主发电机自适应保护方法，包括S1、预设P1、P2；S2、在内燃机车主发电机运行过程中，实时检测主发电机的励磁电流值I₁；S3、根据励磁电流值I₁进行保护控制，具体过程如下：当I₁≥P1，但I₁的持续时间未达到预设时间T1时，开始减小内燃机车主发电机的输出功率；当I₁的持续时间未达到T1、且I₁＜P1时，主发电机按照正常功率输出；当I₁的持续时间未达到T1、且I₁≥P2时，且，则直接封锁脉冲输出，报励磁电流过流故障；当I₁的持续时间达到T1、且I₁≥P1时，则封锁脉冲输出，报励磁电流过流故障。本发明的方法具有保护全面、操作简便、效率高等优点。

Description

一种内燃机车主发电机自适应保护方法

技术领域

本发明主要涉及内燃机车，特指一种内燃机车主发电机自适应保护方法。

背景技术

当内燃机车主发电机正常运行时，发电机输出端或输出整流器故障时，经常会引起励磁线圈尖峰电压过高，或者励磁电流过大，如果持续时间较长，往往会导致发电机输出端故障扩大，发电机线圈烧损，同时烧损励磁回路其他设备。

当前主发电机的励磁电流过流保护的方式为：当实际的励磁电流在持续的时间段超过设定的保护值，则封锁励磁脉冲输出，实现故障保护。当前内燃机车的主发电机的过流保护采用对最大负载工况时的电流值和电压值进行预估，然后在主发励磁控制器的程序中设置保护值，若要准确地测量出实际值，则需要技术人员长时间的跟车观察，当主发励磁控制器的应用场合（配套的主发电机或者负载的功率）发生变化时，需要技术人员重新跟车观察，重新设计新的保护值。

另外，当前主发电机的励磁控制器的励磁电流过流保护值的设置一般有两种方式：

（1）根据励磁控制器本身所能承受的最大电流，在出厂前统一设置好。

（2）在励磁控制器本身所能承受的最大电流范围内，根据不同的主发电机励磁绕组所能承受的最大励磁电流值，设置不同的保护值，在此方式下，如果想更大程度的保护主发电机，在每一个档位设置保护值，则需要技术人员长时间地在每一个档位下对励磁电流进行跟踪，然后在程序中对每一个档位分别设置。

对于方式（1），保护的出发点是保护主发励磁控制器本身，而不能保护主发电机，当主发电机***发生异常时，如果励磁电流小于励磁控制器本身能承受的励磁电流，则不会执行保护动作，有可能导致励磁电流进一步扩大，从而导致故障扩散。此方法不能根据实际应用场合合理地保护主发电机，对主发电机保护的程度不够。

对于方式（2），需要技术人员长期对实际所需的电流进行跟踪，然后再设置保护值，而且保护不够全面。此方法需要长时间的投入人力资源，成本高。

发明内容

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，本发明提供一种保护功能全面、实现简单的内燃机车主发电机自适应保护方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种内燃机车主发电机自适应保护方法，包括以下步骤：

S1、预设P1、P2，其中P2＞P1，P1为主发励磁控制器在短时间内能够承受的励磁电流值，P2为引起主发励磁控制器烧损的励磁电流值；

S2、在内燃机车主发电机运行过程中，实时检测主发电机的励磁电流值I₁；

S3、根据励磁电流值I₁的大小以及持续时间T对主发电机进行保护控制，保护控制的具体过程为：

当励磁电流值I₁≥P1，但励磁电流值I₁的持续时间T＜预设时间T1时，开始减小内燃机车主发电机的输出功率；

当励磁电流值I₁的持续时间T＜T1、且I₁＜P1时，主发电机按照正常功率输出；

当励磁电流值I₁的持续时间T＜T1、且I₁≥P2时，且，则直接封锁脉冲输出，报励磁电流过流故障；

当励磁电流值I₁的持续时间T≥T1、且I₁≥P1时，则封锁脉冲输出，报励磁电流过流故障。

作为上述技术方案的进一步改进：

当励磁电流值I₁≥P1，但励磁电流值I₁的持续时间T＜T1时，减小的内燃机车主发电机的输出功率值与电流增加值I₁-P1成正比。

所述P2=1.1*P1。

在步骤S1中，通过选择正常工作模式或自学习模式以确定P1和P2的值；当选择正常工作模式时，P1和P2为***的默认值；当选择自学习模式时，P1和P2由自学习模式中的自学习过程得到。

所述自学习模式的过程如下：

S11、选择自学习模式，并使主发电机处于满载状态；

S12、实时检测励磁电流值，筛选出持续时间大于预设时间T2的最大电流值a_m；并且筛选出瞬间最大电流值b_m；

S13、计算a_m与b_m的加权平均值I₂，I₂=（1-x）*a_m+x*b_m，其中x为风险系数，0≤x≤1；

S14、更新P1和P2，更新后的P1=I₂、P1=1.1*I₂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的内燃机车主发电机自适应保护方法，具有较好的保护功能，采用分段保护的方式，在达到第一个保护值的时候，采取减小功率输出的方式减小励磁电流，当减小功率输出的方式无效，持续大于第一个保护值时进行封锁脉冲输出进行保护，若瞬间到达第二个保护值的时候，直接进行封锁脉冲输出进行保护。在能够保护励磁控制器本身的情况下，能够根据实际情况，合理设计保护值，能够既保护励磁控制器，又能够保护主发电机，保护的程度提高。

（2）由于本身具有自我学习的功能，能够自适应地计算出分段保护的两个保护值，不需要技术人员长时间的观察，当批量的产品运用在不同的场合，只需要在出厂前设置到统一的默认值，不需要针对不同的场合去设置不同的值，可以大量减少人力资源投入，也便于产品的统一化管理。

（3）在设置新的保护值后，当运用场合发生变化或者其他用户需求发生变化的时候，可以***复位到默认值，也可以再次进行学习，具有很高的灵活度。

（4）本***能够根据内燃机车的实际情况，可以在每一个档位都设定一个保护值，保护的程度进一步提高。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的主发电机的结构示意图。

图3为本发明中P1和P2的设定示意图之一。

图4为本发明中P1和P2的设定示意图之二。

图5为本发明中P1和P2的设定示意图之三。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1至5所示，本实施例的内燃机车主发电机自适应保护方法，包括以下步骤：

S1、预设P1、P2，其中P2＞P1，P1为主发励磁控制器在短时间内能够承受的励磁电流值，P2为引起主发励磁控制器烧损的励磁电流值；

S2、在内燃机车主发电机运行过程中，实时检测主发电机的励磁电流值I₁；

S3、根据励磁电流值I₁的大小以及持续时间T对主发电机进行保护控制，保护控制的具体过程为：

当励磁电流值I₁≥P1，但励磁电流值I₁的持续时间T＜预设时间T1时，开始减小内燃机车主发电机的输出功率；

当励磁电流值I₁的持续时间T＜T1、且I₁＜P1时，主发电机按照正常功率输出；

当励磁电流值I₁的持续时间T＜T1、且I₁≥P2时，且，则直接封锁脉冲输出，报励磁电流过流故障；

当励磁电流值I₁的持续时间T≥T1、且I₁≥P1时，则封锁脉冲输出，报励磁电流过流故障。

本实施例中，主发电机与各控制器件的连接如图2所示，主发励磁控制器的输出端接在主发电机的励磁绕组上，转动的交流主发电机有励磁电流流过时，交流主发电机就有三相交流电输出，三相交流电经过整流器整流成直流之后，供机车牵引***使用。

本实施例中，当励磁电流值I₁≥P1，但励磁电流值I₁的持续时间T 未达到预设时间T1时，减小的内燃机车主发电机的输出功率值与电流增加值（I₁-P1）成正比。

本实施例中，由于励磁电流过流的严重性，默认情况下设为P2=1.1*P1。

本实施例中，在步骤S1中，通过选择正常工作模式或自学习模式以确定P1和P2的值；当选择正常工作模式时，P1和P2为***的默认值；当选择自学习模式时，P1和P2由自学习模式中的自学习过程得到。具体过程为：***开始应用时，首先进行模式选择，此模式选择依赖于外部的人机接口，比如显示器界面；当选择自学习模式时，程序根据算法筛选符合实际的最佳保护值；当学习过程结束时，将经过学习后得出的最佳保护值与原来的实际保护值进行比较，若保护值没有变化，直接跳出学习模式（或直接更新保护值），进入工作模式，按照当前的保护值执行，若保护值有变化，则询问是否更新保护值，若选择不更新保护值，则进入工作模式，按照当前的保护值执行，若选择更新保护值，则将经过学习后得出的最佳保护值替代原来的实际保护值，再按照更新后的保护值执行。在学习模式下，在保护值未确认更新之前，一直按照原来的保护值进行保护。当选择工作模式时，不执行学习的过程，按照原来的保护值进行保护，如果***从未进入学习模式时，保护值则默认为***本身能承受的最大值。

本实施例中，自学习模式的过程如下：

S11、选择自学习模式，并使主发电机处于满载状态；

S12、实时检测励磁电流值，并计算持续时间大于等于T1的实际电流值中的最大值a_m和瞬间最大电流值b_m；

a、计算持续时间大于等于T1的实际电流值中的最大值。建立一个二维数组，第一维可能出现的电流值，比如[a₁，a_2，…，a_i，…，a_n]，第二维为每个电流值对应的标志位。若在学习过程中，实际电流在T1的时间段内持续大于电流值a_i，则在a_i所对应的标志位中置标志位有效，然后筛选出标志位有效的最大电流值a_m；

b、计算瞬间出现的电流值的最大值。建立一个二维数组，第一维可能出现的电流值，比如[b₁,b₂,…,b_i,…,b_n]，第二维为每个电流值对应的标志位。若在学习过程中，实际电流在瞬间大于电流值b_i,则在b_i所对应的标志位中置标志位有效，然后筛选出标志位有效的最大电流值b_m。

S13、计算a_m与b_m的加权平均值I₂，I₂=（1-x）*a_m+x*b_m，其中x为风险系数，0≤x≤1；可根据风险偏好预设好，若要求发挥***的最大能力，可以承受较高的风险，则x的设置值接近1，最大可设置为1，相反则x的设置值接近0，最小可设置为0。

S14、更新P1和P2，更新后的P1=I₂、P1=1.1*I₂。

另外，本实施例中根据励磁电流的采样值，应用P1和P2的策略如下：

（1）对于未执行学习模式的***，或者执行了学习模式但未将学习模式后算出的保护值更新***的默认值，以及将保护值***还原后的***，这三种情况，***按照默认值执行，如图3所示。P1=I₁，P2=1.1I₁。P1的值为主发励磁控制器能短时间承受的励磁电流值，P2的值为可能引起主发励磁控制器器件烧损的励磁电流值。

（2）将主发电机的负载全部投入，***工作在满负荷的工况下，采集实际的励磁电流值，根据实际出现的电流值在每个值上持续的时间，对其进行筛选和排序。如果实际应用的场合励磁电流值较小，自学习过程得到的电流值I₂与***的默认值I₁的关系如图4所示，P1= I₂，P2=1.1I₂。P1的值为主发励磁控制器的负载在投入瞬间可能短时间内出现的最大励磁电流值，P2的值为可能引起主发电机励磁绕组烧损的励磁电流值。

（3）外部条件与（2）一致的情况下，如果实际应用的场合励磁电流值较大，接近***的默认值，但没有超过***的默认值时，自学习得到的电流值I₃与***的默认值I₁的关系如图5所示。P1的值为主发励磁控制器的负载在投入瞬间可能短时间内出现的最大励磁电流值，P2的值为可能引起主发电机励磁绕组烧损的励磁电流值。

（4）当***的应用场合发生改变，可以重新进入学习模式，改变保护值P1和P2，也可以通过***复位的方式将原来设定的保护值复位为***的初始设定值。

（5）上述的保护设定过程只针对机车处于最高档位，主发电机在满负荷运行的情况。如果需要防止主发电机的负载异常时损坏主发电机，防止破坏进一步扩大，则可以在每一个档位下采集正常情况下的励磁电流值，然后根据同样的学习过程，设定每一个档位下的保护值P1和P2，这样就能够检测出每一个档位下出现的异常情况，最大限度地保护主发电机***。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种内燃机车主发电机自适应保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预设P1、P2，其中P2＞P1，P1为主发励磁控制器在短时间内能够承受的励磁电流值，P2为引起主发励磁控制器烧损的励磁电流值；

S2、在内燃机车主发电机运行过程中，实时检测主发电机的励磁电流值I₁；

S3、根据励磁电流值I₁的大小以及持续时间T对主发电机进行保护控制，保护控制的具体过程为：

当励磁电流值I₁≥P1，但励磁电流值I₁的持续时间T＜预设时间T1时，开始减小内燃机车主发电机的输出功率；

当励磁电流值I₁的持续时间T＜T1、且I₁＜P1时，主发电机按照正常功率输出；

当励磁电流值I₁的持续时间T＜T1、且I₁≥P2时，则直接封锁脉冲输出，报励磁电流过流故障；

当励磁电流值I₁的持续时间T≥T1、且I₁≥P1时，则封锁脉冲输出，报励磁电流过流故障；

在步骤S1中，通过选择正常工作模式或自学习模式以确定P1和P2的值；当选择正常工作模式时，P1和P2为***的默认值；当选择自学习模式时，P1和P2由自学习模式中的自学习过程得到；

所述自学习模式的过程如下：

S11、选择自学习模式，并使主发电机处于满载状态；

S12、实时检测励磁电流值，筛选出持续时间大于预设时间T2的最大电流值a_m；并且筛选出瞬间最大电流值b_m；

S13、计算a_m与b_m的加权平均值I₂，I₂=（1-x）*a_m+x*b_m，其中x为风险系数，0≤x≤1；

S14、更新P1和P2，更新后的P1=I₂、P2=1.1*I₂。

2.根据权利要求1所述的内燃机车主发电机自适应保护方法，其特征在于，当励磁电流值I₁≥P1，但励磁电流值I₁的持续时间T＜T1时，减小的内燃机车主发电机的输出功率值与电流增加值I₁-P1成正比。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机车主发电机自适应保护方法，其特征在于，所述P2=1.1*P1。