CN109444631B - 交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法 - Google Patents

交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及牵引变流器主回路的接地判断，具体为交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法。解决现有技术对交流侧接地不能区分开是输入接地还是输出接地的问题。本发明实时检测中间直流母线电压U1信号及中间接地点与直流母线负极之间的电压信号U2，并根据差值信号U1‑U2在固定时间内的变化情况，能够检测出直流侧正负接地和交流侧接地，并且交流侧接地能够区分开是输入侧接地还是输出侧接地。牵引变流器主回路具有两个四象限整流模块和三个逆变模块时，还能进一步判断出，如果输入侧接地的话可以判断出四象限模块1接地还是四象限模块2接地，如果输出侧接地的话可以判断出逆变模块1、逆变模块2或逆变模块3哪一个接地。

Description

交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法
技术领域
本发明涉及电力机车牵引变流器的控制领域，特别涉及牵引变流器主回路的接地判断，具体为交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法。
背景技术
近年来，随着我国铁路不断发展，电力机车已经成为铁路运输的主力车型，这就对其安全可靠运行提出了更高的要求。机车在运行过程中由于电缆老化、振动摩擦、污染等，会造成某一电路环节发生接地故障，如果不及时进行故障排查处理，当出现两点或多点接地时会形成短路现象，严重时可能造成机破的严重后果。
现有的电力机车牵引变流器主回路接地判断方法，是将两个阻值相同的分压电阻R1、R2串联后作为一个整体并联在中间直流母线的两端，且两个分压电阻R1、R2之间设置一个中间接地点，实时检测中间直流母线电压Ud信号及中间接地点与正极直流母线之间的电压信号U2，如图1所示。其判断方法如下：U2＝1/2Ud时，判定未发生接地故障；1/2Ud与U2的差值恒为正时，判断直流母线正接地；1/2Ud与U2的差值恒为负时，判断直流母线负接地；1/2Ud与U2的差值为脉冲信号时，则判断主回路的输入或输出侧接地。上述现有技术可以清晰的区分开直流侧接地，但对交流侧接地则不能区分开是输入接地还是输出接地。
发明内容
本发明解决现有技术对交流侧接地不能区分开是输入接地还是输出接地的问题，提供一种交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法，是由如下步骤实现的：
将两个阻值相同的分压电阻R3、R4串联后作为一个整体并联在中间直流母线的两端，且两个分压电阻R3、R4之间设置一个中间接地点，实时检测中间直流母线电压U1信号及中间接地点与负极直流母线之间的电压信号U2（即电阻R4两端的电压），并计算U1与U2之间的电压差值信号U1-U2；
差值信号U1-U2在固定时间内大于等于0.3*U1且小于等于0.7*U1，判定主回路未发生接地故障；
差值信号U1-U2在固定时间内大于0.7*U1，判定直流母线负接地；
差值信号U1-U2在固定时间内小于0.3*U1，判定直流母线正接地；
差值信号U1-U2在固定时间内出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变（差值信号将0.7*U1和0.3*U1作为上下阈值，以脉冲形式交替变化），判定交流侧接地；进一步封锁逆变模块侧脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，则判定为输入侧接地，否则判定为输出侧接地。
本发明实时检测中间直流母线电压U1信号及中间接地点与直流母线负极之间的电压信号U2，并根据差值信号U1-U2在固定时间内的变化情况，实现交直交电力机车牵引变流器主回路接地保护检测，能够检测出直流侧正负接地和交流侧接地，并且交流侧接地能够区分开是输入侧接地还是输出侧接地。进一步通过逻辑可以判断出，如果输入侧接地的话可以判断出四象限模块1接地还是四象限模块2接地，如果输出侧接地的话可以判断出逆变模块1、逆变模块2或逆变模块3哪一个接地。
附图说明
图1为现有的电力机车牵引变流器主回路接地判断方法示意图；
图2为本发明所述的电力机车牵引变流器主回路接地判断方法示意图。
具体实施方式
如图2所示，给出了交直交电力机车二整三逆（即两个四象限整流模块和三个逆变模块）牵引变流器主回路拓扑，图中包含五大板块，预充电模块、四象限整流模块、斩波模块、接地检测模块和逆变模块，其中预充电模块包括预充电电阻R1、预充电接触器K11、主接触器K1，预充电模块1和预充电模块2结构相同。四象限整流模块由g1、g1’、g2、g2’、g3、g3’、g4 和g4’8个开关管组成，四象限整流模块1和四象限整流模块2结构相同。斩波模块包括斩波开关管g5、斩波电流传感器A2、反向二极管D1、斩波电阻R5，斩波模块1和斩波模块2结构相同。接地检测模块包括电阻R3和R4，且R3阻值等于R4，电阻R3和R4串联在直流回路的两端组成了接地电阻监测回路。逆变模块包括g6、g7、g8、g9、g10、g11开关管组成的3相逆变电路，逆变模块1、逆变模块2和逆变模块3结构相同。M为异步电动机，C1和C3为直流侧支撑电容，R2为慢放电阻，U1为直流母线电压传感器，U2为接地电压传感器。
针对上述交直交电力机车二整三逆牵引变流器主回路接地判断方法，是由如下步骤实现的：
将两个阻值相同的分压电阻R3、R4串联后作为一个整体并联在中间直流母线的两端，且两个分压电阻R3、R4之间设置一个中间接地点，实时检测中间直流母线电压U1信号及中间接地点与负极直流母线之间的电压信号U2（即电阻R4两端的电压），并计算U1与U2之间的电压差值信号U1-U2；
差值信号U1-U2在固定时间内大于等于0.3*U1且小于等于0.7*U1，判定主回路未发生接地故障；
差值信号U1-U2在固定时间内大于0.7*U1，判定直流母线负接地；
差值信号U1-U2在固定时间内小于0.3*U1，判定直流母线正接地；
差值信号U1-U2在固定时间内出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，判定交流侧接地；封锁全部逆变模块侧脉冲，还出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，则判定为输入侧接地，否则判定为输出侧接地；
若判定为输入侧接地，封锁四象限整流模块1脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，则判定四象限整流模块2接地，否则判定四象限整流模块1接地；
若判定为输出侧接地，封锁逆变模块1脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，进一步封锁逆变模块2脉冲同时使能逆变模块1脉冲，如果差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，则判定逆变模块3输出接地；
若判定为输出侧接地，封锁逆变模块1脉冲，差值信号U1-U2未出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，则判定逆变模块1输出接地；
若判定为输出侧接地，封锁逆变模块1脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，再封锁逆变模块2脉冲同时使能逆变模块1脉冲，差值信号U1-U2未出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1之间多次跳变，则判定逆变模块2输出接地。
本具体实施方式针对二整三逆牵引变流器主回路，进一步通过逻辑可以判断出，如果输入侧接地的话可以判断出四象限模块1接地还是四象限模块2接地，如果输出侧接地的话可以判断出逆变模块1、逆变模块2或逆变模块3哪一个接地。

Claims (2)

1.一种交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法，其特征在于是由如下步骤实现的：
将两个阻值相同的分压电阻R3、R4串联后作为一个整体并联在中间直流母线的两端，且两个分压电阻R3、R4之间设置一个中间接地点，实时检测中间直流母线电压U1信号及中间接地点与负极直流母线之间的电压信号U2，并计算U1与U2之间的电压差值信号U1-U2；
差值信号U1-U2在固定时间内大于等于0.3*U1且小于等于0.7*U1，判定主回路未发生接地故障；
差值信号U1-U2在固定时间内大于0.7*U1，判定直流母线负接地；
差值信号U1-U2在固定时间内小于0.3*U1，判定直流母线正接地；
差值信号U1-U2在固定时间内出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，判定交流侧接地；进一步封锁逆变模块侧脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，则判定为输入侧接地，否则判定为输出侧接地。
2.一种交直交电力机车牵引变流器主回路接地判断方法，所述牵引变流器主回路具有两个四象限整流模块和三个逆变模块，其特征在于，是由如下步骤实现的：
将两个阻值相同的分压电阻R3、R4串联后作为一个整体并联在中间直流母线的两端，且两个分压电阻R3、R4之间设置一个中间接地点，实时检测中间直流母线电压U1信号及中间接地点与负极直流母线之间的电压信号U2，并计算U1与U2之间的电压差值信号U1-U2；
差值信号U1-U2在固定时间内大于等于0.3*U1小于等于0.7*U1，判定主回路未发生接地故障；
差值信号U1-U2在固定时间内大于0.7*U1，判定直流母线负接地；
差值信号U1-U2在固定时间内小于0.3*U1，判定直流母线正接地；
差值信号U1-U2在固定时间内出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，判定交流侧接地；进一步封锁全部逆变模块侧脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，则判定为输入侧接地，否则判定为输出侧接地；
若判定为输入侧接地，封锁四象限整流模块1脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，则判定四象限整流模块2接地，否则判定四象限整流模块1接地；
若判定为输出侧接地，封锁逆变模块1脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，进一步封锁逆变模块2脉冲同时使能逆变模块1脉冲，若差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，则判定逆变模块3输出接地；
若判定为输出侧接地，封锁逆变模块1脉冲，差值信号U1-U2未出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，则判定逆变模块1输出接地；
若判定为输出侧接地，封锁逆变模块1脉冲，差值信号U1-U2仍出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，进一步封锁逆变模块2脉冲同时使能逆变模块1脉冲，差值信号U1-U2未出现在小于0.3*U1和大于0.7*U1多次跳变，则判定逆变模块2输出接地。
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