[发明专利]一种高压双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置及其方法

说明书

技术领域

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及其方法。

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。

发明内容

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及其方法。

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u_u-、u_v-或u_w-的数值并通过计算得到u_no，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。

一种采用上述双向牵引供电装置功率器件断路故障诊断装置的诊断方法，包括以下步骤：

1)的检测和计算方法

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i_A+i_B+i_C＝0，且对于三相平衡的电网电压u_un、u_vn和u_wn，有u_un+u_vn+u_wn＝0，从而有：

继而

采用上述u_no的求解方法通过电压传感器来测量u_u-、u_v-或u_w-，进而通过计算得到u_no，进而通过动窗平均值算法便可求出其标幺化均值

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i_d和i_q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

根据上述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B_v(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，对故障元件与故障代码之间对应。