[发明专利]电力机车车载变流器健康度评价方法

说明书

本发明公开的电力机车车载变流器健康度评价方法，包括变流器输出离散度概念及其计算方法，和变流器输出电流离散度偏移量指标概念及其计算方法，通过测量输出电流离散度及其偏移指数，简单、有效的实现变流器故障预诊断。对采集数据进行计算得到的输出电流离散度失稳阈值评价指标符合正态分布规律，是基于铁路系统机务段大量数据的统计性结论，包含了可能导致变流器劣化的各种不确定因素，有助于电力机车变流器故障预诊断。该方法对于电力机车具有普适性。

技术领域

本发明属于铁路牵引供电系统电力机车变流器技术领域，具体涉及一种电力机车车载变流器健康度评价方法。

背景技术

车载变流器作为铁路牵引供电系统中的关键部件，其可靠性对保障铁路系统安全、高效运行至关重要。然而，由于电力机车机车运行工况复杂且经常面对极端恶劣的工作环境，车载变流器系统不可避免的存在参数摄动和各种非线性不确定的扰动因素，容易出现各种暂态和稳态失稳问题，造成车载变流器可靠性降低。

为此，车载变流器故障预诊断和健康管理已经成为牵引供电系统的研究热点之一，目前研究工作主要集中在以IGBT等功率器件为主的元器件参数故障监测。然而由于变流器的复杂性、封装性使得内部器件参数测量困难，且测量结果呈现出一定的耦合性和混沌性，这就大大限制了变流器故障预诊断技术的进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力机车车载变流器健康度评价方法，针对当前变流器故障衡量参数繁而不全以及高耦合的问题提出了新的评价指标。

本发明所采用的技术方案是：电力机车车载变流器健康度评价方法，包括以下步骤：

步骤1、在机车变流柜安装数据采集模块进行机车加载运行试验，用数据采集模块的固定采样频率获取变流器运行输出电流原始数据；

步骤2、对获取的数据进行预处理，选取二次侧输出的U相电流、V相电流和W相电流并分组，每组数据按照一分钟进行存储；

步骤3、提取数据，对数据进行过零点检测并去除伪零点；

步骤4、根据过零点检测结果计算快速傅里叶变换需要的输入序列元素个数，并根据奈奎斯特采样定律确定快速傅里叶变换采样率；

步骤5、利用基于Blackman-Harris窗的插值快速傅里叶算法分析数据，并利用Blackman-Harris窗的修正公式对结果进行修正，获取基波频率、基波幅值和基波相位；

步骤6、利用得到的基波频率、基波幅值和基波相位，生成基波离散序列；

步骤7、原始采样序列与基波离散序列对应点作差，得到各个采样点对应的数值偏差序列；

步骤8、计算数值偏差序列电流离散度，衡量变流器输出电流的变异程度；

步骤9、分别采集和计算故障率较高变流器输出电流的电流离散度和较稳定变流器的电流离散度；

步骤10、计算步骤9中两种电流离散度偏移量；

步骤11、对不同数据组得到电流离散度偏移量进行统计，得到变流器电流输出离散度失稳阈值λ_0.5；

步骤12、评价变流器稳定性，如果检测到变流器输出电流离散度偏移量大于λ_0.5，则变流器出现故障的概率较大；如果测到变流器输出电流离散度偏移量小于λ_0.5，则变流器健康度较好。

本发明的特点还在于，

步骤1中用固定的采样频率获取变流器运行输出电流原始数据前，机车运行时间至少为10分钟。