[发明专利]高压运行状态下车载变压器短路故障的实时诊断方法

说明书

本发明提供了一种高压运行状态下车载变压器短路故障的实时诊断方法。该方法包括次边短路故障诊断方法、原边短路故障诊断方法和匝间短路故障诊断方法。本发明能够在线实时诊断变压器原边侧、次边侧、匝间短路等各类短路故障，并进行相应的保护措施。

技术领域

本公开涉及电气系统领域，尤其涉及一种高压运行状态下车载变压器短路故障的实时诊断方法。

背景技术

随着大功率变流技术的发展，电力机车或电动车组普遍采用交-直-交方式的交流传动牵引系统。交流传动牵引系统主要由受电弓、变压器、整流器、中间直流回路、逆变器、牵引电机等组成。车载变压器将铁路供电网高压交流电转换为较低电压等级的交流电，其容量一般在兆伏安级别。作为牵引系统的重要电气部件，车载变压器一旦发生短路故障，将会迅速使变压器自身发热，温度升高，从而损坏变压器，甚至引发列车着火危险。因此，高压运行状态在线实时检测变压器短路故障的功能对列车的安全性、可用性等具有着重大意义。

由于变压器在牵引系统中处于十分重要的位置，因此变压器发生短路故障，将会直接导致列车的一个动力单元无法正常工作。另外，短路会造成变压器出现发热等现象，如未及时保护，可能触发烧损和起火等严重事故。

在现有技术中，针对变压器短路故障，现有的方案主要基本上分为两种情况：

(1)根据变压器输入输出侧的电流信号的过流保护、或电压信号的欠压保护，进行间接地保护变压器。此方案仅根据变压器出现严重故障时的现象进行判断，较为粗略简单，且无法区别短路导致的故障还是其他因素导致的故障。此方案只有在变压器出现较为严重的短路情况下才能进行判断及保护；也无法判断匝间短路或多绕组变压器单个次边绕组短路等短路故障现象。

(2)在变压器出现故障停止工作之后，对变压器进行检测或分析其短路。该方案是在变压器停止工作情况下，检测变压器在电气上或结构上等异常现象。可见，该方案是针对变压器出现故障停止工作后，进行事后分析是否短路或短路类型或短路位置，缺乏对变压器高压运行状态下的诊断。

因此，亟需一种高压运行状态下车载变压器短路故障的实时诊断方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：在现有技术中，不能及时地对车载变压器的短路故障准确诊断。为解决该问题，本发明提供了一种高压运行状态下车载变压器短路故障的实时诊断方法，该方法包括次边短路故障诊断方法，其包括：

针对牵引系统中处于工作状态的动力单元，实时采集该动力单元中车载变压器的原边电压和原边电流以及各整流器的交流侧电流；

对所述原边电压进行锁相，得到锁相相位；

根据所述锁相相位，得到所述原边电流的无功分量以及各整流器的交流侧电流的无功分量；

根据各整流器的交流侧电流的无功分量以及所述车载变压器的原次边变比，得到所述原边电流的无功分量估算值；

判断所述原边电流的无功分量与所述无功分量估算值的差值大于预设的无功分量偏差门槛的持续时间是否大于预设的次边短路保护时间门槛，如果是则确定所述车载变压器发生了次边短路故障。

优选的是，在所述次边短路故障诊断方法中，将各整流器的交流侧电流的无功分量求和，并将求和结果除以所述车载变压器的原次边变比，得到得到所述原边电流的无功分量估算值。

优选的是，在所述次边短路故障诊断方法中，所述无功分量偏差门槛与所述车载变压器能够承受次边短路的时间成正比。

优选的是，上述高压运行状态下车载变压器短路故障的实时诊断方法还包括原边短路故障诊断方法，其包括：

针对牵引系统中处于工作状态的动力单元，实时采集该动力单元中主断路器的状态信息和各整流器的状态信息、车载变压器的原边电压和原边电流、以及各整流器的交流侧电流；