[发明专利]机车变流器接地故障检测电路及方法

权利要求书

1.一种机车变流器接地故障检测方法，该方法基于一种机车变流器接地故障检测电路，所述机车变流器接地故障检测电路，包括串接于直流母线的正线和负线之间的两个阻值相同的电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2的中间节点经电阻R3接地，电阻R3的阻值与电阻R1和电阻R2的阻值相同，电阻R3的两端并联有电压传感器TV2，TV2用来检测检测电阻R3两端的电压即接地电压；还包括连接于直流母线的正线和负线之间的电压传感器TV1；电阻R3的两端还并联有电容C1；其特征在于，是由如下步骤实现的：

（1）信号采集：采集输入电压、采集直流母线电压Udc、采集接地电压、采集输出三相电压；

（2）信号处理：

A．获取输入电压的频率和相位信息；

B．获取输出电压的频率和相位信息；

C．对接地电压进行处理：

a. 根据计算周期求接地电压的平均值，即直流分量，记作Uavr；

b. 根据输入电压的频率和相位信息，对接地电压按照输入电压频率和相位进行傅里叶分析，获取接地电压基波和二次谐波的幅值和相位，依次记作Fun1.Comp、Fun1.Phase、Snd2.Comp、Snd2.Phase；

c. 根据输出电压频率和相位信息，对接地电压按照输出电压的频率和相位进行傅里叶分析，获取接地电压基波的幅值和相位，依次记作ApFun1.Comp、ApFun1.Phase；

（3）接地故障判断：

d. 满足Uavr -1/3Udc，则判定直流母线的正线接地；

满足Uavr 1/3Udc，则判定直流母线的负线接地；

e. 满足Fun1.Comp Ref1和Snd2.Comp Ref2，则判定输入接地；

还满足Fun1.Phase 0，则进一步判定为输入正接地，否则为输入负接地；

f. 满足ApFun1.Phase Ref3和-π ApFun1.Phase -π/3，则判定输出U相接地；

满足ApFun1.Phase Ref3和-π/3ApFun1.Phase π/3，则判定输出V相接地；

满足ApFun1.Phase Ref3和π/3ApFun1.Phase π，则判定输出W相接地；

其中：

Ref1设置为输出电压在频率最大时的输出相电压有效值的三分之二；

Ref1的百分之三Ref2 Ref1的百分之十；

Ref3为 Ref1的二分之一。

2.一种机车变流器接地故障检测方法，该方法基于一种机车变流器接地故障检测电路，所述机车变流器接地故障检测电路，包括串接于直流母线的正线和负线之间的两个阻值相同的电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2的中间节点经电阻R3接地，电阻R3的阻值与电阻R1和电阻R2的阻值相同，电阻R3的两端并联有电压传感器TV2，TV2用来检测检测电阻R3两端的电压即接地电压；还包括连接于直流母线的正线和负线之间的电压传感器TV1；电阻R3的两端还并联有电容C1；其特征在于，是由如下步骤实现的：

（1）信号采集：采集输入电压、采集直流母线电压Udc、采集接地电压、采集输出三相电压；

（2）信号处理：

A．获取输入电压的频率和相位信息；

B．获取输出电压的频率和相位信息；

C．对接地电压进行处理：

a. 根据计算周期求接地电压的平均值，即直流分量，记作Uavr；

b. 根据输入电压的频率和相位信息，对接地电压按照输入电压频率和相位进行傅里叶分析，获取接地电压基波和二次谐波的幅值和相位，依次记作Fun1.Comp、Fun1.Phase、Snd2.Comp、Snd2.Phase；

c. 根据输出电压频率和相位信息，对接地电压按照输出电压的频率和相位进行傅里叶分析，获取接地电压基波的幅值和相位，依次记作ApFun1.Comp、ApFun1.Phase；

（3）接地故障判断：

d. 满足Uavr -1/3Udc，则判定直流母线的正线接地；

满足Uavr 1/3Udc，则判定直流母线的负线接地；

e. 满足Fun1.Comp Ref1和Snd2.Comp Ref2，则判定输入接地；

还满足Fun1.Phase 0，则进一步判定为输入正接地，否则为输入负接地；

f. 满足ApFun1.Phase Ref3和-π ApFun1.Phase -π/3，则判定输出U相接地；

满足ApFun1.Phase Ref3和-π/3ApFun1.Phase π/3，则判定输出V相接地；

满足ApFun1.Phase Ref3和π/3ApFun1.Phase π，则判定输出W相接地；

其中：

针对不同的输入输出工况，对接地故障发生后的接地电压的傅里叶分析结果进行仿真或试验测试、分析，根据仿真测试或试验测试的分析结果设计Ref1、Ref2和Ref3的值。