[发明专利]机车变流器接地故障检测电路及方法

说明书

本发明涉及机车变流器接地故障检测，具体为机车变流器接地故障检测电路及方法。解决现有机车变流器接地故障检测方法不能准确区分输入侧和输出负载侧接地的相序的问题。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，连接于直流母线的正线和负线之间的电压传感器TV1；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。本发明的接地故障检测方法能够准确定位变流器接地故障的位置，具体到了输入侧同名端、异名端和逆变输出各相。本发明特别适用于机车辅助变流系统，也适用于其它变流器。

技术领域

本发明涉及机车变流器接地故障检测，具体为机车变流器接地故障检测电路及方法。

背景技术

机车变流器包括整流器、滤波电路、接地故障检测电路、逆变器。机车变流器输入电源为前级变压器输出的单相交流电压，负载需要为三相交流电压，因此机车变流器拓扑为AC-DC-AC变换。

现有机车变流器接地故障检测采用的是直流回路电桥法，其接地故障检测电路如图1所示，在中间直流母线的正线和负线之间加上两个平衡电阻R1和R2（也可为多个电阻，多个电阻的原理相同，在此不再赘述），并将两个电阻之间中点接地，形成平衡电桥。接地电压传感器TV2检测中点与直流母线负线之间的电压（即接地电压），由于平衡电桥的两个电阻阻值相等，正常情况下接地电压为母线电压TV1的二分之一（三个电阻时为三分之一），母线正接地后接地电压为母线电压，因此接地电压传感器的采样范围宽；当接地电压与二分之一母线电压TV1的差值超出保护阈值时，笼统的报出接地故障进行保护动作，不区分接地的具体情况。另有部分机车在直流回路电桥法的基础上通过增加判断策略能够区分直流母线的正接地、负接地和逆变器输出负载接地，但是无法区分输入侧接地和输出侧负载接地的相序，不利于故障发生后的准确定位和排查。此外接地电容C1长期处于工作状态，使用寿命受到影响，这都潜在增加了变流器的制造和维护成本。

发明内容

本发明解决现有机车变流器接地故障检测方法不能准确区分输入侧和输出负载侧接地、以及输出具体的接地相序的问题，提供一种机车变流器接地故障检测电路及方法；首先对接地故障检测电路进行改进，然后依据改进后的接地故障检测电路给出一种新的接地故障检测方法，对机车变流器接地故障进行准确的判断和定位，明确区分输入侧接地和输出接地以及区分接地的相序，以减小接地故障发生后进行故障排查的范围，加速故障处理。

本发明是采用如下技术方案实现的：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，连接于直流母线的正线和负线之间的电压传感器TV1；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。电阻R3的两端还并联有电容C1，电容C1用来吸收电阻R3上电压的高次谐波成分以获得较好的接地电压，该高次谐波成分由变流器主电路中客观存在的杂散电感等因素引起。

基于上述机车变流器接地故障检测电路的机车变流器接地故障检测方法，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（即电阻R3两端的电压）、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；