交直交電路接地保護方法及柴油發(fā)電機組、機車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的交直交電路接地保護方法，設(shè)定電流閥值ΔI、電壓閥值ΔU1、ΔU2、ΔU3，當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值ΔI時，若輸出逆變器輸出的一相電壓幅值低于電壓閥值ΔU1且其它兩相電壓相位差為60°時，則判定該相有一點接地，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接；若輸出逆變器輸出的相電壓幅值U1、U2、U3全部高于電壓閥值ΔU2，且對地電壓全為負或正，則判定中間直流環(huán)節(jié)的正或負母線P或N接地，斷開接觸器開關(guān)BKR，切斷整流器與交流電源的連接；若逆變器輸出有兩相電壓全部高于電壓閥值ΔU3，則判定交流輸入側(cè)另外一相接地,關(guān)斷交流電源。可降低成本，實現(xiàn)快速接地診斷和定位，提前發(fā)現(xiàn)問題，有效保護設(shè)備。
【專利說明】
交直交電路接地保護方法及柴油發(fā)電機組、機車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種交直交電路接地保護方法及柴油發(fā)電機組、機車，屬于機車技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]交直交電傳動機車主電路的特點是高電壓、大電流。在運用過程中，主電路可能由于電纜老化、振動摩擦等而發(fā)生接地。接地故障有可能影響主電路的正常工作，甚至產(chǎn)生很大的短路電流，使機車傳動系統(tǒng)部件燒損，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致機破事故。因此，及時、準(zhǔn)確、迅速地對接地點進行判斷和定位非常重要。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)為交直交電路的接地檢測裝置提供了不少的技術(shù)方案，大致分為有源檢測和無源檢測兩種方式。然而現(xiàn)有技術(shù)的有源接地檢測裝置一般體積比較大，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，維護成本高。不僅其繼電器觸點會因機車運行的振動而產(chǎn)生誤動作報警，而且其直流控制回路接地還可能給機車的其他控制電路產(chǎn)生電磁干擾。而現(xiàn)有技術(shù)中的無源接地檢測裝置雖然不需要外部輸入信號，僅通過交流側(cè)電路及主電路正負母線對地電壓波形的變化來判斷是否存在接地故障，提高了抗干擾性，但是卻存在保護“死區(qū)”，并且必須在高壓狀態(tài)下才能檢測接地故障。
[0004]為克服上述缺點，201210405663.2號中國專利申請《機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置》給出了一個不同的方案:將至少兩個串聯(lián)電阻接在直流環(huán)節(jié)的正極和負極之間，電壓傳感器與一個一端接正極或負極的電阻并聯(lián)，該電阻的另一端接地，通過檢測該電阻上的電壓來判斷接地點。然而在該方案中，串聯(lián)電阻的數(shù)量和阻值的選擇將決定輔助負載尤其是輔助電動機的對地絕緣電壓，若串聯(lián)電阻出現(xiàn)故障，將會嚴(yán)重影響輔助負載的工作電壓，降低機車運行的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、快速準(zhǔn)確診斷定位的交直交電路接地保護方法及柴油發(fā)電機組、機車。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種交直交電路接地保護方法，其特征在于采取如下步驟:
[0007]A.設(shè)定電流閥值Δ 1、電壓閥值Δ山、Δ U2、Δ U3;
[0008]B.采集交流輸入側(cè)的相電流Ia、I b、I c及輸出逆變器輸出的相電壓Ual、Ubl、Ucl;
[0009]C.計算相電流Ia、Ib、Ic的矢量和1、輸出逆變器輸出的相電壓幅值UhU^U3及電壓相位差 Δ 9ab、Δ Θι,ον Δ 0ca；
[0010]D.當(dāng)矢量和I的幅值小于電流閥值△ I時，若輸出逆變器輸出的相電壓幅值山、U2、U3都大于電壓閥值A(chǔ)U1且電壓相位差Δ 0ab、Δ 0bc、Δ 0ca都為120°，則電路的交流輸入側(cè)、中間直流環(huán)節(jié)及交流輸出側(cè)均無接地；
[0011]E.當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值△ I時，若輸出逆變器輸出的A相電壓幅值低于電壓閥值A(chǔ) U1且電壓相位差△ 0bc為60°時，則判定A相有一點接地，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接;輸出的B相電壓幅值低于電壓閥值八山且^相電壓的相位差A(yù)0ca為60°時，則判定B相有一點接地，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接;輸出的C相電壓幅值低于電壓閥值A(chǔ)瓜且六』相電壓的相位差△ 0*為60°時，則判定C相有一點接地，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接；
[0012]F.當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值△ I時，若輸出逆變器輸出的相電壓幅值瓜、U2、U3全部高于電壓閥值A(chǔ)U2，且對地電壓全為負，則判定中間直流環(huán)節(jié)的正母線P接地，斷開接觸器開關(guān)BKr，切斷整流器與交流電源的連接；
[0013]G.當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值△ I時，若輸出逆變器輸出的A、B、C相電壓全部高于電壓閥值A(chǔ)U2,且對地電壓全為正，則判定中間直流環(huán)節(jié)的負母線N接地，斷開接觸器開關(guān)BKr，切斷整流器與交流電源的連接；
[0014]H.當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值△ I時，若逆變器輸出的B、C相電壓全部高于電壓閥值△ U3，則判定交流輸入側(cè)A相接地，關(guān)斷交流電源;若逆變器輸出的A、C相電壓全部高于電壓閥值A(chǔ)U3,則判定交流輸入側(cè)B相接地，關(guān)斷交流電源;若逆變器輸出的A、B相電壓全部高于電壓閥值A(chǔ)U3,則判定交流輸入側(cè)C相接地，關(guān)斷交流電源。
[0015]—種柴油發(fā)電機組，其特征在于采用上述交直交電路接地檢測方法。
[0016]—種鐵路機車，其特征在于采用上述交直交電路接地檢測方法。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案無須專用接地檢測裝置，利用主電路整流器輸入側(cè)電流互感器、輸出逆變器輸出側(cè)電壓互感器即可對機車交直交主電路接地進行定向檢測?？晒?jié)省檢測設(shè)備、減少檢修工作量、降低成本，實現(xiàn)主電路接地時的快速診斷和定位，提高機車的可靠性，提前發(fā)現(xiàn)問題，防止問題擴大，有效保護設(shè)備。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例的交直交電傳動內(nèi)燃機車主電路原理示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明實施例的交直交電路接地保護方法的程序流程圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]本發(fā)明實施例的交直交電傳動內(nèi)燃機車主電路原理示意圖如附圖1所示。使用電路仿真軟件MATLAB建立交直交電傳動內(nèi)燃機車主電路模型，分別運行各種一點接地故障狀況:在所有接地狀況下，發(fā)電機輸出的三相電流矢量和的幅值均為Ijd，考慮到檢測傳感器精度及抗干擾能力，確定電流閥值A(chǔ) I < Ijd ；在輸出逆變器輸出側(cè)有一相接地時，接地相的相電壓幅值均為Uscjd，考慮到檢測傳感器精度及抗干擾能力，確定電壓閥值A(chǔ)U^Uscjd;在中間直流環(huán)節(jié)的正母線或負母線接地時，輸出逆變器輸出側(cè)的三相電壓幅值均為Uzljd，考慮到檢測傳感器精度及抗干擾能力，確定電壓閥值A(chǔ) U2SUzjd ;在整流器交流輸入側(cè)有一相接地時，輸出逆變器輸出的B、C相電壓或C、A相電壓或A、B相電壓均等于Usrjd，考慮到檢測傳感器精度及抗干擾能力，確定電壓閥值A(chǔ) U3彡USRJD。
[0022]參看附圖2所示的本發(fā)明實施例的交直交電路接地檢測方法程序流程圖。程序進入框2.1開始檢測。進入框2.2采集整流器輸入側(cè)三相電流Ia、Ib、Ic。進入框2.3采集輸出逆變器I輸出的三相電壓Ual、Ubl、Ucl。進入框2.4計算三相電流13、匕1。的矢量和1。進入框2.5計算三相電壓Ua1、Ub1、Ucl的幅值U^U2、U3。進入框2.6計算Ual和Ubi的相位差Δ 0ab。進入框2.7計算UbjPUcl的相位差Δ 0bc。進入框2.8計算Uc^PUal的相位差Δ 0ca。進入框2.9判斷矢量和I的幅值是否小于電流閥值A(chǔ) I。若框2.9條件滿足，進入框2.19判斷HU3是否大于電壓閥值八瓜且相位差Δ 0ab、Δ 0bc、Δ 0ca都為120°。若框2.19條件滿足，則判定內(nèi)燃機車主電路均無接地，然后返回主程序;若框2.19條件不滿足，返回主程序。若框2.9條件不滿足，進入框2.10判斷U1是否小于電壓閥值Δ山且叫和化的相位差Δ 0bc為60°。若框2.10條件滿足，則進入框2.21，判定主電路逆變器輸出側(cè)A相有一點接地，斷開接觸器開關(guān)BK1，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接，然后返回主程序;若框2.10條件不滿足，進入框2.11判斷U2是否小于電壓閥值A(chǔ)相位差Δ 0ca為60°。若框2.11條件滿足，則進入框2.22，判定主電路逆變器輸出側(cè)B相有一點接地，斷開接觸器開關(guān)BK1，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接，然后返回主程序;若框2.11條件不滿足，進入框2.12判斷U3是否小于電壓閥值六1]1且1^1和他1的相位差六0必為60°。若框2.12條件滿足，則進入框2.23，判定主電路逆變器輸出側(cè)C相有一點接地，斷開接觸器開關(guān)BK1，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接，然后返回主程序;若框2.12條件不滿足，進入框2.13判斷瓜、1]2、1]3是否大于ΔU2且全為負值。若框2.13條件滿足，則進入框2.24，判定主電路直流環(huán)節(jié)的正母線P接地，斷開接觸器開關(guān)BKr，切斷整流器與主發(fā)電機G的連接，然后返回主程序;若框2.13條件不滿足，進入框2.14判斷U1、U2、U3是否大于Δ U2且全為正值。若框2.14條件滿足，則進入框2.25，判定主電路直流環(huán)節(jié)的負母線N接地，斷開接觸器開關(guān)BKr，切斷整流器與主發(fā)電機G的連接，然后返回主程序;若框2.14條件不滿足，返回主程序。進入框2.15判斷逆變器輸出的B、C相電壓是否全部高于電壓閥值A(chǔ) U3，若框2.15條件滿足，則進入框2.26，判定交流輸入側(cè)A相接地，柴油發(fā)電機組停機，然后返回主程序;若框2.15條件不滿足，則進入框2.16。在框2.16，判斷逆變器輸出的A、C相電壓是否全部高于電壓閥值A(chǔ)U3,若框2.16條件滿足，則進入框2.27，判定交流輸入側(cè)B相接地，柴油發(fā)電機組停機，然后返加主程序;若框2.16條件不滿足，則進入框2.17。在框2.17，判斷逆變器輸出的Α、Β相電壓是否全部高于電壓閥值A(chǔ)U3,若框2.17條件滿足，則進入框2.28，判定交流輸入側(cè)C相接地，柴油發(fā)電機組停機，然后返回主程序;若框2.17條件不滿足，則返回主程序。
[0023]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種交直交電路接地保護方法，其特征在于采取如下步驟: △.設(shè)定電流閥值八^電壓閥值八瓜?八他?八山； B.采集交流輸入側(cè)的相電流Ia、Ib、Ic及輸出逆變器輸出的相電壓Ual、Ubl、Ucl; C.計算相電流Ia、Ib、IC的矢量和1、輸出逆變器輸出的相電壓幅值山、U2、U3及電壓相位差 Δ 9ab、Δ 0bcN Δ 0ca； D.當(dāng)矢量和I的幅值小于電流閥值△I時，若輸出逆變器輸出的相電壓幅值瓜、U2、U3都大于電壓閥值A(chǔ) U1且電壓相位差Δ 0ab、Δ 0bc、Δ 0ca都為120°，則電路的交流輸入側(cè)、中間直流環(huán)節(jié)及交流輸出側(cè)均無接地； E.當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值A(chǔ)l時，若輸出逆變器輸出的A相電壓幅值低于電壓閥值△ U1且電壓相位差△ 0bc為60°時，則判定A相有一點接地，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接;輸出的B相電壓幅值低于電壓閥值△1]1且(:、4相電壓的相位差60°時，則判定B相有一點接地，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接;輸出的C相電壓幅值低于電壓閥值A(chǔ)瓜且六』相電壓的相位差△ 0*為60°時，則判定C相有一點接地，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環(huán)節(jié)的連接； F.當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值△I時，若輸出逆變器輸出的相電壓幅值瓜、U2、U3全部高于電壓閥值A(chǔ) U2，且對地電壓全為負，則判定中間直流環(huán)節(jié)的正母線P接地，斷開接觸器開關(guān)BKr，切斷整流器與交流電源的連接； G.當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值△I時，若輸出逆變器輸出的A、B、C相電壓全部高于電壓閥值A(chǔ)U2,且對地電壓全為正，則判定中間直流環(huán)節(jié)的負母線N接地，斷開接觸器開關(guān)BKr，切斷整流器與交流電源的連接； H.當(dāng)矢量和I的幅值高于電流閥值A(chǔ)l時，若逆變器輸出的B、C相電壓全部高于電壓閥值Δ U3，則判定交流輸入側(cè)A相接地，關(guān)斷交流電源;若逆變器輸出的A、C相電壓全部高于電壓閥值△ U3，則判定交流輸入側(cè)B相接地，關(guān)斷交流電源;若逆變器輸出的A、B相電壓全部高于電壓閥值A(chǔ)U3,則判定交流輸入側(cè)C相接地，關(guān)斷交流電源。2.—種柴油發(fā)電機組，其特征在于采用權(quán)利要求1所述交直交電路接地檢測方法。3.—種鐵路機車，其特征在于采用權(quán)利要求1所述交直交電路接地檢測方法。
【文檔編號】H02H7/10GK106080207SQ201610529982
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】蔡志偉, 楊曦亮, 肖樺, 陸璐, 李哲, 李斌, 杜欣
【申請人】中車大連機車車輛有限公司