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(fù)或正，則判定中間直流環(huán)節(jié)的正或負(fù)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?？山档统杀荆瑢崿F(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(fù)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(fù)極之間，電壓傳感器與一個一端接正極或負(fù)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(fù)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(fù)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(fù)，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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)，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(fù)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