交直交電路接地保護方法及柴油發電機組、機車的制作方法
【專利摘要】本發明的交直交電路接地保護方法，設定電流閥值ΔI、電壓閥值ΔU1、ΔU2、ΔU3，當矢量和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節的連接；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，則判定中間直流環節的正或負母線P或N接地，斷開接觸器開關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，則判定交流輸入側另外一相接地,關斷交流電源。可降低成本，實現快速接地診斷和定位，提前發現問題，有效保護設備。
【專利說明】
交直交電路接地保護方法及柴油發電機組、機車
技術領域
[0001]本發明涉及一種交直交電路接地保護方法及柴油發電機組、機車，屬于機車技術領域。
【背景技術】
[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、振動摩擦等而發生接地。接地故障有可能影響主電路的正常工作，甚至產生很大的短路電流，使機車傳動系統部件燒損，嚴重時甚至會導致機破事故。因此，及時、準確、迅速地對接地點進行判斷和定位非常重要。
[0003]現有技術為交直交電路的接地檢測裝置提供了不少的技術方案，大致分為有源檢測和無源檢測兩種方式。然而現有技術的有源接地檢測裝置一般體積比較大，結構較為復雜，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生電磁干擾。而現有技術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”，并且必須在高壓狀態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:將至少兩個串聯電阻接在直流環節的正極和負極之間，電壓傳感器與一個一端接正極或負極的電阻并聯，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，串聯電阻的數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，若串聯電阻出現故障，將會嚴重影響輔助負載的工作電壓，降低機車運行的可靠性。

【發明內容】

[0005]本發明的目的就是克服上述現有技術之不足，提供一種結構簡單、安全可靠、快速準確診斷定位的交直交電路接地保護方法及柴油發電機組、機車。
[0006]本發明的目的是這樣實現的: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AU1且電壓相位差Δ 0ab、Δ 0bc、Δ 0ca都為120°，則電路的交流輸入側、中間直流環節及交流輸出側均無接地；
[0011]E.當矢量和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 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節的連接;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A0ca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節的連接;輸出的C相電壓幅值低于電壓閥值A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節的連接；
[0012]F.當矢量和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AU2，且對地電壓全為負，則判定中間直流環節的正母線P接地，斷開接觸器開關BKr，切斷整流器與交流電源的連接；
[0013]G.當矢量和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AU2,且對地電壓全為正，則判定中間直流環節的負母線N接地，斷開接觸器開關BKr，切斷整流器與交流電源的連接；
[0014]H.當矢量和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A相接地，關斷交流電源;若逆變器輸出的A、C相電壓全部高于電壓閥值AU3,則判定交流輸入側B相接地，關斷交流電源;若逆變器輸出的A、B相電壓全部高于電壓閥值AU3,則判定交流輸入側C相接地，關斷交流電源。
[0015]—種柴油發電機組，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]本發明的技術方案無須專用接地檢測裝置，利用主電路整流器輸入側電流互感器、輸出逆變器輸出側電壓互感器即可對機車交直交主電路接地進行定向檢測。可節省檢測設備、減少檢修工作量、降低成本，實現主電路接地時的快速診斷和定位，提高機車的可靠性，提前發現問題，防止問題擴大，有效保護設備。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例的交直交電傳動內燃機車主電路原理示意圖。
[0019]圖2為本發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]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0021]本發明實施例的交直交電傳動內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 I < Ijd ；在輸出逆變器輸出側有一相接地時，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AU^Uscjd;在中間直流環節的正母線或負母線接地時，輸出逆變器輸出側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 U2SUzjd ;在整流器交流輸入側有一相接地時，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 U3彡USRJD。
[0022]參看附圖2所示的本發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 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A相有一點接地，斷開接觸器開關BK1，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環節的連接，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B相有一點接地，斷開接觸器開關BK1，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環節的連接，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C相有一點接地，斷開接觸器開關BK1，切斷輸出逆變器與主電路中間直流環節的連接，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，判定主電路直流環節的正母線P接地，斷開接觸器開關BKr，切斷整流器與主發電機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，判定主電路直流環節的負母線N接地，斷開接觸器開關BKr，切斷整流器與主發電機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 U3，若框2.15條件滿足，則進入框2.26，判定交流輸入側A相接地，柴油發電機組停機，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AU3,若框2.16條件滿足，則進入框2.27，判定交流輸入側B相接地，柴油發電機組停機，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AU3,若框2.17條件滿足，則進入框2.28，判定交流輸入側C相接地，柴油發電機組停機，然后返回主程序;若框2.17條件不滿足，則返回主程序。
[0023]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
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: △.設定電流閥值八^電壓閥值八瓜?八他?八山； B.采集交流輸入側的相電流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 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、中間直流環節及交流輸出側均無接地； E.當矢量和I的幅值高于電流閥值Al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節的連接;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節的連接;輸出的C相電壓幅值低于電壓閥值A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節的連接； F.當矢量和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 U2，且對地電壓全為負，則判定中間直流環節的正母線P接地，斷開接觸器開關BKr，切斷整流器與交流電源的連接； G.當矢量和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AU2,且對地電壓全為正，則判定中間直流環節的負母線N接地，斷開接觸器開關BKr，切斷整流器與交流電源的連接； H.當矢量和I的幅值高于電流閥值Al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A相接地，關斷交流電源;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B相接地，關斷交流電源;若逆變器輸出的A、B相電壓全部高于電壓閥值AU3,則判定交流輸入側C相接地，關斷交流電源。2.—種柴油發電機組，其特征在于采用權利要求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