[發(fā)明專利]一種高壓雙向牽引供電裝置功率器件斷路故障診斷裝置及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710293706.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106970293A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王磊;常廣;沈茂盛;張皖俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)長(zhǎng)三角研究院
• 主分類號(hào): G01R31/02
• 分類號(hào): G01R31/02
• 代理公司: 鎮(zhèn)江京科專利商標(biāo)代理有限公司32107
• 代理人: 夏哲華

1.一種雙向牽引供電裝置功率器件斷路故障診斷裝置，其特征在于：包括由電阻和電感分別串接構(gòu)成的三相交流電路和由兩個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成的直流電路，所述三相交流電路中具有交流中性點(diǎn)N，所述直流電路中具有直流中性點(diǎn)O，所述三相交流電路上連接有電壓傳感器，所述電壓傳感器能夠用來(lái)測(cè)量電壓u_u-、u_v-或u_w-的數(shù)值并通過(guò)計(jì)算得到u_no，進(jìn)而求出其標(biāo)幺化均值所述交流中性點(diǎn)N和直流中性點(diǎn)O之間的電壓的標(biāo)幺化均值能夠?qū)Ω邏弘p向牽引供電裝置的電流故障特征和電壓故障特征進(jìn)行辨識(shí)。

2.一種采用權(quán)利要求1所述雙向牽引供電裝置功率器件斷路故障診斷裝置的診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)的檢測(cè)和計(jì)算方法

高壓雙向牽引供電裝置的解析表達(dá)式如式(1)所示；其中，R為高壓雙向牽引供電裝置的交流側(cè)分布電阻，L為高壓雙向牽引供電裝置的交流側(cè)電感；

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{un}+u_{no}=L\·\frac{d}{dt}{i}_a+R\·i_a+u_{ao}\\ u_{vn}+u_{no}=L\·\frac{d}{dt}{i}_b+R\·i_b+u_{bo}\\ u_{wn}+u_{no}=L\·\frac{d}{dt}{i}_c+R\·i_c+u_{co}\end{array}\right.---\left(1\right)$

將式(1)中的各式求和可得：

$u_{un}+u_{vn}+u_{wn}+3u_{no}=L\frac{d}{dt}\left(\underset{j=a}{\overset{c}{\Σ}}{i}_j\right)+R\underset{j=a}{\overset{c}{\Σ}}{i}_j+u_{ao}+u_{bo}+u_{co}---\left(2\right)$

在三相三線制方式下有i_A+i_B+i_C＝0，且對(duì)于三相平衡的電網(wǎng)電壓u_un、u_vn和u_wn，有u_un+u_vn+u_wn＝0，從而有：

$u_{no}=\frac{1}{3}(u_{a-}+u_{b-}+u_{c-})-\frac{1}{2}{U}_{dc}---\left(3\right)$

繼而

$u_{no}=u_{uo}-\frac{2}{3}{u}_{uv}-\frac{1}{3}{u}_{vw}=u_{u-}-\frac{2}{3}{u}_{uv}-\frac{1}{3}{u}_{vw}-\frac{1}{2}{U}_{dc}---\left(4\right)$

$u_{no}=u_{v-}+\frac{1}{3}{u}_{uv}-\frac{1}{3}{u}_{vw}-\frac{1}{2}{U}_{dc}---\left(5\right)$

$u_{no}=u_{w-}+\frac{1}{3}{u}_{uv}+\frac{2}{3}{u}_{vw}-\frac{1}{2}{U}_{dc}---\left(6\right)$

采用上述u_no的求解方法通過(guò)電壓傳感器來(lái)測(cè)量u_u-、u_v-或u_w-，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算得到u_no，進(jìn)而通過(guò)動(dòng)窗平均值算法便可求出其標(biāo)幺化均值

2)和的檢測(cè)和計(jì)算方法

對(duì)交流網(wǎng)側(cè)電流進(jìn)行標(biāo)幺化時(shí)所選取的基值為交流網(wǎng)側(cè)電流空間矢量幅值其中i_d和i_q為網(wǎng)側(cè)電流在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d軸和q軸上的分量，具體由(7)給出；

$\left(\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right)=\frac{2}{3}\left(\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \cos (\mathrm{\θ}-\frac{4}{3}\mathrm{\π})\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \sin (\mathrm{\θ}-\frac{4}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right)---\left(7\right)$

選取交流網(wǎng)側(cè)電流空間矢量幅值作為基值對(duì)交流網(wǎng)側(cè)電流的進(jìn)行標(biāo)幺化后取均值，三相電流的標(biāo)幺化均值表達(dá)式如式(8)所示；

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{i_a^{*}}=\stackrel{\‾}{\frac{i_a}{\sqrt{i_d^2+i_q^2}}}\\ \stackrel{\‾}{i_b^{*}}=\stackrel{\‾}{\frac{i_b}{\sqrt{i_d^2+i_q^2}}}\\ \stackrel{\‾}{i_c^{*}}=\stackrel{\‾}{\frac{i_c}{\sqrt{i_d^2+i_q^2}}}\end{array}\right.---\left(8\right)$

3)標(biāo)幺化均值法的門(mén)限值選取

根據(jù)上述中對(duì)標(biāo)幺化均值法的描述，其故障代碼的確定規(guī)則如下：

$A=\left\{\begin{array}{cc}+1& \stackrel{\‾}{u_{no}^{*}}\>{\mathrm{\λ}}_{+}\\ -1& \stackrel{\‾}{u_{no}^{*}}\<{\mathrm{\λ}}_{-}\end{array}\right.---\left(9\right)$

$B_v=\left\{\begin{array}{cc}+1& \stackrel{\‾}{i_v^{*}}\>{\mathrm{\σ}}_{+}\\ -1& \stackrel{\‾}{i_v^{*}}\<{\mathrm{\σ}}_{-}\end{array}\right.---\left(10\right)$

其中，λ₊、λ_-、σ₊和σ_-分別是標(biāo)志位A與B_v(v＝a,b,c)的正、負(fù)門(mén)限值。門(mén)限值λ₊、λ_-、σ₊和σ_-在選取過(guò)程中需要參考多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)以實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)；各門(mén)限值選取如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\λ}}_{+}=11\\ {\mathrm{\λ}}_{-}=-11\end{array}\right.,\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_{+}=0.1\\ {\mathrm{\σ}}_{-}=-0.1\end{array}\right.---(3-17)$

4)標(biāo)幺化均值法的故障元件定位規(guī)則，對(duì)故障元件與故障代碼之間對(duì)應(yīng)。