CN109358255A - 牵引变流器故障分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种牵引变流器故障分析方法及装置，涉及动车组故障分析技术领域。该装置包括电流检测调理模块、电压检测调理模块和数据处理控制模块；电流检测调理模块包括6个检测单元，分别检测牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流，并传递至数据处理控制模块；电压检测调理模块检测牵引变流器中间直流环节电压，并传递至数据处理控制模块；数据处理控制模块基于OOCPN的推理机，根据所述牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流、牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流和中间直流环节电压，计算牵引变流器故障器件。本发明基于OOCPN的推理机，根据故障电流特征完成对故障原因的分析，提高了故障诊断的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及动车组故障分析技术领域，尤其是涉及一种牵引变流器故障分析方法及装置。
背景技术
混合动力动车组牵引变流器(Traction converter，简称TC)，主要包含网侧变流器(简称GCM)与牵引逆变器(简称TCM)两个子系统，两个子系统的主回路通过中间直流环节实现级联，具有高度耦合性。当GCM或者TCM发生故障的条件下，会导致牵引变流器的输入电流iA、iB、iC以及输出电流iU、iV、iW中存在严重的畸变，从而加剧GCM与TCM中剩余电子器件的电应力与热应力。因此，当TCM或者GCM的主回路器件发生故障时，必须尽快对其进行诊断，锁定问题后尽快使其停机，防止故障的进一步扩大。
现有的基于网络的故障诊断系统的诊断过程主要采用于系统解析模型的方法，但该方法的诊断效果严重依赖主回路的器件参数与分布参数，应用效果有时不太理想。而当前的电力电子诊断模型，大多单一围绕网侧单相整流器或者牵引逆变器、电机展开，相关成果均未考虑网侧整流器与牵引逆变器通过中间直流环节级联后其主回路的耦合关系，因而无法直接应用于混合动力动车组的牵引变流器中混合动力动车组的牵引变流器。因此，现有对混合动力动车组的牵引变流器的故障诊断方法的准确率还有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种牵引变流器故障分析方法及装置，根据牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流，并基于OOCPN的推理机计算获得牵引变流器故障器件，在故障诊断过程中完全模拟人脑的逻辑推演历程，能够基于故障电流的特征完成对故障原因的分析与推演，提高了故障诊断的准确率。
第一方面，本发明实施例提供了一种牵引变流器故障分析装置，包括：电流检测调理模块、电压检测调理模块和数据处理控制模块；
所述电流检测调理模块包括6个检测单元，分别检测牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流，并传递至数据处理控制模块；
所述电压检测调理模块检测牵引变流器中间直流环节电压，并传递至数据处理控制模块；
所述数据处理控制模块基于OOCPN的推理机，根据所述牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流、牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流和中间直流环节电压，计算牵引变流器的故障器件。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括电源模块；
所述电源模块分别为电流检测调理模块、电压检测调理模块和数据处理控制模块供电。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述检测单元包括电流传感器和调理电路；
所述电流传感器测量穿过所述电流传感器的电线的电流；
所述电流传感器的输出端连接所述调理电路的输入端；
所述调理电路的输出端连接所述数据处理控制模块。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电压检测调理模块包括电压传感器和调理电路；
所述电压传感器测量中间直流环节电压，并连接所述调理电路的输入端；
所述调理电路的输出端连接所述数据处理控制模块。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述数据处理控制模块包括DSP和报警电路；
所述DSP的引脚5连接所述电压检测调理模块；
所述DSP的引脚6-11分别连接所述电流检测调理模块的6个检测单元；
所述DSP基于OOCPN的推理机计算获得牵引变流器故障器件，并发送至报警电路。
第二方面，本发明实施例还提供一种牵引变流器故障分析方法，应用于如第一方面所述的数据处理控制模块，包括：
接收所述电流检测调理模块和电压检测调理模块发送的所述牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc；
将所述牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc的模拟信号转换为数字信号；
基于网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc计算获得牵引变流器故障器件与故障编码映射关系表；
将故障编码输入自动推理机，完成故障编码与故障器件的拟合，获得基于OOCPN的故障推理机；
基于OOCPN的故障推理机根据跃迁函数推理计算出故障器件。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基于网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc计算获得牵引变流器故障器件与故障编码映射关系表，具体包括：
根据以下算式分别计算网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC和牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW电流故障特征的归一化均值中间直流环节电压Udc的归一化均值
其中，idx和iqx是先通过clarke变换，再经过park变换获得的d、q轴电流分量，Unom为1650V，X可取A、B、C、U、V或W；
根据以下算式分别计算网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC和牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW电流的离散化电流故障特征sigX和中间直流环节电压Udc的离散化电压故障特征sigDC，从而获得牵引变流器的故障器件与故障编码映射关系表；
其中，X可取A、B、C、U、V或W，和分别为和编码中的滞环门限。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基于OOCPN的故障推理机包括sigA库所、sigB库所、sigC库所、sigU库所、sigV库所、sigW库所和sigDC库所；
所述sigA库所、sigB库所、sigC库所、sigU库所、sigV库所、sigW库所和sigDC库所分别存放了故障器件与故障编码映射关系表，作为样本集。
结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述基于OOCPN的故障推理机还包括P0库所、P1库所、P2库所、P3库所和P4库所；
P0库所用于存放实时获得的离散化故障特征的令牌；
P1库所用于根据从P0库所随机获取的令牌、sigA库所、sigB库所和sigC库所，辨识获得网侧变流器的故障器件作为输出令牌；
P2库所用于根据从P0库所随机获取的令牌、sigU库所、sigV库所和sigW库所，辨识获得牵引逆变器的故障器件作为输出令牌；
P3库所用于将从P1和P2库所中获得的令牌与sigDC库所的样本集相比较，推理获得故障器件作为结果令牌；
P4库所用于存放结果令牌。
结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述基于OOCPN的故障推理机根据跃迁函数推理计算出故障器件，具体包括：
基于跃迁函数从P0库所中随机取出一个令牌送入P1库所和P2库所中；
基于跃迁函数从P1库所和P2库所中分别取出所述输出令牌送入P3库所；
从P3库所中获取结果放入P4库所。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供了一种牵引变流器故障分析方法及装置。该装置包括电流检测调理模块、电压检测调理模块和数据处理控制模块；所述电流检测调理模块包括6个检测单元，分别检测牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流，并传递至数据处理控制模块；所述电压检测调理模块检测牵引变流器中间直流环节电压，并传递至数据处理控制模块；所述数据处理控制模块基于OOCPN的推理机，根据所述牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流、牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流和中间直流环节电压，计算牵引变流器故障器件。该装置根据牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流，并基于OOCPN的推理机计算获得牵引变流器的具体故障器件，在故障诊断过程中完全模拟人脑的逻辑推演历程，能够基于故障电流的特征完成对故障原因的分析与推演，提高了牵引变流器故障诊断的准确率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种牵引变流器故障分析装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种混合动力动车组牵引变流器的主回路拓扑图；
图3为本发明实施例提供的一种牵引变流器故障分析装置的电源模块电路图；
图4为本发明实施例提供的一种牵引变流器故障分析装置的电流检测调理模块电路图；
图5为本发明实施例提供的一种牵引变流器故障分析装置的电压检测调理模块电路图；
图6为本发明实施例提供的一种牵引变流器故障分析装置的数据处理控制模块电路图；
图7为本发明实施例提供的一种基于OOCPN的故障推理机结构示意图；
图8为本发明实施例三提供的电子设备结构图。
图标：11-电源模块；111-第一电源转换单元；112-第二电源转换单元；113-第三电源转换单元；114-第四电源转换单元；115-第五电源转换单元；116-第六电源转换单元；12-电流检测调理模块；T2～T7-电流传感器；13-电压检测调理模块；T1-电压传感器；14-数据处理控制模块；4-电子设备；41-处理器；42-存储器；43-通信接口；44-总线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，现有的基于网络的故障诊断系统的诊断过程主要采用于系统解析模型的方法，但该方法的诊断效果严重依赖主回路的器件参数与分布参数，应用效果有时不太理想。基于此，本发明实施例提供的一种牵引变流器故障分析方法及装置，可以应用于对动车组牵引变流器的故障分析。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种牵引变流器故障分析装置进行详细介绍，
实施例一：
本发明实施例提供了一种牵引变流器故障分析装置，如图1所示，该装置包括电源模块11、电流检测调理模块12、电压检测调理模块13和数据处理控制模块14。
混合动力动车组牵引变流器的主回路拓扑如图2所示。iA、iB、iC为牵引变流器中的网侧变流器(GCM)的输入电流，GCM的输入侧接入柴电动力包的输出电压eA～eC，iU、iV、iW为牵引变流器中的牵引逆变器(TCM)的输出电流，Udc为中间直流环节电压，R1～R3为GCM网侧的等效电阻，L1～L3为GCM网侧的等效电容，TCM后接4台并联驱动的牵引电动机工作。TC的主回路由12个IGBT模块组成，每一个IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)和FWD(续流二极管芯片)组成，分属于GCM和TCM两个子系统，为简化拓扑，图2中未列出制动能量吸收元件。
如图3所示，电源模块11的输入端连接+110V/-110V直流电源，输出端输出+5V/-5V、+15V1/-15V1、+15V2/-15V2、+3V/-3V、+3.3V/-3.3V或+1.8V/-1.8V直流电压(简称，DC)。电源模块还包括第一电源转换单元111、第二电源转换单元112、第三电源转换单元113、第四电源转换单元114、第五电源转换单元115和第六电源转换单元116。
第一电源转换单元111将+110V/-110V直流电压转换为+5V/-5V直流电压，其中-5VDC接信号地，图中用三角形表示。第一电源转换单元111的+5V/-5V直流电压输出端与第四电源转换单元114、第五电源转换单元115和第六电源转换单元116分别相连。
第二电源转换单元112将+110V/-110V直流电压转换为+15V/-15V直流电压，其中-15V1DC接信号地。第三电源转换单元113将+110V/-110V直流电压转换为+15V/-15V直流电压，其中+15V2DC接信号地。
第四电源转换单元114将+5V/-5V直流电压转换为+3V/-3V直流电压。第五电源转换单元115将+5V/-5V直流电压转换为+3.3V/-3.3V直流电压。第六电源转换单元116将+5V/-5V直流电压转换为+1.8V/-1.8V直流电压，其中-3V、-3.3V和-1.8V DC分别接信号地。
如图4所示，电流检测调理模块12包括6个检测单元，分别检测牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流，并传递至数据处理控制模块14。每个检测单元都包括电流传感器T2～T7和调理电路。牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC母线和牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW母线分别依次穿过电流传感器T2～T7。使电流传感器T2～T7分别检测牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW。电流传感器T2～T7的+/-电源端分别连接电源模块的+15V1/-15V2直流电压输出端，T2～T7的M输出端连接调理电路。6个检测单元的调理电路相同，调理电路中的信号地用三角形表示，当RX2＝RX3时，UX2＝0.5*(3+UX1)；此外，UX3＝UX2，运放AX1主要起隔离作用，并提高UX2与AX2之间的等效阻抗；当RX4＝RX6时，UX4＝(RX5/RX4)*UX3，其中X可取A、B、C、U、V或W。调理电路的的输出端分别用ADin2～ADin7标号，并连接至数据处理控制模块14。
如图5所示，电压检测调理模块13检测牵引变流器中间直流环节电压，并传递至数据处理控制模块14。电压检测调理模块包括电压传感器T1和调理电路。电压传感器T1检测检测牵引变流器中间直流环节电压Udc，电压传感器T1的+/-电源端分别连接电源模块的+15V1/-15V2直流电压输出端，电压传感器T1的M输出端连接调理电路。调理电路与电流检测模块的调理电路相同，在此不再赘述，调理电路的输出端用ADin1标号，并连接至数据处理控制模块14。
数据处理控制模块14基于面向对象的有色Petri网(简称，OOCPN)推理机，根据牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流、牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流和中间直流环节电压，计算牵引变流器故障器件。
如图6所示，数据处理控制模块14包括DSP和报警电路。DSP包括12个引脚，引脚1和引脚2分别连接电源模块11的+3.3V/-3.3V直流电压输出端，引脚3和引脚4分别连接电源模块11的+1.8V/-1.8V直流电压输出端，引脚5用ADin1标号，对应连接至电压检测调理模块13的调理电路输出端ADin1，以获取检测到的牵引变流器中间直流环节电压Udc。引脚6-11用ADin2～ADin7标号，并分别对应连接至电流调理模块12的6个检测单元的调理电路输出端ADin2～ADin7，以获取检测到的牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC和牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW。
DSP引脚12的GPIOA0口连接报警电路，引脚12连接报警器G1的输入下端，报警器G1的输入上端通过限流电阻R1接入+3.3V直流电源；G1的输出上端接入修正后的级位信号输出端子PWMOUT，PWMOUT通过上拉电阻R2接入+110VDC电源，G1的输出端下端接入-110VDC电源。
ADin1～ADin7分别连接至DSP中的AD转换器的7路采样通道，以便将牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc的模拟信号转换为数字信号。DSP再基于OOCPN的推理机，根据牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc，计算得到牵引变流器的故障电子器件(该电子器件为图2中的IGBT模块)，并发送至报警电路报警提示用户。
本发明实施例提供了一种牵引变流器故障分析装置，根据牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流，并基于OOCPN的推理机计算获得牵引变流器的故障器件，在故障诊断过程中完全模拟人脑的逻辑推演历程，能够基于故障电流的特征完成对故障原因的分析与推演，提高了牵引变流器故障诊断的准确率。
实施例二：
本发明实施例提供了一种牵引变流器故障分析方法，应用于实施例一提供的数据处理控制模块，该方法包括以下步骤：
S101：接收电流检测调理模块和电压检测调理模块发送的牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc。
数据处理控制模块DSP中的AD转换器的7路采样通道，分别接收电流检测调理模块和电压检测调理模块发送的牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc。
S102：将牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc的模拟信号转换为数字信号。
数据处理控制模块DSP中的AD转换器将牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc的模拟信号转换为数字信号，作为后续故障诊断的依据。
S103：基于网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc计算获得牵引变流器故障器件与故障编码映射关系表。
根据以下算式分别计算网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC和牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW电流故障特征的归一化均值中间直流环节电压Udc的归一化均值
其中，idx和iqx是先通过clarke变换，再经过park变换获得的d、q轴电流分量，Unom为1650V，X可取A、B、C、U、V或W。为提高电压电流故障特征量的采样精度，在故障特征的获取过程中进行了动窗滤波。
得到归一化均值后，可以通过将其与滞环门限的比较就可以得到相应的离散化电流故障特征sigX，以及中间直流环节的离散化电压故障特征sigDC。
根据以下算式分别计算网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC和牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW电流的离散化电流故障特征sigX和中间直流环节电压Udc的离散化电压故障特征sigDC。
其中，X可取A、B、C、U、V或W，和分别为和编码中的滞环门限(滞环门限为滞环比较中设置的上限或下限值)。
根据获得的离散化电流故障特征sigX和离散化电压故障特征sigDC。计算得到故障器件与故障编码映射关系表，如下表所示。
| 故障管 | sig<sub>A～C</sub>,sig<sub>DC</sub>/sig<sub>U～W</sub>,sig<sub>DC</sub> |
| G11/G41 | 1,-1,1,0/-1,1,-1,1 |
| G12/G42 | -1,1,-1,0/1,-1,1,1 |
| G21/G51 | 1,1,-1,0/-1,-1,1,1 |
| G22/G52 | -1,-1,1,0/1,1,-1,1 |
| G31/G61 | -1,1,1,0/1,-1,-1,1 |
| G32/G62 | 1,-1,-1,0/-1,1,1,1 |
其中，表中的故障管G11表示图2中Q11与D11组合的IGBT模块，G12表示图2中Q12与D12组合的IGBT模块，以此类推，G62表示图2中Q62与D62组合的IGBT模块。根据上表，例如，当sigA～C分别为1,-1,1，sigDC为0时，故障管为G11。
S104：将故障编码输入自动推理机，完成故障编码与故障器件的拟合，获得基于OOCPN的故障推理机。
如图7所示，基于OOCPN的故障推理机包括sigA库所、sigB库所、sigC库所、sigU库所、sigV库所、sigW库所和sigDC库所。sigA库所、sigB库所、sigC库所、sigU库所、sigV库所、sigW库所和sigDC库所分别存放了故障器件与故障编码映射关系表，作为样本集。
基于OOCPN的故障推理机还包括P0库所、P1库所、P2库所、P3库所和P4库所。
P0库所用于存放实时获得的sigA～C、sigU～W、sigDC离散化故障特征的令牌。
P1库所用于根据从P0库所随机获取的令牌、sigA库所、sigB库所和sigC库所，辨识获得网侧变流器的故障器件作为输出令牌。
P2库所用于根据从P0库所随机获取的令牌、sigU库所、sigV库所和sigW库所，辨识获得牵引逆变器的故障器件作为输出令牌。
P3库所用于将从P1和P2库所中获得的令牌与sigDC库所的样本集相比较，推理获得故障器件作为结果令牌。
P4库所用于存放结果令牌。
推理机的各个库所中存放的令牌为有色令牌，这里定义推理机中的有色令牌结构为：{GCM特征属性CG，TCM特征属性CT，级联公共特征属性Cmid，GCM故障元件属性CGm，TCM故障元件属性CTm，Fun}。其中，CG的颜色域为{1,2,3,4,5,6}，分别对应于GCM的G11～G32的开路故障状态；CGM对应于sigA～C的编码组合。CT的颜色域为{1,2,3,4,5,6}，分别对应于TCM的G41～G62的开路故障状态；CTM对应于sigU～W的编码组合。Cmid对应与sigDC的编码值；Fun为令牌的函数属性，其可以将CGM和CTM映射到CG和CT。
S105：基于OOCPN的故障推理机根据跃迁函数推理计算出故障器件。
基于OOCPN的故障推理机，基于跃迁函数从P0库所中随机取出一个令牌送入P1库所和P2库所中，基于跃迁函数从P1库所和P2库所中分别取出输出令牌送入P3库所，从P3库所中获取结果放入P4库所。
P0库所包含了实时获得的sigA～C、sigU～W、sigDC等离散化故障特征；T0变迁其护卫函数在P0中为非空集时为真，其从P0中随机取出一个样本令牌，送入P1与P2库所中，分别针对GCM与TCM的主回路开路器件故障进行辨识。sigA、sigB、sigC、sigU、sigV、sigW和sigDC库所存放故障器件与故障编码映射关系表中作为学习样本集的sigA～C、sigU～W、sigDC离散化故障特征。TA～C、TU～W、TDC变迁，P1、P2库所将从P0库所中获得的包含实时离散化故障特征的令牌与学习样本中的离散化故障特征进行分析对比，当二者的CGM或者CTM相同时，将对应的包含实时离散化故障特征的令牌输出。T1变迁、T2变迁其护卫函数在P1、P2中为非空集时为真。将P1、P2库所中的令牌取出，放入P3库所中；P3库所将从P1、P2库所中获得的令牌的Cmid颜色与库所输出的令牌的Cmid颜色相比较，依据比较的值调用Fun函数颜色。P4库所中包含推理的结果令牌，该令牌的CG或CT中保存有推理出的故障器件标号。T3变迁其护卫函数总为真，将P3库所处理后的令牌存入P4库所。因此，基于OOCPN的故障推理机推理计算出故障器件的标号，并存放在推理机的P4库所中。
本发明实施例提供的牵引变流器故障分析方法，与上述实施例一提供的牵引变流器故障分析装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
实施例三：
本发明实施例提供的一种电子设备，如图8所示，电子设备4包括处理器41、存储器42，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例二提供的方法的步骤。
参见图4，电子设备还包括：总线44和通信接口43，处理器41、通信接口43和存储器42通过总线44连接。处理器41用于执行存储器42中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器42可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线44可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器42用于存储程序，所述处理器41在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器41中，或者由处理器41实现。
处理器41可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器41中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器41可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等。还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器42，处理器41读取存储器42中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
实施例四：
本发明实施例提供的一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述实施例二提供的方法。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种牵引变流器故障分析装置，其特征在于，包括：电流检测调理模块、电压检测调理模块和数据处理控制模块；
所述电流检测调理模块包括6个检测单元，分别检测牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流和牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流，并传递至数据处理控制模块；
所述电压检测调理模块检测牵引变流器中间直流环节电压，并传递至数据处理控制模块；
所述数据处理控制模块基于OOCPN的推理机，根据所述牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流、牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流和中间直流环节电压，计算牵引变流器的故障器件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电源模块；
所述电源模块分别为电流检测调理模块、电压检测调理模块和数据处理控制模块供电。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括电流传感器和调理电路；
所述电流传感器测量穿过所述电流传感器的电线的电流；
所述电流传感器的输出端连接所述调理电路的输入端；
所述调理电路的输出端连接所述数据处理控制模块。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压检测调理模块包括电压传感器和调理电路；
所述电压传感器测量中间直流环节电压，并连接所述调理电路的输入端；
所述调理电路的输出端连接所述数据处理控制模块。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理控制模块包括DSP和报警电路；
所述DSP的引脚5连接所述电压检测调理模块；
所述DSP的引脚6-11分别连接所述电流检测调理模块的6个检测单元；
所述DSP基于OOCPN的推理机计算获得牵引变流器故障器件，并发送至报警电路。
6.一种牵引变流器故障分析方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的数据处理控制模块，其特征在于，包括：
接收所述电流检测调理模块和电压检测调理模块发送的所述牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc；
将所述牵引变流器中网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引变流器中牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc的模拟信号转换为数字信号；
基于网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc计算获得牵引变流器故障器件与故障编码映射关系表；
将故障编码输入自动推理机，完成故障编码与故障器件的拟合，获得基于OOCPN的故障推理机；
基于OOCPN的故障推理机根据跃迁函数推理计算出故障器件。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC，牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW和中间直流环节电压Udc计算获得牵引变流器故障器件与故障编码映射关系表，具体包括：
根据以下算式分别计算网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC和牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW电流故障特征的归一化均值中间直流环节电压Udc的归一化均值
其中，idx和iqx是先通过clarke变换，再经过park变换获得的d、q轴电流分量，Unom为1650V，X可取A、B、C、U、V或W；
根据以下算式分别计算网侧变流器的三相输入电流iA、iB、iC和牵引逆变器的三相输出电流iU、iV、iW电流的离散化电流故障特征sigX和中间直流环节电压Udc的离散化电压故障特征sigDC，从而获得牵引变流器的故障器件与故障编码映射关系表；
其中，X可取A、B、C、U、V或W，和分别为和编码中的滞环门限。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于OOCPN的故障推理机包括sigA库所、sigB库所、sigC库所、sigU库所、sigV库所、sigW库所和sigDC库所；
所述sigA库所、sigB库所、sigC库所、sigU库所、sigV库所、sigW库所和sigDC库所分别存放了故障器件与故障编码映射关系表，作为样本集。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于OOCPN的故障推理机还包括P0库所、P1库所、P2库所、P3库所和P4库所；
P0库所用于存放实时获得的离散化故障特征的令牌；
P1库所用于根据从P0库所随机获取的令牌、sigA库所、sigB库所和sigC库所，辨识获得网侧变流器的故障器件作为输出令牌；
P2库所用于根据从P0库所随机获取的令牌、sigU库所、sigV库所和sigW库所，辨识获得牵引逆变器的故障器件作为输出令牌；
P3库所用于将从P1和P2库所中获得的令牌与sigDC库所的样本集相比较，推理获得故障器件作为结果令牌；
P4库所用于存放结果令牌。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于OOCPN的故障推理机根据跃迁函数推理计算出故障器件，具体包括：
基于跃迁函数从P0库所中随机取出一个令牌送入P1库所和P2库所中；
基于跃迁函数从P1库所和P2库所中分别取出所述输出令牌送入P3库所；
从P3库所中获取结果放入P4库所。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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