CN115166575A - 一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法及装置，涉及牵引系统故障诊断技术领域，所述方法包括：当检测到永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是牵引变流器中间直流环节发生接地故障；当确定不是牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是牵引逆变器输出侧发生接地故障；当确定不是牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；当确定不是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定牵引变压器二次侧发生接地故障。本发明提供的技术方案，能够在永磁电机牵引系统发生接地故障时，自动诊断出具体的接地点，从而提高诊断效率、降低故障处理难度。

Description

一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法及装置

技术领域

本发明涉及牵引系统故障诊断技术领域，特别地涉及一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法及装置。

背景技术

当装有永磁牵引电机的高速动车组列车在既有线路上运行时，牵引系统检测到发生接地故障时，由于现有技术无法自动诊断出具体的接地点，为保证安全，列车普遍采用断开主断路器，切除变流器的保护措施，这种保护措施降低了列车的可用性；同时由于无法精确定位出牵引系统接地点，检修人员需要对牵引系统的各个组成部件进行逐一排查，而牵引系统由众多子部件构成，故障处理难度大，且要耗费大量的人力和物力。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法及装置，能够在永磁电机牵引系统发生接地故障时，自动诊断出具体的接地点，从而提高诊断效率、降低故障处理难度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，所述永磁电机牵引系统包括：牵引变压器二次侧、牵引变流器中间直流环节、牵引变流器辅助逆变器高压侧和牵引逆变器输出侧；所述牵引变压器二次侧连接所述牵引变流器中间直流环节；所述牵引变流器中间直流环节连接所述牵引逆变器输出侧和所述牵引变流器辅助逆变器高压侧；所述方法包括：

当检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障；

当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障；

当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

当确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障。

优选地，所述牵引变流器中间直流环节包括接地检测电路；所述接地检测电路包括第一接地电阻和第二接地电阻，所述第一接地电阻的阻值与所述第二接地电阻的阻值相等；所述第一接地电阻的一端经中间直流母排正极连接至所述牵引变压器二次侧，所述第一接地电阻的另一端接地；所述第二接地电阻的一端经中间直流母排负极连接至所述牵引变压器二次侧，所述第二接地电阻的另一端接地；所述判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障，包括：

判断所述中间直流母排正极是否接地；

判断所述中间直流母排负极是否接地；

当确定所述中间直流母排正极接地，或者，确定所述中间直流母排负极接地时，确定所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障。

优选地，所述判断所述中间直流母排正极是否接地，包括：

采集所述第一接地电阻两端的电压作为第一电压；

判断所述第一电压的幅值是否在预设时间段内持续为0；

当所述第一电压的幅值在所述预设时间段内持续为0时，确定所述中间直流母排正极接地。

优选地，所述判断所述中间直流母排负极是否接地，包括：

采集所述第一接地电阻两端的电压作为第一电压；

采集所述中间直流母排正极与所述中间直流母排负极之间的电压作为第二电压；

判断所述第一电压的幅值是否在预设时间段内持续等于所述第二电压的幅值；

当所述第一电压的幅值在所述预设时间段内持续等于所述第二电压的幅值时，确定所述中间直流母排负极接地。

进一步地，在检测所述永磁电机牵引系统是否发生接地故障之前，所述方法还包括：

判断所述第二电压的幅值是否超过预设阈值；

当所述第二电压的幅值超过所述预设阈值时，检测所述永磁电机牵引系统是否发生接地故障。

进一步地，所述牵引变压器二次侧包括：四象限整流器、电阻、短接接触器和充电接触器；所述四象限整流器经所述短接接触器连接牵引变压器，并且，所述四象限整流器经所述电阻、所述充电接触器连接所述牵引变压器；所述牵引变压器经主断路器连接电源；所述方法还包括：

当确定是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，断开所述充电接触器或所述短接接触器。

优选地，所述牵引逆变器输出侧有多重，所述当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障，包括：

当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，对每重所述牵引逆变器输出侧的接地状况进行依次逐一判断；

当判断出多重所述牵引逆变器输出侧中有任一重牵引逆变器输出侧发生接地故障时，确定所述牵引逆变器输出侧发生接地故障。

优选地，每重所述牵引逆变器输出侧均包括牵引逆变模块和永磁电机；所述牵引变流器中间直流环节连接所述牵引逆变模块的输入端，所述牵引逆变模块的输出端经隔离接触器连接所述永磁电机；针对每重牵引逆变器输出侧，采用以下方式判断该重牵引逆变器输出侧是否发生接地故障：

依次逐一封锁每重牵引逆变器输出侧的所述牵引逆变模块，并断开与该牵引逆变模块对应的所述隔离接触器；

当封锁到某重牵引逆变器输出侧的牵引逆变模块，并断开与该牵引逆变模块对应的隔离接触器之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障消除，确定该重牵引逆变器输出侧发生接地故障。

进一步地，在所述确定该重牵引逆变器输出侧发生接地故障之后，所述方法还包括：

闭合先前断开的其他重的隔离接触器，并启动先前封锁的其他重的牵引逆变模块；

强制启动该重牵引逆变模块；

在所述强制启动该重牵引逆变模块之后，当再次检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，确定该重牵引逆变模块接地；

在所述强制启动该重牵引逆变模块之后，当未再次检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，确定该重永磁电机接地。

优选地，所述牵引变流器辅助逆变器高压侧包括辅助逆变模块；所述牵引变流器中间直流环节连接所述辅助逆变模块的输入端，所述辅助逆变模块的输出端经辅助变压器连接辅变输出接触器；所述当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障，包括：

当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器；

在所述封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障消除，确定所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

在所述封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障未消除，确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障。

进一步地，所述牵引变压器二次侧经牵引变压器连接主断路器，所述主断路器连接电源；所述方法还包括：

当确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障时，断开所述主断路器。

第二方面，本发明实施例提供了一种永磁电机牵引系统接地故障诊断装置，所述永磁电机牵引系统包括：牵引变压器二次侧、牵引变流器中间直流环节、牵引变流器辅助逆变器高压侧和牵引逆变器输出侧；所述牵引变压器二次侧连接所述牵引变流器中间直流环节；所述牵引变流器中间直流环节连接所述牵引逆变器输出侧和所述牵引变流器辅助逆变器高压侧；所述装置包括：

第一判断单元，用于当检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障；

第二判断单元，用于当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障；

第三判断单元，用于当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

第一确定单元，用于当确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障。

第三方面，本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上述实施例中任一项所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如上述实施例中任一项所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法。

本发明实施例提供的一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法、装置、存储介质及电子设备，当检测到永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是牵引变流器中间直流环节发生接地故障，当确定不是牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是牵引逆变器输出侧发生接地故障，当确定不是牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障，当确定不是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定牵引变压器二次侧发生接地故障。即本发明实施例提供的技术方案能够能够在永磁电机牵引系统发生接地故障时，自动诊断出具体的接地点，从而提高诊断效率、降低故障处理难度。

附图说明

通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本发明公开的范围。其中所包括的附图是：

图1为本发明实施例的方法流程图一；

图2为本发明实施例中永磁电机牵引系统的电路原理图；

图3为本发明实施例的方法流程图二；

图4为本发明实施例的装置结构图。

附图标记说明

1-主断路器 2-牵引变压器 3-充电接触器 4-短接接触器

5-四象限整流器 6-接地检测电阻 7-第一电压传感器 8-第二电压传感器

9-接地检测路电路 10-中间直流母排正极 11-中间直流母排负极

12-辅助逆变模块 13-辅助变压器 14-辅变输出接触器

15-牵引逆变模块 16-隔离接触器 17-牵引变流器 18-永磁电机

A-牵引变压器二次侧 B-牵引变流器中间直流环节

C-牵引变流器辅助逆变器高压侧 D-牵引逆变器输出侧

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

本发明实施例提供了一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，该方法不依赖于额外的硬件设备，借助于现有的诊断条件，当发生接地故障时通过优化不同模块的启停顺序，精确识别出牵引系统中牵引变压器二次侧、牵引变流器中间直流环节、牵引变流器辅助逆变器高压侧、牵引逆变器输出侧中不同区域的接地点，并根据接地点所在区域采取不同的保护措施；同时借助于永磁电机和牵引模块中的隔离接触器以及控制多重牵引逆变模块的启停时序，精确识别出牵引逆变输出侧中出现接地的牵引逆变模块或牵引电机。

如图2所示，所述永磁电机牵引系统包括：牵引变压器二次侧A、牵引变流器中间直流环节B、牵引变流器辅助逆变器高压侧C和牵引逆变器输出侧D；所述牵引变压器二次侧A连接所述牵引变流器中间直流环节B；所述牵引变流器中间直流环节B连接所述牵引逆变器输出侧D和所述牵引变流器辅助逆变器高压侧C。如图1所示，本实施例所述的方法包括：步骤S101、步骤S102、步骤S103和步骤S104，以下详细描述这些步骤的具体内容：

步骤S101，当检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障；

本实施例中，如图2所示，所述牵引变流器中间直流环节包括接地检测电路9；所述接地检测电路9包括第一接地电阻R1和第二接地电阻R2，所述第一接地电阻R1的阻值与所述第二接地电阻R2的阻值相等；所述第一接地电阻R1的一端经中间直流母排正极10连接至所述牵引变压器二次侧A，所述第一接地电阻R1的另一端接地；所述第二接地电阻R2的一端经中间直流母排负极11连接至所述牵引变压器二次侧A，所述第二接地电阻R2的另一端接地。本实施例所述的判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障，包括：判断所述中间直流母排正极10是否接地；判断所述中间直流母排负极11是否接地；当确定所述中间直流母排正极10接地，或者，确定所述中间直流母排负极11接地时，确定所述牵引变流器中间直流环节B发生接地故障。

其中，牵引变流器中间直流环节B可精确识别出中间直流母排正极10或中间直流母排负极11；牵引逆变器输出侧D包含一重牵引逆变器输出侧、二重牵引逆变器输出侧、三重牵引逆变器输出侧和四重牵引逆变器输出侧。

本实施例中，所述判断所述中间直流母排正极是否接地，包括：采集所述第一接地电阻两端的电压作为第一电压；判断所述第一电压的幅值是否在预设时间段内持续为0；当所述第一电压的幅值在所述预设时间段内持续为0时，确定所述中间直流母排正极接地。

本实施例中，所述判断所述中间直流母排负极是否接地，包括：采集所述第一接地电阻两端的电压作为第一电压；采集所述中间直流母排正极与所述中间直流母排负极之间的电压作为第二电压；判断所述第一电压的幅值是否在预设时间段内持续等于所述第二电压的幅值；当所述第一电压的幅值在所述预设时间段内持续等于所述第二电压的幅值时，确定所述中间直流母排负极接地。

具体地，牵引系统主要通过牵引变流器17内部的接地检测电路9来判断牵引系统内部是否发生接地，如图2所示。牵引系统正常运行的情况下，由于接地检测电路9中的两个接地电阻6—R1、R2相等，第一电压传感器7采集的电压幅值应该是第二电压传感器8电压幅值的一半。其中，第一电压传感器也称为半中间电压传感器，用于采集上述第一电压；第二电压传感器也称为中间电压传感器，用于采集上述第二电压。当牵引系统正常运行内部发生接地时，第一电压传感器7采集的电压会表现为以下任意一种特征：

a.电压幅值在预设时间段内持续接近于0

b.电压幅值在预设时间段内持续接近于第二电压传感器8采集的电压

c.持续出现PWM脉冲电压(电压幅值在0V和第二电压传感器8采集的电压幅值之间变化)

若第一电压传感器7采集的电压出现以上任意一种特征时，牵引控制系统内部的DSP控制器均会向牵引控制系统主机反馈接地诊断标志。

若牵引变流器中间直流环节B中中间直流母排正极10发生接地时，第一电压传感器7采集的电压幅值在预设时间段内持续接近于0，故障特征明显，DSP控制器可直接判断出中间直流母排正极10接地，同时向牵引控制系统反馈中间直流母排正极接地标志为TRUE。

若牵引变流器中间直流环节中中间直流母排负极11发生接地时，第一电压传感器7采集的电压幅值在预设时间段内持续接近于第二电压传感器8采集的电压，故障特征明显，DSP控制器可直接判断出中间直流母排负极11接地，同时向牵引控制系统反馈中间直流母排负极接地标志为TRUE。

牵引控制系统结合DSP反馈的接地诊断标志以及中间直流母排正极、中间直流母排负极接地标志再进一步诊断牵引系统内部的接地点。

如图2所示，本实施例所述的牵引变压器二次侧A包括：四象限整流器5、电阻、充电接触器3和短接接触器4；所述四象限整流器5经所述短接接触器4连接牵引变压器2，并且，所述四象限整流器5经所述电阻、所述充电接触器3连接所述牵引变压器2；所述牵引变压器2经主断路器1连接电源。

为了在诊断出具体的接触点后给系统提供相应的更有效的保护，使列车更具可用性，本实施例所述的方法还包括：当确定是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，断开所述充电接触器或所述短接接触器。

如此，使得当系统确定是牵引变流器中间直流环节B发生接地故障时，只需要断开短接接触器4或充电接触器3，而不需要断开主断路器1，充分保障了列车牵引系统在发生接地故障时的可用性。

本实施例中，在检测所述永磁电机牵引系统是否发生接地故障之前，所述方法还包括：判断所述第二电压的幅值是否超过预设阈值；当所述第二电压的幅值超过所述预设阈值时，检测所述永磁电机牵引系统是否发生接地故障。

即本实施例仅在第二电压的幅值超过预设阈值时，才检测永磁电机牵引系统是否发生接地故障，如此，能够保证系统功耗不至于大幅增加。

步骤S102，当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障；

如图2所示，本实施例中，所述牵引逆变器输出侧D有多重，分别为：一重牵引逆变器输出侧，二重牵引逆变器输出侧、三重牵引逆变器输出侧和四重牵引逆变器输出侧。本实施例所述的当确定不是所述牵引变流器中间直流环节B发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧D发生接地故障，包括：当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，对每重所述牵引逆变器输出侧的接地状况进行依次逐一判断；当判断出多重所述牵引逆变器输出侧中有任一重牵引逆变器输出侧发生接地故障时，确定所述牵引逆变器输出侧发生接地故障。

如图2所示，每重所述牵引逆变器输出侧均包括牵引逆变模块15和永磁电机18；所述牵引变流器中间直流环节B连接所述牵引逆变模块15的输入端，所述牵引逆变模块15的输出端经隔离接触器16连接所述永磁电机18；针对每重牵引逆变器输出侧，采用以下方式判断该重牵引逆变器输出侧是否发生接地故障：依次逐一封锁每重牵引逆变器输出侧的所述牵引逆变模块，并断开与该牵引逆变模块对应的所述隔离接触器；当封锁到某重牵引逆变器输出侧的牵引逆变模块，并断开与该牵引逆变模块对应的隔离接触器之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障消除，确定该重牵引逆变器输出侧发生接地故障。

为了进一步诊断该重牵引逆变器输出侧是哪个部位发生接地故障，在确定该重牵引逆变器输出侧发生接地故障之后，本实施例所述的方法还包括：闭合先前断开的其他重的隔离接触器，并启动先前封锁的其他重的牵引逆变模块；强制启动该重牵引逆变模块；在所述强制启动该重牵引逆变模块之后，当再次检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，确定该重牵引逆变模块接地；在所述强制启动该重牵引逆变模块之后，当未再次检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，确定该重永磁电机接地。

例如，当确定是三重牵引逆变器输出侧发生接地故障时，闭合先前断开的一重牵引逆变器输出侧和二重牵引逆变器输出侧的隔离接触器，并启动先前封锁的一重牵引逆变器输出侧和二重牵引逆变器输出侧的牵引逆变模块。之后，强制启动三重牵引逆变器输出侧的牵引逆变模块。在强制启动该重牵引逆变模块之后，当再次检测到永磁电机牵引系统发生接地故障时，确定三重牵引逆变器输出侧的牵引逆变模块接地；在强制启动该重牵引逆变模块之后，当未再次检测到永磁电机牵引系统发生接地故障时，确定三重牵引逆变器输出侧的永磁电机接地。

本实施例中，封锁牵引逆变模块指的是，控制牵引逆变模块停止工作；启动牵引逆变模块指的是，控制牵引逆变模块开始工作。

步骤S103，当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

如图2所示，本实施例中，所述牵引变流器辅助逆变器高压侧C包括辅助逆变模块12；所述牵引变流器中间直流环节B连接所述辅助逆变模块12的输入端，所述辅助逆变模块12的输出端经辅助变压器13连接辅变输出接触器14。本实施例所述的当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障，包括：当确定不是所述牵引逆变器输出侧D发生接地故障时，封锁所述辅助逆变模块12，并断开所述辅变输出接触器14；在所述封锁所述辅助逆变模块12，并断开所述辅变输出接触器14之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障消除，确定所述牵引变流器辅助逆变器高压侧C发生接地故障；在所述封锁所述辅助逆变模块12，并断开所述辅变输出接触器14之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障未消除，确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧C发生接地故障。

本实施例中，封锁辅助逆变模块指的是，控制辅助逆变模块停止工作；启动辅助逆变模块指的是，控制辅助逆变模块开始工作。

步骤S104，当确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障。

如图2所示，所述牵引变压器二次侧A经牵引变压器2连接主断路器1，所述主断路器1连接电源。本实施例中，所述电源指的是交流网压。

本实施例中，当排除了牵引变流器中间直流环节B、牵引逆变器输出侧D、牵引变流器辅助逆变器高压侧C发生接地故障时，才确定是牵引变压器二次侧A发生接地故障。当确定是牵引变压器二次侧A发生接地故障时，才断开主断路器1来保障列车安全。

以下结合图3进一步详细说明在实际应用中永磁电机牵引系统接地故障诊断方法：

当牵引系统开始运行，第二电压传感器8采集的电压幅值超过预设阈值后，牵引控制系统开始检测是否有接地故障发生。当牵引控制系统内部的DSP控制器向牵引控制系统主机反馈接地诊断标志为TRUE时，牵引系统开始通过如下步骤诊断出牵引系统内部的各个接地点，如图3所示：

1)当DSP反馈的接地标志为TRUE时，牵引控制系统同时检测DSP反馈的中间直流母排正极或负极标志是否为TRUE。

2)若中间直流母排正极或负极标志是为TRUE，则牵引系统判断是牵引变流器中间直流环节B接地，采取断开充电接触器3或短接接触器4，封锁变流器所有脉冲的保护措施，同时结束接地判断；

3)若中间直流母排正极或中间直流母排负极标志不为TRUE，则继续下一步判断；

4)依次逐一封锁一重牵引逆变器输出侧到四重牵引逆变器输出侧的牵引逆变模块15，断开各个牵引逆变模块对应的隔离接触器16；

5)若封锁到第n(n＝1,2,3,4)重牵引逆变模块、断开对应的隔离接触器后，DSP反馈的接地标志消失，则牵引控制系统判断出是该重牵引逆变器输出侧接地，同时闭合先前断开的其它重隔离接触器，启动先前封锁的其它重牵引逆变模块；在牵引控制系统诊断出第n重牵引逆变器输出侧接地后，保持该重隔离接触器断开，强制该重牵引逆变模块启动，若DSP反馈的接地标志再次为TRUE，则判断为该重牵引逆变模块接地，否则认为是该重永磁电机接地；

6)若封锁全部牵引逆变模块、断开对应的隔离接触器后，DSP反馈的接地标志仍然为TRUE，则进行下一步判断；

7)封锁辅助逆变模块12，断开辅变输出接触器14。若DSP反馈的接地标志消失，则牵引控制系统诊断出是牵引变流器辅助逆变器高压侧C接地，同时闭合先前断开的所有的隔离接触器，启动先前封锁的所有的牵引逆变模块；

8)若封锁辅助逆变器模块12后，若DSP反馈的接地标志仍然为TRUE，则牵引控制系统诊断为牵引变压器二次侧A接地，断开整车的主断路器1，同时结束判断。

上述各个接地点不同的保护策略如表1所示。

表1

本发明实施例提供的一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，当检测到永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是牵引变流器中间直流环节发生接地故障，当确定不是牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是牵引逆变器输出侧发生接地故障，当确定不是牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障，当确定不是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定牵引变压器二次侧发生接地故障。即本发明实施例提供的技术方案能够能够在永磁电机牵引系统发生接地故障时，自动诊断出具体的接地点，从而提高诊断效率、降低故障处理难度。

实施例二

与上述方法实施例相对应地，本发明还提供一种永磁电机牵引系统接地故障诊断装置，所述永磁电机牵引系统包括：牵引变压器二次侧、牵引变流器中间直流环节、牵引变流器辅助逆变器高压侧和牵引逆变器输出侧；所述牵引变压器二次侧连接所述牵引变流器中间直流环节；所述牵引变流器中间直流环节连接所述牵引逆变器输出侧和所述牵引变流器辅助逆变器高压侧；如图4所示，所述装置包括：

第一判断单元201，用于当检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障；

第二判断单元202，用于当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障；

第三判断单元203，用于当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

第一确定单元204，用于当确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障。

本实施例中，所述牵引变流器中间直流环节包括接地检测电路；所述接地检测电路包括第一接地电阻和第二接地电阻，所述第一接地电阻的阻值与所述第二接地电阻的阻值相等；所述第一接地电阻的一端经中间直流母排正极连接至所述牵引变压器二次侧，所述第一接地电阻的另一端接地；所述第二接地电阻的一端经中间直流母排负极连接至所述牵引变压器二次侧，所述第二接地电阻的另一端接地；所述第一判断单元201包括：

第一判断子单元，用于判断所述中间直流母排正极是否接地；

第二判断子单元，用于判断所述中间直流母排负极是否接地；

第二确定单元，用于当确定所述中间直流母排正极接地，或者，确定所述中间直流母排负极接地时，确定所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障。

本实施例中，所述第一判断子单元采用以下方式判断所述中间直流母排正极是否接地：

采集所述第一接地电阻两端的电压作为第一电压；

判断所述第一电压的幅值是否在预设时间段内持续为0；

当所述第一电压的幅值在所述预设时间段内持续为0时，确定所述中间直流母排正极接地。

本实施例中，所述第二判断子单元采用以下方式判断所述中间直流母排负极是否接地：

采集所述第一接地电阻两端的电压作为第一电压；

采集所述中间直流母排正极与所述中间直流母排负极之间的电压作为第二电压；

判断所述第一电压的幅值是否在预设时间段内持续等于所述第二电压的幅值；

当所述第一电压的幅值在所述预设时间段内持续等于所述第二电压的幅值时，确定所述中间直流母排负极接地。

进一步地，本实施例所述的装置还包括：

第四判断单元，用于在检测所述永磁电机牵引系统是否发生接地故障之前，判断所述第二电压的幅值是否超过预设阈值；

本实施例所述的装置还用于当所述第二电压的幅值超过所述预设阈值时，检测所述永磁电机牵引系统是否发生接地故障。

本实施例中，所述牵引变压器二次侧包括：四象限整流器、电阻、短接接触器和充电接触器；所述四象限整流器经所述短接接触器连接牵引变压器，并且，所述四象限整流器经所述电阻、所述充电接触器连接所述牵引变压器；所述牵引变压器经主断路器连接电源。

进一步地，本实施例所述的装置还包括：

第一断开单元，用于当确定是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，断开所述充电接触器或所述短接接触器。

本实施例中，所述牵引逆变器输出侧有多重，所述第二判断单元202包括：

第三判断子单元，用于当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，对每重所述牵引逆变器输出侧的接地状况进行依次逐一判断；

第三确定单元，用于当判断出多重所述牵引逆变器输出侧中有任一重牵引逆变器输出侧发生接地故障时，确定所述牵引逆变器输出侧发生接地故障。

本实施例中，每重所述牵引逆变器输出侧均包括牵引逆变模块和永磁电机；所述牵引变流器中间直流环节连接所述牵引逆变模块的输入端，所述牵引逆变模块的输出端经隔离接触器连接所述永磁电机；针对每重牵引逆变器输出侧，所述第三判断子单元采用以下方式判断该重牵引逆变器输出侧是否发生接地故障：

依次逐一封锁每重牵引逆变器输出侧的所述牵引逆变模块，并断开与该牵引逆变模块对应的所述隔离接触器；

当封锁到某重牵引逆变器输出侧的牵引逆变模块，并断开与该牵引逆变模块对应的隔离接触器之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障消除，确定该重牵引逆变器输出侧发生接地故障。

进一步地，本实施例所述的装置还包括：

闭合单元，用于在所述确定该重牵引逆变器输出侧发生接地故障之后，闭合先前断开的其他重的隔离接触器；

启动单元，用于启动先前封锁的其他重的牵引逆变模块；

所述启动单元还用于强制启动该重牵引逆变模块；

第四确定单元，用于在所述强制启动该重牵引逆变模块之后，在再次检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障的情况下，确定该重牵引逆变模块接地；

所述第四确定单元还用于在所述强制启动该重牵引逆变模块之后，在未再次检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障的情况下，确定该重永磁电机接地。

本实施例中，所述牵引变流器辅助逆变器高压侧包括辅助逆变模块；所述牵引变流器中间直流环节连接所述辅助逆变模块的输入端，所述辅助逆变模块的输出端经辅助变压器连接辅变输出接触器；所述第三判断单元203包括：

第二断开单元，用于当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器；

第五确定单元，用于在所述封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器之后，在检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障消除的情况下，确定所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

所述第五确定单元还用于在所述封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器之后，在检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障未消除的情况下，确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障。

本实施例中，所述牵引变压器二次侧经牵引变压器连接主断路器，所述主断路器连接电源。进一步地，本实施例所述的装置还包括：

第三断开单元，用于当确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障时，断开所述主断路器。

上述装置的工作原理、工作流程等涉及具体实施方式的内容可参见本发明所提供的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法的具体实施方式，此处不再对相同的技术内容进行详细描述。

本发明实施例提供的一种永磁电机牵引系统接地故障诊断装置，当检测到永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是牵引变流器中间直流环节发生接地故障，当确定不是牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是牵引逆变器输出侧发生接地故障，当确定不是牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障，当确定不是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定牵引变压器二次侧发生接地故障。即本发明实施例提供的技术方案能够能够在永磁电机牵引系统发生接地故障时，自动诊断出具体的接地点，从而提高诊断效率、降低故障处理难度。

实施例三

根据本发明的实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上述实施例任一项所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法。

实施例四

根据本发明的实施例，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如上述实施例任一项所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法。

本发明实施例提供的一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法、装置、存储介质及电子设备，当检测到永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是牵引变流器中间直流环节发生接地故障，当确定不是牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是牵引逆变器输出侧发生接地故障，当确定不是牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障，当确定不是牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定牵引变压器二次侧发生接地故障。即本发明实施例提供的技术方案能够能够在永磁电机牵引系统发生接地故障时，自动诊断出具体的接地点，从而提高诊断效率、降低故障处理难度。

装有永磁牵引电机的高速列车牵引系统接地时目前无法精确诊断出接地位置，本发明的接地诊断方法可在牵引系统发生接地故障时准确识别出牵引变压器二次侧、牵引变流器中间直流环节、牵引变流器辅助逆变器高压侧、牵引逆变器输出侧不同区域内的接地点，并根据识别出来的不同接地点采取不同的保护策略，降低接地故障对于整车运行的影响，提高列车可用性。另外，永磁牵引系统中的牵引变流器装有多个牵引逆变模块和永磁电机，当牵引逆变器输出侧发生接地故障时，本诊断方案可精确区分出出现接地故障的是牵引逆变模块还是永磁电机，大大降低了接地故障的排查难度。

本发明还具有以下优点：

1)本发明方法为纯软件环境，无额外硬件成本；

2)本发明软件逻辑时序、逻辑功能测试，可移植性高；

3)本发明提高了列车的可用性，降低了检修人员排查故障的难度。

本发明实施例所提供的接地故障诊断方案可推广应用应至电路组成拓扑相似的牵引系统，因此采用本接地故障诊断方法在其他电路组成拓扑相似的牵引系统使用也属于本发明保护的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元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，或者该技术方案的全部或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电子设备(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。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，所述永磁电机牵引系统包括：牵引变压器二次侧、牵引变流器中间直流环节、牵引变流器辅助逆变器高压侧和牵引逆变器输出侧；所述牵引变压器二次侧连接所述牵引变流器中间直流环节；所述牵引变流器中间直流环节连接所述牵引逆变器输出侧和所述牵引变流器辅助逆变器高压侧；所述方法包括：

当检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障；

当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障；

当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

当确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障。

2.根据权利要求1所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，所述牵引变流器中间直流环节包括接地检测电路；所述接地检测电路包括第一接地电阻和第二接地电阻，所述第一接地电阻的阻值与所述第二接地电阻的阻值相等；所述第一接地电阻的一端经中间直流母排正极连接至所述牵引变压器二次侧，所述第一接地电阻的另一端接地；所述第二接地电阻的一端经中间直流母排负极连接至所述牵引变压器二次侧，所述第二接地电阻的另一端接地；所述判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障，包括：

判断所述中间直流母排正极是否接地；

判断所述中间直流母排负极是否接地；

当确定所述中间直流母排正极接地，或者，确定所述中间直流母排负极接地时，确定所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障。

3.根据权利要求2所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，所述判断所述中间直流母排正极是否接地，包括：

采集所述第一接地电阻两端的电压作为第一电压；

判断所述第一电压的幅值是否在预设时间段内持续为0；

当所述第一电压的幅值在所述预设时间段内持续为0时，确定所述中间直流母排正极接地。

4.根据权利要求2所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，所述判断所述中间直流母排负极是否接地，包括：

采集所述第一接地电阻两端的电压作为第一电压；

采集所述中间直流母排正极与所述中间直流母排负极之间的电压作为第二电压；

判断所述第一电压的幅值是否在预设时间段内持续等于所述第二电压的幅值；

当所述第一电压的幅值在所述预设时间段内持续等于所述第二电压的幅值时，确定所述中间直流母排负极接地。

5.根据权利要求4所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，在检测所述永磁电机牵引系统是否发生接地故障之前，所述方法还包括：

判断所述第二电压的幅值是否超过预设阈值；

当所述第二电压的幅值超过所述预设阈值时，检测所述永磁电机牵引系统是否发生接地故障。

6.根据权利要求1所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，所述牵引变压器二次侧包括：四象限整流器、电阻、短接接触器和充电接触器；所述四象限整流器经所述短接接触器连接牵引变压器，并且，所述四象限整流器经所述电阻、所述充电接触器连接所述牵引变压器；所述牵引变压器经主断路器连接电源；所述方法还包括：

当确定是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，断开所述充电接触器或所述短接接触器。

7.根据权利要求1所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，所述牵引逆变器输出侧有多重，所述当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障，包括：

当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，对每重所述牵引逆变器输出侧的接地状况进行依次逐一判断；

当判断出多重所述牵引逆变器输出侧中有任一重牵引逆变器输出侧发生接地故障时，确定所述牵引逆变器输出侧发生接地故障。

8.根据权利要求7所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，每重所述牵引逆变器输出侧均包括牵引逆变模块和永磁电机；所述牵引变流器中间直流环节连接所述牵引逆变模块的输入端，所述牵引逆变模块的输出端经隔离接触器连接所述永磁电机；针对每重牵引逆变器输出侧，采用以下方式判断该重牵引逆变器输出侧是否发生接地故障：

依次逐一封锁每重牵引逆变器输出侧的所述牵引逆变模块，并断开与该牵引逆变模块对应的所述隔离接触器；

当封锁到某重牵引逆变器输出侧的牵引逆变模块，并断开与该牵引逆变模块对应的隔离接触器之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障消除，确定该重牵引逆变器输出侧发生接地故障。

9.根据权利要求8所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，在所述确定该重牵引逆变器输出侧发生接地故障之后，所述方法还包括：

闭合先前断开的其他重的隔离接触器，并启动先前封锁的其他重的牵引逆变模块；

强制启动该重牵引逆变模块；

在所述强制启动该重牵引逆变模块之后，当再次检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，确定该重牵引逆变模块接地；

在所述强制启动该重牵引逆变模块之后，当未再次检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，确定该重永磁电机接地。

10.根据权利要求1所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，所述牵引变流器辅助逆变器高压侧包括辅助逆变模块；所述牵引变流器中间直流环节连接所述辅助逆变模块的输入端，所述辅助逆变模块的输出端经辅助变压器连接辅变输出接触器；所述当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障，包括：

当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器；

在所述封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障消除，确定所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

在所述封锁所述辅助逆变模块，并断开所述辅变输出接触器之后，检测到所述永磁电机牵引系统的接地故障未消除，确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障。

11.根据权利要求1所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法，其特征在于，所述牵引变压器二次侧经牵引变压器连接主断路器，所述主断路器连接电源；所述方法还包括：

当确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障时，断开所述主断路器。

12.一种永磁电机牵引系统接地故障诊断装置，其特征在于，所述永磁电机牵引系统包括：牵引变压器二次侧、牵引变流器中间直流环节、牵引变流器辅助逆变器高压侧和牵引逆变器输出侧；所述牵引变压器二次侧连接所述牵引变流器中间直流环节；所述牵引变流器中间直流环节连接所述牵引逆变器输出侧和所述牵引变流器辅助逆变器高压侧；所述装置包括：

第一判断单元，用于当检测到所述永磁电机牵引系统发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障；

第二判断单元，用于当确定不是所述牵引变流器中间直流环节发生接地故障时，判断是否是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障；

第三判断单元，用于当确定不是所述牵引逆变器输出侧发生接地故障时，判断是否是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障；

第一确定单元，用于当确定不是所述牵引变流器辅助逆变器高压侧发生接地故障时，确定所述牵引变压器二次侧发生接地故障。

13.一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，其特征在于，所述程序代码被处理器执行时，实现如权利要求1至11中任一项所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法。

14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如权利要求1至11中任一项所述的永磁电机牵引系统接地故障诊断方法。

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