CN213875971U - 牵引变流器接地故障诊断电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所述的牵引变流器接地故障诊断电路，提出在牵引变流器中间直流环节设置中点接地电路和中点接地检测单元而组成的直流回路电桥结构，以期通过判定接地指示单元内部继电器电流是否超过限值来诊断牵引变流器内部是否存在接地故障。接地故障诊断电路设置于牵引变流器的中间直流环节，其包括串联的中点接地回路和接地检测单元。其中，所述的中点接地回路由数个电阻串联后与两组电容并联组成，且中间电位点进行接地；所述的接地检测单元，由两组电阻串联后与过电流检测继电器并联组成。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于轨道车辆牵引系统变流器接地故障探测与保护的诊断电路，属于电气设计技术领域。
背景技术
目前伴随国内高速列车的快速建设，动车组各项研究技术得到快速应用，电气设备更为复杂，为满足长期可靠运行的要求，进一步提高了对其相应的供电设备性能、可靠性要求。
作为轨道车辆动力与制动力驱动控制的牵引系统，关系到车辆运行性能和安全，因此对于在牵引变流器发生接地故障的情况下能够及时地诊断故障并保护系统设备的技术要求较高。
现有技术通常是在牵引变流器中间直流环节设置有接地检测设备，以检测牵引变流器内部任一模块包括网侧变流器模块、电机变流器模块、辅助变流器模块的输入/输出侧是否存在接地故障。当牵引变流器出现接地故障时，牵引变流器中间直流环节的两级DC+对地以及DC-对地之间会产生电压偏差，接地检测设备通过判定接地指示单元内部继电器的线圈电流是否超过限值来诊断变流器内部是否存在接地故障。牵引变流器内部接地指示单元采集内部继电器状态信号，牵引变流器出现接地故障导致继电器的线圈电流超过限值动作后，其辅助触点的状态生成数字信号通过牵引MVB总线发送给列车牵引控制系统控制单元(PCU)，完成接地故障诊断功能。
上述现有技术采用的牵引变流器检测电路，仅能探测到变流器内部的接地故障，却无法实现发生接地故障模块的定位与相应设备保护。因此，当牵引变流器出现接地故障后需要将整个变流器进行封锁，单个电路模块发生故障对于整体牵变流器的使用影响较大，而且也相应增加了故障排查的工作量和技术难度。
有鉴于此，特提出本专利申请。
实用新型内容
本申请所述的牵引变流器接地故障诊断电路，其设计目的在于解决上述现有技术存在的问题而提出在牵引变流器中间直流环节设置中点接地电路和中点接地检测单元而组成的直流回路电桥结构，以期通过判定接地指示单元内部继电器电流是否超过限值来诊断牵引变流器内部是否存在接地故障。
为实现上述设计目的，所述的牵引变流器接地故障诊断电路设置于牵引变流器的中间直流环节，其包括串联的中点接地回路和接地检测单元。其中，所述的中点接地回路由数个电阻串联后与两组电容并联组成，且中间电位点进行接地；所述的接地检测单元，由两组电阻串联后与过电流检测继电器并联组成。
进一步地，所述的接地检测单元，其两组串联的电阻连接中点构成一个电气中点。
如上内容，本申请牵引变流器接地故障诊断电路具有以下优点和有益效果：
1、使用本申请所述中点接地电路与接地检测单元而组成的直流回路电桥，能够准确地判定出牵引变流器内部是否存在接地故障。
2、基于本申请所述的诊断电路，能够采用单一变流器模块逐一封锁再启动的检测逻辑判定手段而实现变流器模块接地故障精确定位，即定位出哪个器件模块发生了接地故障，进而可单独地封锁该故障模块、有效地降低变流器接地故障对车辆牵引系统和整体运行使用的影响。
3、本申请可应对现有变流器接地故障探测与保护，能够适用于国内外现有轨道交通领域内所有轨道车辆的牵引系统变流器控制与保护。
附图说明
现结合以下附图对本实用新型做进一步地说明；
图1是牵引变流器电气结构与原理图；
图2是本申请所述接地故障诊断电路的结构示意图；
图3是应用本申请接地故障诊断电路的故障定位与保护逻辑流程示意图。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，本申请所述的牵引变流器接地故障诊断电路设置于中间直流环节。具体地，轨道车辆的主变压器两个次级绕组接入变流器箱后，通过充电接触器、充电电阻和分离接触器与网侧变流器LCM的输入端实现电气连接，网侧变流器LCM输出至中间直流环节；中间直流环节并联连接三路负载，分别为第一电机变流器MCM1、第二电机变流器MCM2和辅助逆变器ACM。
如图2所示，所述的牵引变流器接地故障诊断电路，包括串联的中点接地回路和接地检测单元。
其中，所述的中点接地回路由四个电阻R10、R11、R12、R13串联后与两个电容C14、C15并联组成，并且分别中间电位点进行接地(点23)。中点接地回路能够限制中间直流环节的电压值，当中间直流环节充满电时，其对地电压为中间直流环节满电压的一半。电容C14、C15起到滤波作用以有效地避免瞬时纹波电压造成接地保护电路产生误动作。同时，通过中点接地回路也可实现后续快速检测接地故障的途径。
所述的接地检测单元，由两个电阻R2、R3串联后与过电流检测继电器K1301并联组成，且两个电阻R2、R3的连接中点构成了一个电气中点(点26)。当该电气中点(点26)与中点接地点(点23)之间的电压(即中间直流环节DC+对地以及DC-对地之间的电压偏差)达到设定阈值时，直接引起过电流检测继电器K1301内部线圈(3-6)电流值超限，继而引起过电流检测继电器K1301内部常闭触点(触点4、触点5)动作而断开，以输出低电平表示发生接地故障的信号。
如上所述的牵引变流器接地故障诊断电路，采用直流回路电桥设计以提高各种类型接地故障诊断灵敏度并有效地抑制变流器内部直流环节的谐波干扰。
如图3所示，应用本申请接地故障诊断电路的故障定位与保护逻辑流程如下：
步骤1)牵引控制单元接收到接地故障指示信号后，报出“牵引变流器箱接地故障”，并自动封锁、阻断所述的MCM1、MCM2和ACM；
1.1若接地故障指示信号消除，执行步骤2)；
1.2若接地故障指示信号存在，所有变流器执行软关机，分离接触器断开；
1.2.1若接地故障指示信号仍存在，则接地故障定位在主变压器的二次绕组侧，报出“牵引变压器次边绕组接地故障”，变流器内部所有牵引模块封锁阻断，主断路器LCB断开保护；
1.2.2若接地故障指示信号消除，则接地故障定位在变流器内部各模块中间直流环节，报出“牵引变流器箱接地故障”，变流器执行软关机保护后，车辆继续运行。
步骤2)自动激活ACM
2.1若接地故障指示信号消除，执行步骤3)；
2.2若接地故障指示信号存在，则接地故障定位在ACM输出侧，报出“ACM接地故障”，对辅助逆变器ACM隔离保护。
步骤3)自动激活MCM1
3.1若接地故障指示信号消除，执行步骤4)；
3.2若接地故障指示信号存在，则接地故障定位在MCM1输出侧，报出“MCM1接地故障”，第一电机变流器MCM1自动隔离保护。
步骤4)自动激活MCM2
4.1若接地故障指示信号消除，则为闪报故障，当前无接地故障，车辆继续运行；
4.2若接地故障指示信号存在，则接地故障定位在MCM2输出侧，报出“MCM2接地故障”，第二电机变流器MCM2自动隔离保护。
上述故障定位与保护逻辑的方法流程，基于本申请提出的新型接地故障诊断电路，结合牵引系统控制逻辑以采取变流器模块逐一封锁的方式进行接地故障定位诊断。根据接地故障点迅速封锁对应的变流器模块输出脉冲，其他变流器模块如多次启动无效后自动永久性封锁，实现了对牵引变流器接地故障精确快速保护。保护功能仅封锁故障模块，较传统牵引变流器的接地故障保护需封锁整个变流器有效降低了故障。
如上所述，结合附图和描述给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型的结构的方案内容，均仍属于本实用新型技术方案的权利范围。
Claims (2)
1.一种牵引变流器接地故障诊断电路，设置于牵引变流器的中间直流环节，其特征在于：包括串联的中点接地回路和接地检测单元；
所述的中点接地回路由数个电阻串联后与两组电容并联组成，且中间电位点进行接地；
所述的接地检测单元，由两组电阻串联后与过电流检测继电器并联组成。
2.根据权利要求1所述的牵引变流器接地故障诊断电路，其特征在于：所述的接地检测单元，其两组串联的电阻连接中点构成一个电气中点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022610141.9U CN213875971U (zh) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 牵引变流器接地故障诊断电路 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| CN213875971U true CN213875971U (zh) | 2021-08-03 |
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Family Applications (1)
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|---|---|
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2020
- 2020-11-12 CN CN202022610141.9U patent/CN213875971U/zh active Active
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