牵引变流器的故障处理方法、装置、系统及相关设备与流程

[0001]
本申请涉及机车技术领域，特别涉及一种牵引变流器的故障处理方法、一种牵引变流器的故障处理装置、一种牵引变流器的故障处理系统、一种轨道车辆及一种存储介质。


背景技术：

[0002]
牵引变流器是列车关键部件之一，其主要功能是转换直流制和交流制间的电能量，进而实现对交流牵引电动机起动、制动、调速控制。
[0003]
当牵引变流器出现接地故障时，需要对牵引变流器执行对应的故障处理操作，以降低故障影响。相关技术中，无论牵引变流器发生何种接地故障均按照最严格的保护措施断vcb(主断路器，vacuum circuit breaker)并停车检查，切除牵引单元。但是，在实际应用中仅变压器二次侧接地需要按上述相关技术中描述的方式处置，容易出现保护过当的情形，影响了行车秩序及动车组可用性。
[0004]
因此，如何准确判别牵引变流器的故障种类，避免故障过保护是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

[0005]
本申请的目的是提供一种牵引变流器的故障处理方法、一种牵引变流器的故障处理装置、一种牵引变流器的故障处理系统、一种轨道车辆及一种存储介质，能够准确判别牵引变流器的故障种类，避免故障过保护。
[0006]
为解决上述技术问题，本申请提供一种牵引变流器的故障处理方法，该牵引变流器的故障处理方法包括：
[0007]
获取牵引变流器的半中间电压参数；其中，所述半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一；
[0008]
根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型；
[0009]
根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作。
[0010]
可选的，根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型，包括：
[0011]
若所述半中间电压幅值为0，则判定所述牵引变流器的故障类型为直流环节接地；
[0012]
若所述半中间电压幅值在0至全电压之间、且所述半中间电压频率与所述牵引变流器的辅助输出侧频率相同，则判定所述牵引变流器的故障类型为辅助高压侧接地。
[0013]
可选的，根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型，包括：
[0014]
若所述半中间电压幅值在0至全电压之间，则停止所述牵引变流器的非辅助侧的逆变器；其中，所述牵引变流器的非辅助侧包括所述牵引变流器的牵引输出侧和牵引输入侧；
[0015]
判断停止所述非辅助侧的逆变器后的半中间电压幅值是否恢复正常；
[0016]
若是，则判定所述牵引变流器的故障类型为牵引电机接地；
[0017]
若否，则判定所述牵引变流器的故障类型为变压器二次侧接地。
[0018]
可选的，根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作，包括：
[0019]
若所述牵引变流器的故障类型为直流环节接地，则封锁所述牵引变流器的所有脉冲并断开所述牵引变流器的接触器，以使所述牵引变流器停止工作。
[0020]
可选的，根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作，包括：
[0021]
若所述牵引变流器的故障类型为所述辅助高压侧接地，则封锁辅助逆变器的脉冲并断开所述牵引变流器控制的辅助输出侧的接触器，以使所述牵引变流器正常工作。
[0022]
可选的，根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作，包括：
[0023]
若所述牵引变流器的故障类型为所述牵引电机接地，则确定故障电机并封锁所述故障电机对应的牵引逆变器的脉冲，以使所述牵引变流器停止工作。
[0024]
可选的，根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作，包括：
[0025]
若所述牵引变流器的故障类型为所述变压器二次侧接地，则封锁所述牵引变流器的所有脉冲，断开所述牵引变流器的所有接触器和主断路器。
[0026]
本申请还提供了一种牵引变流器的故障处理装置，该装置包括：
[0027]
参数获取模块，用于获取牵引变流器的半中间电压参数；其中，所述半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一；
[0028]
故障检测模块，用于根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型；
[0029]
故障处理模块，用于根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作。
[0030]
本申请还提供了一种牵引变流器的故障处理系统，包括：
[0031]
电压检测装置，用于获取牵引变流器的半中间电压参数；其中，所述半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一；
[0032]
故障处理装置，用于根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型；还用于根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作；
[0033]
显示装置，用于显示所述牵引变流器的故障类型和故障处理结果。
[0034]
本申请还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述牵引变流器的故障处理方法执行的步骤。
[0035]
本申请还提供了一种轨道车辆，包括牵引变流器、存储装置和处理装置，所述存储装置中存储有计算机程序，所述处理装置调用所述存储装置中的计算机程序时实现的步骤包括：
[0036]
获取所述牵引变流器的半中间电压参数；其中，所述半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一；
[0037]
根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型；
[0038]
根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作。
[0039]
本申请提供了一种牵引变流器的故障处理方法，包括：获取牵引变流器的半中间电压参数；其中，所述半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一；根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型；根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作。
[0040]
本申请获取牵引变流器的半中间电压参数，半中间电压参数中包括半中间电压幅值和半中间电压频率。由于牵引变流器出现不同接地故障时半中间电压幅值和半中间电压频率表现为不同的状态，因此可以根据半中间电压参数确定牵引变流器的故障类型。本申请根据故障类型对牵引变流器执行对应的故障处理操作，而不是对所有的故障采取相同的处理方式，可以有针性地处理各种接地故障。由此可见，本申请能够准确判别牵引变流器的故障种类，避免故障过保护。本申请同时还提供了一种牵引变流器的故障处理装置、一种牵引变流器的故障处理系统、一种轨道车辆和一种存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0042]
图1为本申请实施例所提供的一种牵引变流器的故障处理方法的流程图；
[0043]
图2为本申请实施例所提供的一种牵引变流器故障类型的检测原理示意图；
[0044]
图3为本申请实施例所提供的一种牵引变流器的故障处理装置的结构示意图。
具体实施方式
[0045]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0046]
下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种牵引变流器的故障处理方法的流程图。
[0047]
具体步骤可以包括：
[0048]
s101：获取牵引变流器的半中间电压参数。
[0049]
其中，本实施例可以应用于平台动车组的牵引变流器，牵引变流器的半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一。本实施例可以按照预设周期获取牵引变流器的半中间电压参数，每次获得新的半中间电压参数之后，可以执行一次s102和s103的故障判断及处理操作。
[0050]
s102：根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型。
[0051]
其中，本步骤可以根据故障评价表确定牵引变流器的故障类型，故障评价表中可以包括每一种故障类型对应的半中间电压参数。作为一种可行的实施方式，本实施例可以根据半中间电压参数与故障类型的对用关系，判断牵引变流器是否存在故障，还可以确定牵引变流器对应的故障类型。
[0052]
具体的，请参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种牵引变流器故障类型的检测原理示意图，本实施例可以通过以下方式确定牵引变流器的故障类型：
[0053]
若半中间电压幅值突变为0，则直接判定故障类型为直流环节接地。
[0054]
若半中间电压幅值在0和全电压之间变化，且半中间电压频率与辅助侧相同，则判
定故障类型为辅助侧高压侧接地。牵引变流器为集牵引及辅助于一体的部件，辅助高压侧指的是牵引变流器辅助输出侧。
[0055]
若半中间电压幅值在0和全电压之间变化，且非辅助侧频率停止逆变器后半中间电压幅值恢复正常，则判定故障类型为牵引电机接地。其中，半中间电压幅值恢复正常指半中间电压幅值变为正常值，例如正常情况下中间电压是3600v，半电压约1800v，频率可以随牵引变流器状态不同而变化。
[0056]
若半中间电压幅值在0和全电压之间变化，且非辅助侧频率停止逆变器后半中间电压幅值未恢复正常，则判定故障类型为变压器二次接地(即，变压器二次侧接地)。其中，辅助侧指牵引变流器辅助输出侧，非辅助侧指牵引变流器牵引输出侧和牵引变流器输入侧。
[0057]
s103：根据所述故障类型对牵引变流器执行对应的故障处理操作。
[0058]
其中，本实施例可以预先设置每一种故障对应的处理方式，以便根据s102中确定的故障类型执行对应的故障处理操作，具体可以包括以下几种故障处理方式：
[0059]
(1)若所述牵引变流器的故障类型为直流环节接地，则封锁所述牵引变流器的所有脉冲并断开所述牵引变流器的接触器，以使所述牵引变流器停止工作。(2)若所述牵引变流器的故障类型为所述辅助高压侧接地，则封锁辅助逆变器的脉冲并断开所述牵引变流器控制的辅助输出侧的接触器，以使所述牵引变流器正常工作。(3)若所述牵引变流器的故障类型为所述牵引电机接地，则确定故障电机并封锁所述故障电机对应的牵引逆变器的脉冲，以使所述牵引变流器停止工作。(4)若所述牵引变流器的故障类型为所述变压器二次侧接地，则封锁所述牵引变流器的所有脉冲，断开所述牵引变流器的所有接触器和主断路器。
[0060]
本申请获取牵引变流器的半中间电压参数，半中间电压参数中包括半中间电压幅值和半中间电压频率。由于牵引变流器出现不同接地故障时半中间电压幅值和半中间电压频率表现为不同的状态，因此可以根据半中间电压参数确定牵引变流器的故障类型。本申请根据故障类型对牵引变流器执行对应的故障处理操作，而不是对所有的故障采取相同的处理方式，可以有针性地处理各种接地故障。由此可见，本申请能够准确判别牵引变流器的故障种类，避免故障过保护，进而降低故障处理对于行车秩序和动车组可用性的影响。
[0061]
作为对于图1对应的实施例的进一步介绍，s102中确定牵引变流器的故障类型的过程可以包括以下步骤：
[0062]
步骤1：根据所述半中间电压参数确定半中间电压幅值；若半中间电压幅值为0，则进入步骤2；若半中间电压幅值在0至全电压之间，则进入步骤3。
[0063]
步骤2：判定所述牵引变流器的故障类型为直流环节接地。
[0064]
步骤3：判断半中间电压频率与所述牵引变流器的辅助输出侧频率是否相同；若是，则进入步骤4；若否，则进入步骤5。
[0065]
步骤4：判定牵引变流器的故障类型为辅助高压侧接地。
[0066]
步骤5：停止所述牵引变流器的非辅助侧的逆变器，并判断停止所述非辅助侧的逆变器后的半中间电压幅值是否恢复正常；若是，则进入步骤6；若否，则进入步骤7。
[0067]
其中，所述牵引变流器的非辅助侧包括所述牵引变流器的牵引输出侧和牵引输入侧。
[0068]
步骤6：判定所述牵引变流器的故障类型为牵引电机接地。
[0069]
步骤7：判定所述牵引变流器的故障类型为变压器二次侧接地。
[0070]
在上述过程中，如果判断频率和辅助侧不相同，则将牵引逆变器(即牵引输出侧)停止来观察半电压是否恢复正常，如果恢复正常说明是牵引逆变器侧接地，即牵引电机接地；如果仍未恢复正常，说明是牵引变流器输入侧，即牵引变压器二次侧接地。
[0071]
当牵引变流器发生接地故障时，半中间电压幅值(即牵引变流器中间回路电压值的一半)和半中间电压的频率(单位时间内波动的次数，hz)发生变化，根据不同接地点发生接地故障时半中间电压的幅值和频率特性，识别接地故障和对应的接地点，实施对应的保护措施，具体如下：
[0072]
若牵引变流器直流环节接地，则封锁变流器所有脉冲，断开变流器充电、短接接触器，以使本车牵引丢失。本车牵引丢失指封锁脉冲，断开接触器后，使得本车牵引变流器停止工作，牵引丢失。
[0073]
若辅助高压侧接地，则封锁辅助逆变器脉冲，断开辅变输出接触器，本车牵引正常工作。辅变输出接触器指牵引变流器控制辅助输出侧的接触器。
[0074]
牵引电机接地：封锁相应牵引逆变器脉冲，本车对应牵引丢失。具体的，一台牵引变流器有两个牵引逆变器，每个逆变器控制两台电机，封锁逆变器脉冲指停止此逆变器的输出，根据故障电机的位置确定封锁哪个逆变器脉冲。
[0075]
牵引变压器二次侧接地：封锁变流器所有脉冲，断开变流器所有接触器，断开主断路器，本单元牵引丢失。本单元牵引指一台牵引变压器+两台牵引变流器+八台牵引电机，本车牵引指一台牵引变流器和四台牵引电机，主变压器二次侧接地故障会导致主断路器vcb断开，需要隔离此台变压器，防止再次工作，因此再次投入时本单元牵引变压器不能投入，即本单元牵引丢失。
[0076]
上述实施例可以利用现有硬件，升级软件识别牵引系统具体接地故障位置点，实现故障的准确判断及处置，起到故障精确定位、防止过保护的技术效果。具体的，本实施例可以通过平台动车组牵引系统不同接地点发生接地故障时，牵引变流器半中间电压的幅值和频率特性变化，识别接地故障和对应的接地点，解决了平台动车组运用过程中无法区分牵引系统具体接地点的问题，以及相关技术中统一按照最严格保护措施断开vcb影响运营效率的问题。本实施例可以提高动车组运行过程中发生牵引系统接地故障后的处置效率。
[0077]
请参见图3，图3为本申请实施例所提供的一种牵引变流器的故障处理装置的结构示意图；
[0078]
该装置可以包括：
[0079]
参数获取模块100，用于获取牵引变流器的半中间电压参数；其中，所述半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一；
[0080]
故障检测模块200，用于根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型；
[0081]
故障处理模块300，用于根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作。
[0082]
本申请获取牵引变流器的半中间电压参数，半中间电压参数中包括半中间电压幅值和半中间电压频率。由于牵引变流器出现不同接地故障时半中间电压幅值和半中间电压
频率表现为不同的状态，因此可以根据半中间电压参数确定牵引变流器的故障类型。本申请根据故障类型对牵引变流器执行对应的故障处理操作，而不是对所有的故障采取相同的处理方式，可以有针性地处理各种接地故障。由此可见，本申请能够准确判别牵引变流器的故障种类，避免故障过保护。
[0083]
进一步的，故障检测模块200包括：
[0084]
直流环节接地检测单元，用于若所述半中间电压幅值为0，则判定所述牵引变流器的故障类型为直流环节接地；
[0085]
辅助高压侧接地检查测单元，用于若所述半中间电压幅值在0至全电压之间、且所述半中间电压频率与所述牵引变流器的辅助输出侧频率相同，则判定所述牵引变流器的故障类型为辅助高压侧接地。
[0086]
进一步的，故障检测模块200包括：
[0087]
逆变器控制单元，用于若所述半中间电压幅值在0至全电压之间，则停止所述牵引变流器的非辅助侧的逆变器；其中，所述牵引变流器的非辅助侧包括所述牵引变流器的牵引输出侧和牵引输入侧；
[0088]
判断单元，用于判断停止所述非辅助侧的逆变器后的半中间电压幅值是否恢复正常；若是，则判定所述牵引变流器的故障类型为牵引电机接地；若否，则判定所述牵引变流器的故障类型为变压器二次侧接地。
[0089]
进一步的，故障处理模块300包括：
[0090]
第一处理单元，用于若所述牵引变流器的故障类型为直流环节接地，则封锁所述牵引变流器的所有脉冲并断开所述牵引变流器的接触器，以使所述牵引变流器停止工作。
[0091]
第二处理单元，用于若所述牵引变流器的故障类型为所述辅助高压侧接地，则封锁辅助逆变器的脉冲并断开所述牵引变流器控制的辅助输出侧的接触器，以使所述牵引变流器正常工作。
[0092]
第三处理单元，用于若所述牵引变流器的故障类型为所述牵引电机接地，则确定故障电机并封锁所述故障电机对应的牵引逆变器的脉冲，以使所述牵引变流器停止工作。
[0093]
第四处理单元，用于若所述牵引变流器的故障类型为所述变压器二次侧接地，则封锁所述牵引变流器的所有脉冲，断开所述牵引变流器的所有接触器和主断路器。
[0094]
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
[0095]
本申请还提供一种牵引变流器的故障处理系统，包括：
[0096]
电压检测装置，用于获取牵引变流器的半中间电压参数；其中，所述半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一；
[0097]
故障处理装置，用于根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型；还用于根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作；
[0098]
显示装置，用于显示所述牵引变流器的故障类型和故障处理结果。
[0099]
本申请还提供了一种存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种
可以存储程序代码的介质。
[0100]
本申请还提供了一种轨道车辆，可以包括牵引变流器、存储装置和处理装置，所述存储装置中存储有计算机程序，所述处理装置调用所述存储装置中的计算机程序时实现的步骤包括：
[0101]
获取所述牵引变流器的半中间电压参数；其中，所述半中间电压参数包括半中间电压幅值和半中间电压频率，半中间电压为所述牵引变流器的中间回路电压的二分之一；
[0102]
根据所述半中间电压参数确定所述牵引变流器的故障类型；
[0103]
根据所述故障类型对所述牵引变流器执行对应的故障处理操作。
[0104]
当然所述轨道车辆还可以包括各种网络接口，电源等组件。
[0105]
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
[0106]
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。