过流故障检测方法、轨道车辆及程序产品与流程

本发明涉及过流故障检测方法、轨道车辆及程序产品。

背景技术：

1、电力机车等利用电力进行工作的轨道车辆从接触网等获取电能，将该电能转换后送到牵引电机，驱动牵引电机来进行行驶。作为一种典型的系统结构，电力机车具有牵引变压器(主变压器)、牵引变流器(包含四象限整流器及牵引逆变器)和牵引电机，经由受电弓从接触网取入的单相交流电依次经过牵引变压器的变压、牵引变流器的变流(整流及逆变)后变换为规定的三相交流电，供给到牵引电机对其进行驱动。

2、在上述结构的系统中，对于“牵引变压器→牵引变流器→牵引电机”的电路，通常要实施过流保护和短路保护。具体而言，现有技术的做法是：针对从牵引变压器至牵引变流器的电路以及从牵引变流器至牵引电机的电路分别设定过流保护阈值，如果监测到这些电路中的电流超过了对应的过流保护阈值，则认为发生了普通过流故障，执行相应的保护处理；根据构成牵引变流器的半导体元件的退饱和特性来检测是否发生了短路故障，在检测到短路故障的情况下，执行相应的保护处理。

3、但是，现有技术有时无法实时判断引起过流故障的原因，即无法区分是由短路引起的短路过流故障，还是由控制因素等非短路因素引起的普通过流故障，从而无法实时选择最佳的故障应对方案。

4、而且，现有技术还存在无法实时判断短路故障的发生地点，从而无法实时选择最佳的故障应对方案的问题。

5、在这一方面，现有技术的轨道车辆尚有很大的改进空间。

技术实现思路

1、本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供至少能够实时判断轨道车辆的电路中的过流故障是否为短路过流故障以便选择最佳故障应对方案的过流故障检测方法、轨道车辆及程序产品。

2、为了实现上述目的，本发明的过流故障检测方法，用于检测轨道车辆的从牵引变压器经由牵引变流器到牵引电机的电路所包含的各回路中的过流故障，在所述轨道车辆的运行过程中实时执行：电流监测步骤，分别监测各所述回路中是否有过电流；电流上升斜率监测步骤，分别监测各所述回路中的电流随着时间的上升斜率是否为预先确定的第一上升斜率阈值以上；以及故障判断步骤，在通过所述电流监测步骤监测到所述各回路中的某回路中的过电流，并且通过所述电流上升斜率监测步骤监测到所述某回路中的电流随着时间的上升斜率为所述第一上升斜率阈值以上的情况下，判断为所述某回路发生了由短路引起的短路过流故障。

3、另外，本发明的轨道车辆具有：受电弓，其从接触网取入电力；牵引变压器，其经由主断路器与所述受电弓连接，对经由所述受电弓从所述接触网取入的电力进行变压处理；牵引变流器，其经由第一接触器与所述牵引变压器连接，对经所述牵引变压器变压后的电力进行变换处理；牵引电机，其经由第二接触器与所述牵引变流器连接，被来自所述牵引变流器的电力驱动而使所述轨道车辆行驶；电流检测部，其检测从所述牵引变压器经由所述牵引变流器到所述牵引电机的电路所包含的各回路中的电流；以及控制部，其用于进行控制；所述控制部在所述轨道车辆的运行过程中实时执行：电流监测处理，基于来自所述电流检测部的检测结果，分别监测各所述回路中是否有过电流；电流上升斜率监测处理，分别监测各所述回路中的电流随着时间的上升斜率是否为预先确定的第一上升斜率阈值以上；以及故障判断处理，在通过所述电流监测处理监测到所述各回路中的某回路中的过电流，并且通过所述电流上升斜率监测处理监测到所述某回路中的电流随着时间的上升斜率为所述第一上升斜率阈值以上的情况下，判断为所述某回路发生了由短路引起的短路过流故障。

4、另外，本发明的程序产品存储有检测轨道车辆的从牵引变压器经由牵引变流器到牵引电机的电路所包含的各回路中的过流故障的程序，该程序在所述轨道车辆的运行过程中使计算机实时执行：电流监测步骤，分别监测各所述回路中是否有过电流；电流上升斜率监测步骤，分别监测各所述回路中的电流随着时间的上升斜率是否为预先确定的第一上升斜率阈值以上；以及故障判断步骤，在通过所述电流监测步骤监测到所述各回路中的某回路中的过电流，并且通过所述电流上升斜率监测步骤监测到所述某回路中的电流随着时间的上升斜率为所述第一上升斜率阈值以上的情况下，判断为所述某回路发生了由短路引起的短路过流故障。

5、根据上述技术方案，在轨道车辆的运行过程中，实时监测各回路中是否有过电流，同时监测各回路中的电流随着时间的上升斜率是否为第一上升斜率阈值以上，并根据监测结果进行判断。

6、这样，一旦在某回路中流过过电流，就能够根据该回路中的电流随着时间的上升斜率是否为预先确定的第一上升斜率阈值以上，实时判断该回路是否发生了短路过流故障，以便选择最佳的故障应对方案。

7、由此，本发明能够实现上述发明目的。

8、另外，优选地，在所述故障判断步骤/故障判断处理中，在通过所述电流监测步骤/电流监测处理监测到所述某回路中的过电流，但通过所述电流上升斜率监测步骤/电流上升斜率监测处理未监测到所述某回路中的电流随着时间的上升斜率为所述第一上升斜率阈值以上的情况下，判断为所述某回路发生了由非短路因素引起的普通过流故障。

9、这样，能够实时判断出该回路是否发生了由非短路因素引起的普通过流故障，以便选择最佳的故障应对方案。

10、另外，优选地，所述牵引变压器与所述牵引变流器经由第一接触器连接，所述牵引变流器与所述牵引电机经由第二接触器连接，在所述故障判断步骤/故障判断处理中，在判断为所述某回路发生了所述由短路引起的短路过流故障的情况下，根据所述某回路的发生了所述短路过流故障的短路区间中的电流随着时间的上升斜率与预先确定的高于所述第一上升斜率阈值的第二上升斜率阈值之间的大小关系，判断该短路是发生在所述第一接触器与所述牵引变压器之间或者所述第二接触器与所述牵引电机之间的远端短路，还是发生在所述牵引变流器与所述第一接触器之间或者所述牵引变流器与所述第二接触器之间的近端短路。

11、另外，可选择地，所述牵引变压器与所述牵引变流器经由第一接触器连接，所述牵引变流器与所述牵引电机经由第二接触器连接，在所述故障判断步骤/故障判断处理中，在判断为所述某回路发生了所述由短路引起的短路过流故障的情况下，根据所述某回路的发生了所述短路过流故障的短路区间中的电流随着时间的上升斜率计算该短路区间中的电感，并根据该电感与预先确定的电感阈值之间的大小关系，判断该短路是发生在所述第一接触器与所述牵引变压器之间或者所述第二接触器与所述牵引电机之间的远端短路，还是发生在所述牵引变流器与所述第一接触器之间或者所述牵引变流器与所述第二接触器之间的近端短路。

12、另外，可选择地，所述牵引变压器与所述牵引变流器经由第一接触器连接，所述牵引变流器与所述牵引电机经由第二接触器连接，在所述故障判断步骤中，在判断为所述某回路发生了所述由短路引起的短路过流故障的情况下，根据在所述牵引变压器与所述第一接触器之间、所述第一接触器与所述牵引变流器之间、所述牵引变流器与所述第二接触器之间、所述第二接触器与所述牵引电机之间是否有过电流，判断该短路是发生在所述第一接触器与所述牵引变压器之间或者所述第二接触器与所述牵引电机之间的远端短路，还是发生在所述牵引变流器与所述第一接触器之间或者所述牵引变流器与所述第二接触器之间的近端短路。

13、这样，在针对轨道车辆的从牵引变压器经由牵引变流器到牵引电机的任一回路检测出由短路引起的短路过流故障的情况下，能够实时判断该短路是远端短路还是近端短路，以便选择最佳故障应对方案。

14、例如，在判断为短路是远端短路的情况下，从预先确定的多个应对方案中选择第一应对方案。另外，在判断为短路是近端短路的情况下，从预先确定的多个应对方案中选择第二应对方案。

15、在从牵引变压器经由牵引变流器到牵引电机的电路中，根据实际发生短路的地点的不同，最佳的应对方案也有所不同。可以通过模拟、分析、实验等手段，预先确定各种情况下的应对方案。

16、例如，在从牵引变压器至牵引变流器的电路中，在判断为短路故障是发生在第一接触器与牵引变压器之间的远端短路的情况下，作为第一应对方案，可以是至少切断受电弓与牵引变压器之间的主断路器。

17、另一方面，在判断为从牵引变压器至牵引变流器的电路中的短路故障是发生在牵引变流器与第一接触器之间的近端短路的情况下，作为第二应对方案，可以是至少切断第一接触器。

18、在从牵引变流器至牵引电机的电路中，在短路故障是发生在第二接触器与牵引电机之间的远端短路的情况下，作为第一应对方案，可以是至少使轨道车辆停车，从而限制其运行。或者，作为第一应对方案，也可以是至少使牵引变流器中的牵引逆变器进行三相主动短路，由此，通过牵引逆变器的三相主动短路来消除牵引电机的不平衡转矩，从而抑制牵引电机的振动，防止轨道车辆脱轨，确保安全运行。

19、另一方面，在判断为从牵引变流器至牵引电机的电路中的短路故障是发生在牵引变流器与第二接触器之间的近端短路的情况下，作为第二应对方案，可以是至少切断第二接触器。由此，将牵引电机与短路故障点分离，中断向牵引电机的供电，停止对出现短路故障的故障轴的驱动，仅利用剩余的未出现短路故障的正常轴进行牵引，轨道车辆可以继续运行而无需停车，而且也无需进行主动三相短路。

20、这样，在检测到短路过流故障的情况下，能够立即实时判断该短路的发生地点，并根据短路的发生地点，选择如何进行应对。

21、由此，能够选择对此时产生的过流更有针对性的应对方案，从而解决现有技术中存在的上述“无法实时判断短路故障的发生地点，从而无法实时选择最佳的故障应对方案”的问题。