牵引变流器故障检测方法、装置、存储介质及电子设备与流程

本技术涉及电力机车，特别地涉及一种牵引变流器故障检测方法、装置、存储介质及电子设备。

背景技术：

1、牵引变流器作为动车组的动力输出源头，其安全稳定的工作关乎到动车组是否能够正常运营，若牵引变流器内部由于电缆老化、振动摩擦、污染等发生接地故障将影响整个牵引变流器对整车的贡献，故障严重时不仅需要切除整个牵引变流器，还需要定位到相应的故障点，采取针对性的保护动作，否则将会带来严重的安全隐患。

2、目前的电力机车牵引变流器主电路拓扑大多为两电平或三电平电路，一般选型为3300v电压等级、4500v电压等级或6500v电压等级高压硅基器件。对于这种主电路型式，如图1所示，一般的主回路接地判断方法是将分压电阻r3、r4串联后作为一个整体并联在中间直流母线的两端，且两个分压电阻r3、r4的连接中点与地相连，实时检测中间直流母线电压ud信号及中间接地点与正极直流母线之间的电压信号u2，当牵引变流器发生接地故障时，中间接地点与正极直流母线之间的电压信号u2将偏离原恒定值，该恒定值与分压电阻r3、r4取值有关，通过检测获知该值偏离了原恒定值，则判断当前的牵引变流器发生了接地故障。但该采用的牵引变流器主回路接地检测方法，仅适用于两电平或三电平的主电路型式。关于级联型牵引变流器，相关主回路的接地、短路检测方法较少，若发生接地、短路故障后直接切除整个变流器，必然会影响整个牵引变流器对整车的贡献。并且级联型牵引变流器含有多个功率单元，若无法对故障位置进行准确的判断，那么必然也会增加故障排查的工作量和技术难度，降低维护效率。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本技术提供一种牵引变流器故障检测方法、装置、存储介质及电子设备。

2、第一方面，本技术提供了一种牵引变流器故障检测方法，应用于级联型牵引变流器，所述级联型牵引变流器包括多个相互绝缘的功率单元，所述方法包括：

3、实时检测每个功率单元的直流母线电压信号以及半电压信号；

4、计算每个直流母线电压信号与其对应的半电压信号之间的电压差值信号；

5、根据在预设时长内的所述差值信号的值确定所述级联型牵引变流器是否发生故障。

6、上述实施方式中，通过实时检测到的直流母线电压与半电压计算其二者之间的电压差值信号，然后在预设时长内的所述差值信号的值确定所述级联型牵引变流器是否发生故障。方法充分考虑主回路不同点接地、短路时的不同表征，建立接地、短路故障类型与故障表现之间的对应关系，根据简单运算，即可准确区分出级联型牵引变流器的故障功率单元位置。

7、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测方法中，所述根据在预设时长内的所述差值信号的值确定所述级联型牵引变流器的主回路是否发生故障的步骤，包括：

8、在预设时长内每个所述差值信号的值均处于第一预设范围时，判定所述级联型牵引变流器的主回路未发生故障；

9、在预设时长内任一个所述差值信号的值未处于第一预设范围时，确定不在第一预设范围内的所述差值信号对应的功率单元；

10、根据所述功率单元对应的差值信号判断故障类型。

11、上述实施方式中，可以准确的对级联型牵引变流器中出现故障的功率单元进行确定，并准确的确定出该功率单元出现的故障类型。

12、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测方法中，所述根据所述功率单元对应的差值信号判断故障类型的步骤，包括：

13、分别确定每个所述功率单元对应的差值信号的值在预设时长内所属的数值范围；

14、根据所述数值范围确定对应的功率单元的故障类型。

15、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测方法中，所述根据所述功率单元对应的差值信号判断故障类型的步骤，包括：

16、所述差值信号的值属于与其对应的第二预设范围时，则确定对应的功率单元的直流母线正对其散热器发生短路故障；

17、所述差值信号的值属于与其对应的第三预设范围时，则确定对应的功率单元的直流母线负对其散热器发生短路故障；

18、所述差值信号的值在第四预设范围以及第五预设范围之间多次跳变，则确定对应的功率单元的交流侧对其散热器发生短路故障。

19、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测方法中，所述差值信号的值在第四预设范围以及第五预设范围之间多次跳变，则确定对应的功率单元的交流侧对其散热器发生短路故障的步骤之后，还包括：

20、统计所述功率单元半电压信号在预设时长内的脉冲上升沿数；

21、若所述脉冲上升沿数大于第一预设阈值，则确定对应的功率单元中牵引逆变器的输出侧对其散热器发生短路故障；

22、若所述脉冲上升沿数处于第一预设数值范围，则确定所述功率单元中h桥电路的输入侧对其散热器发生短路故障。

23、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测方法中，所述级联型牵引变流器包括相互绝缘的第一功率单元、第二功率单元、第三功率单元以及第四功率单元，所述第一功率单元、所述第二功率单元、所述第三功率单元以及所述第四功率单元的直流母线中点分别连接与其各自对应的散热器，与第一功率单元、第二功率单元以及第三功率单元分别对应的散热器均与所述级联型牵引变流器的柜体外壳绝缘，与第四功率单元对应的散热器与所述级联型牵引变流器的柜体外壳导电连接，所述级联型牵引变流器的柜体外壳接地；

24、所述根据所述功率单元对应的差值信号判断故障类型的步骤，还包括：

25、与所述第四功率单元对应的差值信号的值在第六预设范围以及第七预设范围之间多次跳变，则确定所述第三功率单元的交流侧对柜体外壳发生短路故障；

26、与所述第四功率单元对应的差值信号的值在第八预设范围以及第九预设范围之间多次跳变，则确定所述第二功率单元的交流侧对所述柜体外壳发生短路故障；

27、与所述第四功率单元对应的差值信号的值在第十预设范围以及第十一预设范围之间多次跳变，则确定所述第一功率单元的交流侧对所述柜体外壳发生短路故障。

28、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测方法中，所述确定所述第三功率单元的交流侧对柜体外壳发生短路故障的步骤之后，还包括：

29、统计所述第四功率单元的半电压信号在预设时长内的脉冲上升沿数；

30、若所述脉冲上升沿数大于第二预设阈值，则确定对应的所述第三功率单元中牵引逆变器的输出侧对柜体外壳发生短路故障；

31、若所述脉冲上升沿数处于第二预设数值范围，则确定所述第三功率单元中h桥电路的输入电缆对柜体外壳发生短路故障。

32、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测方法中，所述确定所述第二功率单元的交流侧对所述柜体外壳发生短路故障的步骤之后，还包括：

33、统计所述第四功率单元的半电压信号在预设时长内的脉冲上升沿数；

34、若所述脉冲上升沿数大于第三预设阈值，则确定对应的所述第二功率单元中牵引逆变器的输出侧对柜体外壳发生短路故障；

35、若所述脉冲上升沿数处于第三预设数值范围，则确定所述第二功率单元中h桥电路的输入电缆对柜体外壳发生短路故障。

36、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测方法中，所述确定所述第一功率单元的交流侧对所述柜体外壳发生短路故障的步骤之后，还包括：

37、统计所述第四功率单元的半电压信号在预设时长内的脉冲上升沿数；

38、若所述脉冲上升沿数大于第四预设阈值，则确定对应的所述第一功率单元中牵引逆变器的输出侧对柜体外壳发生短路故障；

39、若所述脉冲上升沿数处于第四预设数值范围，则确定所述第一功率单元中h桥电路的输入电缆对柜体外壳发生短路故障。

40、第二方面，本技术还提供了一种牵引变流器故障检测装置，应用于级联型牵引变流器，所述级联型牵引变流器包括多个相互绝缘的功率单元，所述装置包括：

41、检测模块，用于实时检测每个功率单元的直流母线电压信号以及半电压信号；

42、电压差值信号计算模块，用于计算每个直流母线电压信号与其对应的半电压信号之间的电压差值信号；

43、故障确定模块，用于根据在预设时长内的所述差值信号的值确定所述级联型牵引变流器是否发生故障。

44、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测装置中，所述故障确定模块包括：

45、无故障判定单元，用于在预设时长内每个所述差值信号的值均处于第一预设范围时，判定所述级联型牵引变流器的主回路未发生故障；

46、功率单元确定单元，用于在预设时长内任一个所述差值信号的值未处于第一预设范围时，确定不在第一预设范围内的所述差值信号对应的功率单元；

47、故障类型判断单元，用于根据所述功率单元对应的差值信号判断故障类型。

48、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测装置中，所述故障类型判断单元包括：

49、数值范围确定子单元，用于分别确定每个所述功率单元对应的差值信号的值在预设时长内所属的数值范围；

50、故障类型确定子单元，用于根据所述数值范围确定对应的功率单元的故障类型。

51、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测装置中，所述故障类型判断单元包括：

52、第一故障确定子单元，用于所述差值信号的值属于与其对应的第二预设范围时，则确定对应的功率单元的直流母线正对其散热器发生短路故障；

53、第二故障确定子单元，用于所述差值信号的值属于与其对应的第三预设范围时，则确定对应的功率单元的直流母线负对其散热器发生短路故障；

54、第三故障确定子单元，用于所述差值信号的值在第四预设范围以及第五预设范围之间多次跳变，则确定对应的功率单元的交流侧对其散热器发生短路故障。

55、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测装置中，所述故障类型判断单元还包括：

56、第一脉冲上升沿数统计子单元，用于统计所述功率单元半电压信号在预设时长内的脉冲上升沿数；

57、第四故障确定子单元，用于若所述脉冲上升沿数大于第一预设阈值，则确定对应的功率单元中牵引逆变器的输出侧对其散热器发生短路故障；

58、第五故障确定子单元，用于若所述脉冲上升沿数处于第一预设数值范围，则确定所述功率单元中h桥电路的输入侧对其散热器发生短路故障。

59、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测装置中，所述级联型牵引变流器包括相互绝缘的第一功率单元、第二功率单元、第三功率单元以及第四功率单元，所述第一功率单元、所述第二功率单元、所述第三功率单元以及所述第四功率单元的直流母线中点分别连接与其各自对应的散热器，与第一功率单元、第二功率单元以及第三功率单元分别对应的散热器均与所述级联型牵引变流器的柜体外壳绝缘，与第四功率单元对应的散热器与所述级联型牵引变流器的柜体外壳导电连接，所述级联型牵引变流器的柜体外壳接地；

60、所述故障类型判断单元还包括：

61、第三功率单元故障确定子单元，用于与所述第四功率单元对应的差值信号的值在第六预设范围以及第七预设范围之间多次跳变，则确定所述第三功率单元的交流侧对柜体外壳发生短路故障；

62、第二功率单元故障确定子单元，用于与所述第四功率单元对应的差值信号的值在第八预设范围以及第九预设范围之间多次跳变，则确定所述第二功率单元的交流侧对所述柜体外壳发生短路故障；

63、第一功率单元故障确定子单元，用于与所述第四功率单元对应的差值信号的值在第十预设范围以及第十一预设范围之间多次跳变，则确定所述第一功率单元的交流侧对所述柜体外壳发生短路故障。

64、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测装置中，所述故障类型判断单元还包括：

65、第三功率单元脉冲上升沿数统计子单元，用于统计所述第四功率单元的半电压信号在预设时长内的脉冲上升沿数；

66、第三功率单元故障类型第一确定子单元，用于若所述脉冲上升沿数大于第二预设阈值，则确定对应的所述第三功率单元中牵引逆变器的输出侧对柜体外壳发生短路故障；

67、第三功率单元故障类型第二确定子单元，用于若所述脉冲上升沿数处于第二预设数值范围，则确定所述第三功率单元中h桥电路的输入电缆对柜体外壳发生短路故障。

68、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测装置中，所述故障类型判断单元还包括：

69、第二功率单元脉冲上升沿数统计子单元，用于统计所述第四功率单元的半电压信号在预设时长内的脉冲上升沿数；

70、第二功率单元故障类型第一确定子单元，用于若所述脉冲上升沿数大于第三预设阈值，则确定对应的所述第二功率单元中牵引逆变器的输出侧对柜体外壳发生短路故障；

71、第二功率单元故障类型第二确定子单元，用于若所述脉冲上升沿数处于第三预设数值范围，则确定所述第二功率单元中h桥电路的输入电缆对柜体外壳发生短路故障。

72、根据本技术的实施例，可选的，上述牵引变流器故障检测装置中，所述故障类型判断单元还包括：

73、第一功率单元脉冲上升沿数统计子单元，用于统计所述第四功率单元的半电压信号在预设时长内的脉冲上升沿数；

74、第一功率单元故障类型第一确定子单元，用于若所述脉冲上升沿数大于第四预设阈值，则确定对应的所述第一功率单元中牵引逆变器的输出侧对柜体外壳发生短路故障；

75、第一功率单元故障类型第二确定子单元，用于若所述脉冲上升沿数处于第四预设数值范围，则确定所述第一功率单元中h桥电路的输入电缆对柜体外壳发生短路故障。

76、第三方面，本技术提供了一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，可用来实现如上述的牵引变流器故障检测方法。

77、第四方面，本技术提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，执行上述的牵引变流器故障检测方法。

78、与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

79、本技术提供的一种牵引变流器故障检测方法、装置、存储介质及电子设备，该牵引变流器故障检测方法，应用于级联型牵引变流器，所述级联型牵引变流器包括多个相互绝缘的功率单元，所述方法包括：实时检测每个功率单元的直流母线电压信号以及半电压信号；计算每个直流母线电压信号与其对应的半电压信号之间的电压差值信号；根据在预设时长内的所述差值信号的值确定所述级联型牵引变流器是否发生故障。通过实时检测到的直流母线电压与半电压计算其二者之间的电压差值信号，然后在预设时长内的所述差值信号的值确定所述级联型牵引变流器是否发生故障。方法充分考虑主回路不同点接地、短路时的不同表征，建立接地、短路故障类型与故障表现之间的对应关系，根据简单运算，即可准确区分出级联型牵引变流器的故障功率单元位置。