一種牽引變壓器過流保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交流機(jī)車供電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種牽引變壓器過流保護(hù)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交流供電的機(jī)車中，需要使用牽引變壓器將高壓轉(zhuǎn)換為牽引系統(tǒng)可用的低壓，為 了防止變壓器內(nèi)部故障或者短路等異常情況給變壓器造成損害，牽引系統(tǒng)通常會設(shè)計相應(yīng) 的保護(hù)功能，牽引變壓器過流保護(hù)就是其中最基本的一個功能。
[0003] 目前對于牽引變壓器的過流保護(hù)通常是通過系統(tǒng)設(shè)置一個整定值，當(dāng)牽引變壓器 的原邊電流大于設(shè)定值時，觸發(fā)過流保護(hù)故障從而分?jǐn)喔咚贁嗦菲鬟M(jìn)行保護(hù)。如圖1所示， 機(jī)車中AC25KV/50HZ單相交流電經(jīng)過高速斷路器HSCB接入牽引變壓器的原邊繞組，牽引變 壓器的次邊繞組連接各種交流負(fù)載（例如變流器）；為了對牽引變壓器故障時實(shí)施有效的 保護(hù)，將原邊電流信號經(jīng)過高壓互感器TA送至TCU(Traction Control Unit，傳動控制單 元）內(nèi)，即通過傳動控制單元TCU實(shí)時檢測原邊電流采樣值，在TCU中設(shè)置一個固定的電流 閥值，當(dāng)原邊電流大于設(shè)定閥值時，觸發(fā)過流保護(hù)，分?jǐn)喔咚贁嗦菲鱄SCB。
[0004] 當(dāng)高速斷路器合閘、牽引變壓器空載投入時，牽引變壓器的原邊電流會出現(xiàn)勵磁 涌流，其最大時可達(dá)額定電流的8倍以上，變壓器空載投入時都必然會產(chǎn)生勵磁涌流，只是 涌流的大小是與合閘時電網(wǎng)電壓相位角及牽引變壓器的剩磁等相關(guān)，而該勵磁涌流會逐漸 衰減，不會對牽引變壓器造成大的損害，是不需要進(jìn)行保護(hù)動作的。因而牽引變壓器采用上 述過流保護(hù)方法，很容易由勵磁涌流誤觸發(fā)過流保護(hù)動作，導(dǎo)致機(jī)車在合閘時投入失敗，特 別是在過分相時非常容易導(dǎo)致重載機(jī)車機(jī)破，因此會對機(jī)車正常運(yùn)用造成較大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一 種能夠避免勵磁涌流造成的過流誤動作，且實(shí)現(xiàn)方法簡單、所需成本低以及過流保護(hù)準(zhǔn)確 度高的牽引變壓器過流保護(hù)方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：
[0007] 一種牽引變壓器過流保護(hù)方法，步驟包括：
[0008] 1)實(shí)時檢測控制接入目標(biāo)牽引變壓器電源的主斷路器的狀態(tài)，且當(dāng)檢測到所述主 斷路器處于合閘狀態(tài)時，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟2);
[0009] 2)采集目標(biāo)牽引變壓器的原邊電流信號，并根據(jù)采集到的所述原邊電流信號的值 對目標(biāo)牽引變壓器的過流狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判斷，若預(yù)判斷為過流狀態(tài)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3);
[0010] 3)根據(jù)所述原邊電流信號一個電流周期內(nèi)前、后半周期之間的相似性，判斷所述 過流狀態(tài)的類型，若判定為產(chǎn)生勵磁涌流狀態(tài)，不觸發(fā)目標(biāo)牽引變壓器的過流保護(hù)動作；若 判定為故障過流狀態(tài)，則斷開所述主斷路器，對目標(biāo)牽引變流器執(zhí)行過流保護(hù)。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟2)的具體步驟為：
[0012] 2. 1)主斷路器合閘時，采集目標(biāo)牽引變壓器的一個電流周期的原邊電流信號；
[0013] 2. 2)判斷采集到的所述原邊電流信號的值是否大于預(yù)設(shè)過流閾值，如果是，預(yù)判 定所述原邊電流信號為過流信號，以及預(yù)判斷目標(biāo)牽引變壓器為過流狀態(tài)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟 3) 〇
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟1)中具體通過檢測主斷路器輔助觸頭發(fā)送 的反饋狀態(tài)波形中上升沿，檢測到所述主斷路器處于合閘狀態(tài)。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟3)中判斷所述過流狀態(tài)的類型的具體步驟 為：
[0016] 3. 1)獲取所述主斷路器合閘時采集到的一個電流周期的所述原邊電流信號，并計 算獲取到的所述原邊電流信號中前、后半周期之間的相似度；
[0017] 3. 2)判斷計算得到的相似度的大小，若小于等于預(yù)設(shè)閾值h，則判定所述原邊電 流信號為勵磁涌流，以及目標(biāo)牽引變壓器為產(chǎn)生勵磁涌流狀態(tài)；否則判定為故障過流信號， 以及目標(biāo)牽引變壓器為內(nèi)部故障狀態(tài)。
[0018] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3. 1)中具體按照下式計算前、后半周期之間 的相似度；
[0020] 其中，X1GO為所述原邊電流信號的前半周期中第k個采樣值的歸一化值，Y(k) =-X 2 (k)，X2 (k)為所述原邊電流信號的后半周期中第k個采樣值的歸一化值。
[0021] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述歸一化值的具體獲取步驟為：
[0022] 3. 11)按照下式對所述原邊電流信號進(jìn)行歸一化處理；
[0024] 其中，Ip(k)為所述原邊電流信號的第k個采樣值，IpN(k)為所述原邊電流信號的 第k個采樣值的歸一化值，k = 1，2,…，Ns，I IpmaxI為采集的原邊電流信號中最大值，I IpminI 為采集的原邊電流信號中最小值，max為取最大值；
[0025] 3. 12)按下式分別獲取得到所述原邊電流信號前、后半周期的歸一化值；
[0028] 其中，X1GO為所述原邊電流信號的前半周期中第k個采樣值的歸一化值，Y(k)為 所述原邊電流信號的后半周期中第k個采樣值的歸一化值。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0030] 1)本發(fā)明通過檢測主斷路器合閘時的原邊電流信號判斷目標(biāo)牽引變壓器的過流 狀態(tài)，根據(jù)原邊電流信號的值預(yù)判斷為過流狀態(tài)后，再根據(jù)原邊電流信號一個電流周期內(nèi) 前、后半周期之間的相似性識別出勵磁涌流，從而判斷過流狀態(tài)的類型，可以有效實(shí)現(xiàn)牽引 變壓器的過流保護(hù)，同時避免由于勵磁涌流造成的誤保護(hù)動作；
[0031] 2)本發(fā)明結(jié)合勵磁涌流與故障電流信號波形特征的差異，通過對原邊電流信號一 個電流周期內(nèi)前、后半周期之間的相似性，來判斷目標(biāo)牽引變壓器的過流類型，可以準(zhǔn)確的 識別出過流信號是由于勵磁涌流還是牽引變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生，從而有效避免因勵磁涌流 信號導(dǎo)致誤判而觸發(fā)保護(hù)動作；
[0032] 3)本發(fā)明通過采集一個電流周期內(nèi)的原邊電流信號進(jìn)行過流狀態(tài)判斷，可以結(jié)合 勵磁涌流產(chǎn)生時間短的特性實(shí)現(xiàn)勵磁涌流的識別，同時可以確保牽引變壓器內(nèi)部故障保護(hù) 的實(shí)時性。
【附圖說明】
[0033] 圖1是傳統(tǒng)的機(jī)車中牽引變壓器原邊過流保護(hù)的原理示意圖。
[0034] 圖2是本實(shí)施例牽引變壓器過流保護(hù)方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
[0035] 圖3是典型勵磁涌流的波形示意圖。
[0036] 圖4是典型故障電流信號的波形示意圖。
[0037] 圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例中牽引變壓器過流保護(hù)方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0039] 如圖2所示，本實(shí)施例牽引變壓器過流保護(hù)方法，步驟包括：
[0040] 1)實(shí)時檢測控制接入目標(biāo)牽引變壓器電源的主斷路器的狀態(tài)，且當(dāng)檢測到主斷路 器處于合閘狀態(tài)時，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟2);
[0041] 2)采集目標(biāo)牽引變壓器的原邊電流信號，并根據(jù)采集到的原邊電流信號的值對目 標(biāo)牽引變壓器的過流狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判斷，若預(yù)判斷為過流狀態(tài)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3);
[0042] 3)根據(jù)原邊電流信號一個電流周期內(nèi)前、后半周期之間的相似性，判斷過流狀態(tài) 的類型，若判定為產(chǎn)生勵磁涌流狀態(tài)，不觸發(fā)目標(biāo)牽引變壓器的過流保護(hù)動作；若判定為故 障過流狀態(tài)，則斷開所述主斷路器，對目標(biāo)牽引變流器執(zhí)行過流保護(hù)。
[0043] 本實(shí)施例通過檢測主斷路器合閘時的原邊電流信號判斷目標(biāo)牽引變壓器的過流 狀態(tài)，根據(jù)原邊電流信號的值預(yù)判斷為過流狀態(tài)后，再根據(jù)原邊電流信號判斷過流狀態(tài)的 類型，在判定為勵磁涌流狀態(tài)時不觸發(fā)目標(biāo)牽引變壓器的過流保護(hù)動作，從而可以有效避 免由于勵磁涌流造成的誤保護(hù)動作。
[0044] 典型的勵磁涌流波形、以及牽引變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時產(chǎn)生的故障電流信號如圖 3、4所示，由圖中可知，牽引變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，故障電流信號與標(biāo)準(zhǔn)正弦波的波形相 似；勵磁涌流則是在某一時間段內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)正弦波的波形類似，而在間斷角部分與標(biāo)準(zhǔn)正弦 波的波形差別較大。本實(shí)施例基于波形相關(guān)性原理，結(jié)合上述勵磁涌流與故障電流信號波 形特征的差異，通過對原邊電流信號一個電流周期內(nèi)前、后半周期之間的相似性，來判斷目 標(biāo)牽引變壓器的過流類型，可以準(zhǔn)確的識別出過流信號是由于勵磁涌流還是牽引變壓器內(nèi) 部故障產(chǎn)生，從而有效避免因勵磁涌流信號導(dǎo)致誤判而觸發(fā)保護(hù)動作。
[0045] 本實(shí)施例中，步驟1)中具體通過檢測主斷路器輔助觸頭發(fā)送的反饋狀態(tài)波形中 上升沿，檢測到主斷路器處于合閘狀態(tài)。
[0046] 本實(shí)施例中，步驟2)的具體步驟為：
[0047] 2. 1)主斷路器合閘時，采集目標(biāo)牽引變壓器當(dāng)時時刻原邊電流信號；
[0048] 2. 2)判斷采集到的原邊電流信號的值是否大于預(yù)設(shè)過流閾值，如果是，預(yù)判定原 邊電流信號為過流信號，以及預(yù)判斷目標(biāo)牽引變壓器為過流狀態(tài)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3)。
[0049] 本實(shí)施例在主斷路器合閘