接地故障保护系统和方法技术方案

公开一种接地故障保护系统(216)。该接地故障保护系统可包括控制器(306)，该控制器配置成接收表示机器(100)的接地故障检测电压和直流链路电压的信号。基于该接地故障检测电压和该直流链路电压，该控制器可确定接地故障检测百分比值。该控制器可将最坏情况部件绝缘电压的绝对值与该机器的部件的额定绝缘电压进行比较。当最坏情况部件绝缘电压的绝对值高于该额定绝缘电压时，该控制器可基于该额定绝缘电压和该接地故障检测百分比值确定新的直流链路电压，并可通过使用该新的直流链路电压输出用于操作该机器的信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接地故障保护系统和方法
本专利技术总体涉及接地故障保护系统和方法，更具体地说，涉及用于在接地故障情况下保护电机的部件的接地故障保护系统和方法。
技术介绍
电动机器或混合动力机器广泛用于各种工业应用中。需要高压电力系统驱动这些机器。通常，机架将与该高压电力系统中的高压电气部件的端子或导体电隔离开。在正常工况下，泄漏电流存在于高压电源的导体和机架之间。因此，在高压电源的导体和机架之间的绝缘电阻通常很高。然而，在故障情况(例如，绝缘失效)下，来自高压电源的电流可泄漏至机架。这样的泄漏电流如果显著，则可表明机器部件疲劳或导体绝缘失效。为确保机器的合适的操作条件以及完整性，在这些故障情况下保护机器的部件是必要的。于1990年2月20曰发布的Kumar等人的第1266117号加拿大专利(“′117专利”)中公开一种可用于在接地故障情况下保护电机的部件的示例性系统。′117专利中的系统包括在接地泄漏电流幅值异常高时被激活的接地故障响应装置。具体而言，当泄漏电流升高至高于预定的降额阈值水平但不高于预定的最大容许极限时，该系统将为电机提供电力的电源的输出减少到其正常所需量的一部分。′117专利解释了该部分与超过阈值水平的泄漏电流幅值成反比。当泄漏电流幅值升高到超过最大极限时，该系统在至少预定的时间间隔内将电力输出限制为零。在该时间间隔结束时，如果泄漏电流幅值在那时低于某个复位点(复位点明显低于该最大极限)，那么该系统自动地取消零电力限制。虽然′117专利的系统可用于在接地故障情况下保护部件，但当接地泄漏电流幅值升高到超过最大极限时，′117专利的系统不必将电力输出限制为零。在某些应用中，在接地故障情况下将电机移动到工作间使得电源系统能被固定是非常理想的。然而，当电力输出被限制为零时，不能移动电机。本专利技术的接地故障保护系统旨在解决上述问题和/或现有技术中的其他问题。
技术实现思路
在一方面，本专利技术涉及一种用于在接地故障情况下保护机器的系统。该系统可包括一个或多个存储指令的存储器以及一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置成执行指令以接收表示机器的接地故障检测电压和直流链路电压的信号，基于该接地故障检测电压和该直流链路电压确定接地故障检测百分比值，基于该接地故障检测百分比值和该直流链路电压确定最坏情况部件绝缘电压，以及将该最坏情况部件绝缘电压的绝对值与该机器的部件的额定绝缘电压进行比较。当该最坏情况部件绝缘电压的绝对值高于该额定绝缘电压时，该一个或多个处理器可配置成基于该额定绝缘电压和该接地故障检测百分比值来确定新的直流链路电压，并通过使用该新的直流链路电压输出用于操作机器的信号。在另一方面，本专利技术涉及一种用于在接地故障条件下保护机器的计算机实现方法。该方法可包括：接收表示机器的接地故障检测电压和直流链路电压的信号，由处理器基于该接地故障检测电压和该直流链路电压确定接地故障检测百分比值，由处理器基于该接地故障检测百分比值和该直流链路电压确定最坏情况部件绝缘电压，以及由处理器将该最坏情况部件绝缘电压的绝对值与机器部件的额定绝缘电压进行比较。当该最坏情况部件绝缘电压的绝对值高于该额定绝缘电压时，该方法可包括：由处理器基于该额定绝缘电压和该接地故障检测百分比值确定新的直流链路电压，并通过使用该新的直流链路电压输出用于操作机器的信号。在又一个方面，本专利技术涉及一种用于在接地故障情况下保护机器的存储指令的计算机可读存储装置。该指令可使一个或多个计算机处理器执行以下操作，包括：基于接地故障检测电压和直流链路电压确定接地故障检测百分比值，基于该接地故障检测百分比值和该直流链路电压确定最坏情况部件绝缘电压，以及将该最坏情况部件绝缘电压的绝对值与机器部件的额定绝缘电压进行比较。当该最坏情况部件绝缘电压的绝对值高于该额定绝缘电压时，该指令可进一步使该一个或多个计算机处理器基于该额定绝缘电压和该接地故障检测百分比值确定新的直流链路电压，并使用该新的直流链路电压输出用于操作机器的信号。附图说明图1是符合某些公开的实施例的示例性机器的示意图。图2是可包括在图1的机器中的电力驱动系统的示意图。图3是可包括在图2的电力驱动系统中的接地故障保护系统的示意图。图4是符合某些公开的实施例的不同接地故障检测百分比值条件下的多个最坏情况部件绝缘电压中的每一个与多个直流链路电压之一之间的示例性关联的图解说明。图5是描述了可由图3的接地故障保护系统在接地故障条件下对部件进行保护的示例性方法的流程图。具体实施方式图1示出了符合某些公开的实施例的公开的示例性机器100。机器100除其他之外可包括电力驱动系统200。作为本文中使用的术语，“机器”是指可进行与特定行业(例如采矿、施工、农业等)相关的某种类型的操作、以及在工作环境(例如施工现场、采矿现场、发电厂等)之间或工作环境之内运行的固定式机器或移动式机器。固定式机器的非限制性实例包括在工厂环境或海上环境(例如海上钻井平台)中运行的发动机系统。移动式机器的非限制性实例包括商用机器，例如卡车、起重机、运土车辆、采矿车、反铲挖掘机、材料装卸设备、农耕设备、船舶、公路用车辆、或在工作环境中运行的任何其他类型的可移动式机器。图2示出了符合某些公开的实施例的公开的示例性电力驱动系统200。电力驱动系统200可包括配置成产生、转移、转换或消耗高压电能的各种电气部件、设备、以及导线。作为本文中使用的术语，“高压”是指高于50伏的电压。参考图2，电力驱动系统200可包括发动机202、发电机204、整流器206、逆变器208、电网210、电动机212a和电动机212b、励磁机磁场调节器(EFR)214、以及接地故障保护系统216。在运行中，发动机202的输出轴使发电机204的转子旋转以产生电力，例如，交流(AC)电的形式。该电力被提供给整流器206并且转换成直流(DC)电。该直流电可被提供给直流链路以产生直流链路电压。整流后的直流电可通过逆变器208再次被转换成交流电。逆变器208能够选择性地调整其输出端的频率和/或脉冲宽度，使得连接到逆变器208的输出端的电动机212a和电动机212b能以可变速度运行。电动机212a和电动机212b可通过最终组件(未示出)或直接地连接到机器100的驱动轮。发动机202可为配置成产生机械动力以驱动发电机204的任何类型的装置。例如，发动机202可为柴油发动机、汽油发动机、气体燃料驱动的发动机，或任何其他类型的可操作为产生机械动力的部件。发电机204可为任何类型的可操作为利用从发动机202接收的机械动力来发电的部件。发电机204可为，例如，永磁电机、开关磁阻电机、直流电机、感应式机器或本领域已知的任何其他类型的电机。当机器100正在减速时，机器100的动能被转换成驱动轮的旋转动力，该旋转动力使作为发电机的电动机212a和电动机212b旋转。电动机212a和电动机212b产生的电力可通过逆变器208被整流成直流电。电网210，例如，电阻式电网，可通过开关(未示出)连接到直流链路以消耗由电动机212a和电动机212b产生的直流电。励磁机磁场调节器214可控制发电机204中的磁场电流，从而控制来自发电机204的电力输出。由于直流链路电压由来自发电机204的电力产生，励磁机磁场调节器214可控制该直流链路电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在接地故障情况下保护机器(100)的系统(216)，包括：存储指令的一个或多个内存(306b)；以及一个或多个处理器(306a)，其配置成执行所述指令以：接收表示所述机器的接地故障检测电压和直流链路电压的信号；基于所述接地故障检测电压和所述直流链路电压确定接地故障检测百分比值；基于所述接地故障检测百分比值和所述直流链路电压确定最坏情况部件绝缘电压；将所述最坏情况部件绝缘电压的绝对值与所述机器的部件的额定绝缘电压进行比较；以及当所述最坏情况部件绝缘电压的所述绝对值高于所述额定绝缘电压时，基于所述额定绝缘电压和所述接地故障检测百分比值确定新的直流链路电压，并且通过使用所述新的直流链路电压输出用于操作所述机器的信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.26 US 13/777，2651.一种用于在接地故障情况下保护机器(100)的系统(216)，包括：存储指令的一个或多个内存(306b)；以及一个或多个处理器(306a)，其配置成执行所述指令以：接收表示所述机器的接地故障检测电压和直流链路电压的信号；基于所述接地故障检测电压和所述直流链路电压确定接地故障检测百分比值；基于所述接地故障检测百分比值和所述直流链路电压确定最坏情况部件绝缘电压；将所述最坏情况部件绝缘电压的绝对值与所述机器的部件的额定绝缘电压进行比较；以及当所述最坏情况部件绝缘电压的所述绝对值高于所述额定绝缘电压时，基于所述额定绝缘电压和所述接地故障检测百分比值确定新的直流链路电压，并且通过使用所述新的直流链路电压来操作所述机器。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器进一步配置成：当所述最坏情况部件绝缘电压的所述绝对值低于所述额定绝缘电压时，通过使用所述直流链路电压输出用于操作所述机器的信号。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器进一步配置成：将所述接地故障检测百分比值与阈值百分比值进行比较。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述一个或多个处理器进一步配置成：仅当所述接地故障检测百分比值高于所述阈值百分比值时，确定所述最坏情况部件绝缘电压并且将所述最坏情况部件绝缘电压的所述绝对值与所述额定绝缘电压进行比较。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个处理器进一步配置成：当所述接地故障检测百分比值高于所述阈值百分比值时，输出表明所述机器处于接地故障情况的警报信号。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述机器包括多个部件，并且所述一个或多个处理器进一步配置成：将所述最坏情况部件绝缘电压的所述绝对值与所述多个部件的多个额定绝缘电压之中的最小额定绝缘电压进行比较；以及当所述最坏情况部件绝缘电压的所述绝对值高于所述最小额定绝缘电压时，基于所述最小额定绝缘电压和所述接地故障检测百分比值确定所述新的直流链路电压。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器进一步配置成：基于所述接地故障检测百分比值和所述直流链路电压，通过从映射中检索所述最坏情况部件绝缘电压来确定所述最坏情况部件绝缘电压，所述映射将多个最坏情况部件绝缘电压中的每一个关联到多个接地故障检测百分比值中的一个与多个直流链路电压中的一个的组合。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述一个或多个处理器进一步配置成：基于所述额定绝缘电压和所述接地故障检测百分比值，通过从所述映射中检索所述新的直流链路电压来确定所述新的直流链路电压。9.根据权利要求7所述的系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·钱，J·J·斯姆拉查克，D·J·吉尔摩，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US