一种列车供电系统接地漏电故障预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种列车供电系统接地漏电故障预测方法及装置，该方法步骤包括：S1.实时获取列车供电系统运动过程中的输出信号；S2.根据实时获取的输出信号识别是否存在接地漏电故障，若识别到发生故障，则获取当前故障状态下供电系统的目标参数值，得到目标参数值的故障数据，否则获取目标参数值的退化数据；S3.分别获取指定时间段内目标参数值的故障数据、退化数据，得到目标参数值的退化轨迹，对目标参数值的退化轨迹进行评估以预测供电系统的故障状态；该装置包括信号获取模块、故障实时监测模块以及故障状态预测模块。本发明专利技术具有实现方法简单、能够实现供电系统接地漏电故障监测以及故障状态预测，且预测精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种列车供电系统接地漏电故障预测方法及装置
本专利技术涉及列车供电
，尤其涉及一种列车供电系统接地漏电故障预测方法及装置。
技术介绍
列车供电系统贯通整个机车、客车，如图1所示，机车中供电系统采用交-直-交结构，包括整流单元、直流供电单元、逆变输出单元等，整个供电系统包括机车、客车中供电系统的多种设备。正常状态时保护地中没有电流流过，当接地故障发生时构成回路，导致漏电流的产生，即发生漏电故障，由于供电系统长期处于工作状态，供电系统中各设备的绝缘工作性能将逐步退化，如绝缘性能下降，当供电系统中存在某位置接地或对地绝缘电阻降低到一定程度时，将导致发生接地或漏电故障，不同接地位置对应不同的故障模式。列车的运行环境通常较为复杂，长期需要运行在跨度长、温差大等各种恶劣环境下，还会进一步增加列车供电系统的故障发生概率，因而需要对列车供电系统实行有效的故障维护。目前针对于列车供电系统装置通常是采用定期故障维护的方式，即定期排查列车供电系统各设备的故障状态，该类方式成本较大、效率较低，且通过定期故障维护的方式无法及时监测到供电系统故障的发生，更无法提前预测故障的状态，当故障发生时会影响列车的正常运行，提高了运营成本。因此亟需提供一种能够实现列车供电系统接地漏电故障预测的方法、装置，以有效指导列车供电系统的调度、故障排查等工作，减少接地漏电故障对列车造成的影响。目前虽然存在对设备故障的预测方法，但通常都是基于设备中的某一关键元件的故障预测，而列车供电系统结构复杂、应用环境复杂，接地漏电故障存在多种故障模式，如图2所示，主要包括8种接地漏电故障类型：整流侧正端(1)、整流侧负端(2)、电抗前级(3)、DC600V正输出端(4)、DC600V负输出端(5)、逆变侧A相(6)、逆变侧B相(7)以及逆变侧C相(8)的接地故障，每种接地漏电故障类型在供电系统中的位置不同，针对某一特定元件的故障状态预测无法评估供电系统的整体故障状态，因而现有的基于关键元件的故障预测方法无法直接适应于列车供电系统中。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、所需维护成本低、能够实现供电系统接地漏电故障监测以及故障状态预测，且预测精度高的列车供电系统接地漏电故障预测方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种列车供电系统接地漏电故障预测方法，步骤包括：S1.信号获取：实时获取列车供电系统运动过程中的输出信号；S2.故障实时监测：根据实时获取的所述输出信号识别是否存在接地漏电故障，若识别到发生故障，则获取当前故障状态下供电系统的目标参数值，得到目标参数值的故障数据，否则获取目标参数值的退化数据；S3.故障状态预测：分别获取指定时间段内目标参数值的所述故障数据、退化数据，得到目标参数值的退化轨迹，对所述目标参数值的退化轨迹进行评估以预测供电系统的故障状态。。作为本专利技术方法的进一步改进：所述目标参数值具体为对地等效绝缘电阻值。作为本专利技术方法的进一步改进：所述输出信号具体为供电系统的半电压信号。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S2中获取当前故障状态下供电系统的目标参数值的具体步骤为：S21.故障模式识别：将实时监测的所述输出信号进行频域变换，得到所述输出信号的实时频谱，并根据预先建立的输出信号的频谱与供电系统接地漏电故障模式之间的对应关系模型，识别当前是否发生接地漏电故障以及发生接地漏电故障时的故障类型；S22.目标参数值获取：根据所述输出信号的实时频谱、识别到的所述故障类型，以及预先建立的不同故障类型下列车供电系统的目标参数值与输出信号的频谱之间的对应关系模型，得到当前故障状态下供电系统的目标参数值。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S21中识别所述故障类型时具体基于所述输出信号的实时频谱的比例特征。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S1还包括信号判定步骤，具体步骤为：判断获取的所述输出信号是否小于指定阈值，如果是，转入执行步骤S2以对目标参数值进行跟踪，否则返回执行步骤S1。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S3的具体步骤为：S31.退化轨迹拟合：分别使用不同退化轨迹模型对目标参数值的所述故障数据、退化数据进行拟合，得到多个对应各退化轨迹模型的退化轨迹拟合结果；S32.退化模型评价：对各所述退化轨迹拟合结果进行评价，确定得到最优的退化轨迹模型；S33.故障性能评估：使用确定得到的所述最优的退化轨迹模型进行预测，得到供电系统的故障时间Tf、以及当前剩余寿命。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S31中具体基于最小二乘方法进行拟合。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S33中具体采用SSE方法对各所述退化轨迹拟合结果进行评价。一种列车供电系统接地漏电故障预测装置，包括：信号获取模块，用于实时获取列车供电系统运动过程中的输出信号；故障实时监测模块，用于根据实时获取的所述输出信号识别是否存在接地漏电故障，若识别到发生故障，则获取当前故障状态下供电系统的目标参数值，得到目标参数值的故障数据，否则获取目标参数值的退化数据；故障状态预测模块，用于分别获取指定时间段内目标参数值的所述故障数据、退化数据，得到目标参数值的退化轨迹，对所述目标参数值的退化轨迹进行评估以预测供电系统的故障状态。作为本专利技术装置的进一步改进，所述故障实时监测模块包括：故障模式识别单元，用于将实时监测的所述输出信号进行频域变换，得到所述输出信号的实时频谱，并根据预先建立的所述输出信号的频谱与供电系统接地漏电故障模式之间的对应关系模型，识别当前是否发生接地漏电故障以及发生接地漏电故障时的故障类型；目标参数值获取单元，用于根据所述输出信号的实时频谱、识别到的所述故障类型，以及预先建立的不同故障类型下列车供电系统的目标参数值与输出信号的频谱之间的对应关系模型，得到当前故障状态下供电系统的目标参数值。作为本专利技术装置的进一步改进：所述信号获取模块包括信号获取单元以及信号判定单元，所述信号获取单元实时获取列车供电系统运动过程中的输出信号，所述信号判定单元判断获取的所述输出信号是否小于指定阈值，如果是，转入执行所述故障实时监测模块以对目标参数值进行跟踪，否则返回执行所述信号获取单元。作为本专利技术装置的进一步改进，所述故障状态预测模块包括：退化轨迹拟合单元，用于分别使用不同退化轨迹模型对目标参数值的所述故障数据、退化数据进行拟合，得到多个对应各退化轨迹模型的退化轨迹拟合结果；退化模型评价单元，用于对各所述退化轨迹拟合结果进行评价，确定得到最优的退化轨迹模型；故障性能评估单元，用于使用确定得到的所述最优的退化轨迹模型进行预测，得到供电系统的故障时间Tf、以及当前剩余寿命。作为本专利技术装置的进一步改进：还包括分别与所述故障实时监测模块、故障状态预测模块连接的控制模块，用于接收控制数据，分别控制所述故障实时监测模块、故障状态预测模块。作为本专利技术装置的进一步改进：还包括与所述控制模块连接的显示模块，用于显示输出结果。作为本专利技术装置的进一步改进：所述故障模式识别单元、目标参数值获取单元加载至嵌入式系统中。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术通过实时监测列车供电系统运动过程中的输出信号，根据输出信号识别是否存在接地漏电故障，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于，步骤包括：S1.信号获取：实时获取列车供电系统运动过程中的输出信号；S2.故障实时监测：根据实时获取的所述输出信号识别是否存在接地漏电故障，若识别到发生故障，则获取当前故障状态下供电系统的目标参数值，得到目标参数值的故障数据，否则获取目标参数值的退化数据；S3.故障状态预测：分别获取指定时间段内目标参数值的所述故障数据、退化数据，得到目标参数值的退化轨迹，对所述目标参数值的退化轨迹进行评估以预测供电系统的故障状态。

【技术特征摘要】
1.一种列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于，步骤包括：S1.信号获取：实时获取列车供电系统运动过程中的输出信号；S2.故障实时监测：根据实时获取的所述输出信号识别是否存在接地漏电故障，若识别到发生故障，则获取当前故障状态下供电系统的目标参数值，得到目标参数值的故障数据，否则获取目标参数值的退化数据；S3.故障状态预测：分别获取指定时间段内目标参数值的所述故障数据、退化数据，得到目标参数值的退化轨迹，对所述目标参数值的退化轨迹进行评估以预测供电系统的故障状态。2.根据权利要求1所述的列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于：所述目标参数值具体为对地等效绝缘电阻值。3.根据权利要求2所述的列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于，所述输出信号具体为供电系统的半电压信号。4.根据权利要求1或2或3所述的列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于，所述步骤S2中获取当前故障状态下供电系统的目标参数值的具体步骤为：S21.故障模式识别：将实时监测的所述输出信号进行频域变换，得到所述输出信号的实时频谱，并根据预先建立的输出信号的频谱与供电系统接地漏电故障模式之间的对应关系模型，识别当前是否发生接地漏电故障以及发生接地漏电故障时的故障类型；S22.目标参数值获取：根据所述输出信号的实时频谱、识别到的所述故障类型，以及预先建立的不同故障类型下列车供电系统的目标参数值与输出信号的频谱之间的对应关系模型，得到当前故障状态下供电系统的目标参数值。5.根据权利要求4所述的列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于，所述步骤S21中识别所述故障类型时具体基于所述输出信号的实时频谱的比例特征。6.根据权利要求1或2或3所述的列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于，所述步骤S1还包括信号判定步骤，具体步骤为：判断获取的所述输出信号是否小于指定阈值，如果是，转入执行步骤S2以对目标参数值进行跟踪，否则返回执行步骤S1。7.根据权利要求1或2或3所述的列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为：S31.退化轨迹拟合：分别使用不同退化轨迹模型对目标参数值的所述故障数据、退化数据进行拟合，得到多个对应各退化轨迹模型的退化轨迹拟合结果；S32.退化模型评价：对各所述退化轨迹拟合结果进行评价，确定得到最优的退化轨迹模型；S33.故障性能评估：使用确定得到的所述最优的退化轨迹模型进行预测，得到供电系统的故障时间Tf、以及当前剩余寿命。8.根据权利要求7所述的列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于：所述步骤S31中具体基于最小二乘方法进行拟合。9.根据权利要求8所述的列车供电系统接地漏电故障预测方法，其特征在于，所述步骤S33中具体采用SS...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子先，郭建，刘灿，郝洪伟，林波，任三刚，蔡杰，姚晓东，唐娟，谢佳彬，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43