具有接地故障检测功能的功率变流装置以及故障检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于功率变流装置的接地故障检测方法。该方法通过电压传感器分别测量第一电压和第二电压，并将第一电压和第二电压转换为第一数字电压信号和第二数字电压信号；通过控制器接收并根据第一数字电压信号和第二数字电压信号提取对应的第一电压的特征量和第二电压的特征量；进而判断功率变流装置的接地故障的类型以及定位接地故障的位置；以及当判断功率变流装置发生接地故障时，对功率变流装置进行关机处理。该方法可以减小了检测盲区，并且更有效、准确地定位接地故障的位置，便于接地故障的及时排查。

【技术实现步骤摘要】
具有接地故障检测功能的功率变流装置以及故障检测方法
本专利技术涉及电气系统领域，具体而言，涉及一种具有接地故障检测功能的功率变流装置以及故障检测方法。
技术介绍
中压变频器由于输出容量大而广泛应用于钢铁冶金、石油化工、轨道交通等中高压大功率应用场合。由于中压变频器与电机之间往往通过较长的电缆连接，因此，电机与中压变频器之间连接的电缆容易发生接地故障，该接地故障大多是由于电缆绝缘老化或者物理损坏所导致。传统的变频器接地故障检测方法是通过接地漏电流的变化来判断接地故障的发生。然而，一方面接地漏电流信号很微弱，尤其是变频器工作在低频运行段和高阻接地状态，容易出现检测盲区；另一方面，该方法不能有效地定位故障发生的位置，给故障排查带来了不便。因此，需要一种能够缩小检测盲区，而且有效地定位接地故障位置便于故障排查的接地故障检测方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的一个或多个问题，本专利技术提供了一种具有接地故障检测功能的功率变流装置以及故障检测方法。根据本专利技术的一方面，提供了一种应用于功率变流装置的接地故障检测方法，所述功率变流装置包括整流电路、母线电容、逆变电路；其中所述整流电路电性耦接于开关组，所述开关组件电性耦接于电网，所述母线电容电性耦接于所述整流电路与所述逆变电路之间，所述逆变电路的交流相电性耦接于电机，所述功率变流器装置还包括电压传感器和控制器，所述电压传感器的输入端电性耦接于所述逆变电路的交流相，所述电压传感器的输出端连接于所述控制器；所述方法包括：通过所述电压传感器分别测量第一电压和第二电压，并将所述第一电压和所述第二电压转换为第一数字电压信号和第二数字电压信号；通过所述控制器接收所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号，根据所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号提取对应的所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量；并且根据所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量来判断所述功率变流装置的接地故障的类型以及定位接地故障的位置；以及当判断所述功率变流装置发生接地故障时，对所述功率变流装置进行关机处理。在一个实施例中，所述逆变电路的交流相包括第一相、第二相和第三相，所述电压传感器包括分压电路、差分电路以及AD转换电路，所述分压电路分别连接于所述第一相、所述第二相和所述第三相其中两者，分别测量所述第一电压和所述第二电压，并且输出第一分压电压和第二分压电压；所述差分电路接收所述第一分压电压和所述第二分压电压，并对所述第一分压电压和所述第二分压电压进行共模噪音抑制处理，分别输出第一差分电压信号和第二差分电压信号，所述AD转换电路连接于所述差分电路，接收并将所述第一差分电压信号和所述第二差分电压信号进行数字编码，输出所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号。在一个实施例中，所述第一电压的特征量包括所述第一电压的平均值或有效值，所述第二电压的特征量包括所述第二电压的平均值或有效值。在一个实施例中，通过所述控制器接收所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号，根据所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号分别提取对应的所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量包括：通过所述控制器对所述第一数字电压信号进行平均值计算以获取所述第一电压的平均值；或者通过所述控制器对所述第一数字电压信号进行均方根计算以获取所述第一电压的有效值，以及，通过所述控制器对所述第二数字电压信号进行平均值计算以获取所述第二电压的平均值；或者通过所述控制器对所述第二数字电压信号进行均方根计算以获取所述第二电压的有效值。在一个实施例中，根据所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量判断所述功率变流装置的接地故障的类型以及定位接地故障的位置包括：根据所述第一电压的有效值和所述第二电压的有效值来判断并定位交流接地故障的位置；或者根据所述第一电压的平均值和所述第二电压的平均值来判断并定位直流接地故障的位置。在一个实施例中，所述分压电路分别连接于所述第一相和所述第三相，且根据所述第一电压的所述有效值和所述第二电压的有效值来判断并定位交流接地故障的位置包括：当所述第一电压的有效值小于第一预设值，并且所述第二电压的有效值大于第二预设值，则判断并定位为所述逆变电路的所述第一相发生了交流接地故障；或者当所述第一电压的有效值大于所述第二预设值，并且所述第二电压的有效值大于所述第二预设值，则判断并定位为所述逆变电路的所述第二相发生了交流接地故障；或者当所述第一电压的有效值大于所述第二预设值，并且所述第二电压的有效值小于所述第一预设值，则判断并定位为所述逆变电路的所述第三相发生了交流接地故障。在一个实施例中，根据所述第一电压的平均值和所述第二电压的平均值来判断并定位直流接地故障的位置包括：当所述第一电压的平均值和所述第二电压的平均值都小于第三预设值时，判断并定位为所述母线电容的正端发生了直流接地故障；或者当所述第一电压的平均值和所述第二电压的平均值都大于第四预设值时，判断并定位为所述母线电容的负端发生了直流接地故障。可替代地或附加地，该方法还可以包括通过该控制器输出跳闸信号，以断开连接于所述开关组。作为例子，所述电压传感器可以为双路电压传感器；所述数字编码可以为曼彻斯特编码。根据本专利技术的第二方面，提供了一种具有接地故障检测功能的功率变流装置，包括整流电路、母线电容、逆变电路；其中所述整流电路电性耦接于开关组，所述开关组件电性耦接于电网，所述母线电容电性耦接于所述整流电路和所述逆变电路之间，所述逆变电路的交流相电性耦接于电机，其中逆变电路的交流相包括第一相、第二相和第三相；所述功率变流器装置还包括电压传感器和控制器，所述电压传感器的输入端电性耦接于所述逆变电路的所述第一相、所述第二相和所述第三相其中两者，所述电压传感器的输出端连接于所述控制器；其特征在于：所述电压传感器分别测量第一电压和第二电压，并将所述第一电压和所述第二电压转换为第一数字电压信号和第二数字电压信号；所述控制器接收所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号，根据所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号提取对应的第一电压的特征量和第二电压的特征量；并根据所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量来判断所述功率变流装置接地故障的类型以及定位接地故障的位置；以及当判断所述功率变流装置发生接地故障时，对所述功率变流装置进行关机处理。在一个实施例中，所述电压传感器包括分压电路、差分电路以及AD转换电路，所述分压电路分别连接于所述第一相、所述第二相和所述第三相其中两者，分别测量所述第一电压和所述第二电压，并输出第一分压电压和第二分压电压；所述差分电路接收所述第一分压电压和所述第二分压电压，并对所述第一分压电压和所述第二分压电压进行共模噪音抑制处理，分别输出第一差分电压信号和第二差分电压信号，所述AD转换电路连接于所述差分电路，接收并将所述第一差分电压信号和所述第二差分电压信号进行数字编码，输出所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号。作为例子，所述第一电压的特征量包括所述第一电压的平均值或有效值，所述第二电压的特征量包括所述第二电压的平均值或有效值。在一个实施例中，所述控制器对所述第一数字电压信号进行平均值计算以获得所述第一电压的平均值，或者对所述第一数字电压信号进行均方根计算以获得所述第一电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于功率变流装置的接地故障检测方法，所述功率变流装置包括整流电路、母线电容、逆变电路；其中所述整流电路电性耦接于开关组，所述开关组件电性耦接于电网，所述母线电容电性耦接于所述整流电路与所述逆变电路之间，所述逆变电路的交流相电性耦接于电机，所述功率变流器装置还包括电压传感器和控制器，所述电压传感器的输入端电性耦接于所述逆变电路的交流相，所述电压传感器的输出端连接于所述控制器；所述方法包括：通过所述电压传感器分别测量第一电压和第二电压，并将所述第一电压和所述第二电压转换为第一数字电压信号和第二数字电压信号；通过所述控制器接收所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号，根据所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号提取对应的所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量；并且根据所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量来判断所述功率变流装置的接地故障的类型以及定位接地故障的位置；以及当判断所述功率变流装置发生接地故障时，对所述功率变流装置进行关机处理。

【技术特征摘要】
1.一种应用于功率变流装置的接地故障检测方法，所述功率变流装置包括整流电路、母线电容、逆变电路；其中所述整流电路电性耦接于开关组，所述开关组件电性耦接于电网，所述母线电容电性耦接于所述整流电路与所述逆变电路之间，所述逆变电路的交流相电性耦接于电机，所述功率变流器装置还包括电压传感器和控制器，所述电压传感器的输入端电性耦接于所述逆变电路的交流相，所述电压传感器的输出端连接于所述控制器；所述方法包括：通过所述电压传感器分别测量第一电压和第二电压，并将所述第一电压和所述第二电压转换为第一数字电压信号和第二数字电压信号；通过所述控制器接收所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号，根据所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号提取对应的所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量；并且根据所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量来判断所述功率变流装置的接地故障的类型以及定位接地故障的位置；以及当判断所述功率变流装置发生接地故障时，对所述功率变流装置进行关机处理。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述逆变电路的交流相包括第一相、第二相和第三相，所述电压传感器包括分压电路、差分电路以及AD转换电路，所述分压电路分别连接于所述第一相、所述第二相和所述第三相其中两者，分别测量所述第一电压和所述第二电压，并且输出第一分压电压和第二分压电压；所述差分电路接收所述第一分压电压和所述第二分压电压，并对所述第一分压电压和所述第二分压电压进行共模噪音抑制处理，分别输出第一差分电压信号和第二差分电压信号，所述AD转换电路连接于所述差分电路，接收并将所述第一差分电压信号和所述第二差分电压信号进行数字编码，输出所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一电压的特征量包括所述第一电压的平均值或有效值，所述第二电压的特征量包括所述第二电压的平均值或有效值。4.如权利要求3所述的方法，其中，通过所述控制器接收所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号，根据所述第一数字电压信号和所述第二数字电压信号分别提取对应的所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量包括：通过所述控制器对所述第一数字电压信号进行平均值计算以获取所述第一电压的平均值；或者通过所述控制器对所述第一数字电压信号进行均方根计算以获取所述第一电压的有效值，以及通过所述控制器对所述第二数字电压信号进行平均值计算以获取所述第二电压的平均值；或者通过所述控制器对所述第二数字电压信号进行均方根计算以获取所述第二电压的有效值。5.如权利要求4所述的方法，其中，根据所述第一电压的特征量和所述第二电压的特征量判断所述功率变流装置的接地故障的类型以及定位接地故障的位置包括：根据所述第一电压的有效值和所述第二电压的有效值来判断并定位交流接地故障的位置；或者根据所述第一电压的平均值和所述第二电压的平均值来判断并定位直流接地故障的位置。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述分压电路分别连接于所述第一相和所述第三相，且根据所述第一电压的所述有效值和所述第二电压的有效值来判断并定位交流接地故障的位置包括：当所述第一电压的有效值小于第一预设值，并且所述第二电压的有效值大于第二预设值，则判断并定位为所述逆变电路的所述第一相发生了交流接地故障；或者当所述第一电压的有效值大于所述第二预设值，并且所述第二电压的有效值大于所述第二预设值，则判断并定位为所述逆变电路的所述第二相发生了交流接地故障；或者当所述第一电压的有效值大于所述第二预设值，并且所述第二电压的有效值小于所述第一预设值，则判断并定位为所述逆变电路的所述第三相发生了交流接地故障。7.如权利要求5所述的方法，其中，根据所述第一电压的平均值和所述第二电压的平均值来判断并定位直流接地故障的位置包括：当所述第一电压的平均值和所述第二电压的平均值都小于第三预设值时，判断并定位为所述母线电容的正端发生了直流接地故障；或者当所述第一电压的平均值和所述第二电压的平均值都大于第四预设值时，判断并定位为所述母线电容的负端发生了直流接地故障。8.如权利要求1所述的方法，还包括通过该控制器输出跳闸信号，以断开所述开关组。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述电压传感器为双路电压传感器。10.如权利要求2所述的方法，其中，所述数字编码为曼彻斯特编码。11.一种具有接地故障检测功能的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鹏，肖宏伟，甘鸿坚，应建平，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71