地铁牵引供电PWM整流器智能维护技术

作者：时间：2012-08-22来源：网络收藏

图3(a)中所示为既有的di／dt+△I保护对中近端非金属性短路电流的切除过程。图中t1时中近端短路，t2时装置封锁驱动脉冲后，跳开进线柜，在此情况下，由于PWM整流器交流电抗器的存在，短路电流将受到抑制，有可能导致保护失效。由于di／dt+△I保护中对中近端短路保护主要依靠电流增量△I保护，受抑制的短路电流幅值将导致既有保护配置应用于PWM整流器时无法可靠辨识短路电流。在di／dt+△I保护中，基于电流峰值引入Imax保护从而抑制直流进线柜跳闸可以解决这个问题，形成di／dt+Imax+△I保护，如图3(b)所示。图中t2处Imax保护抑制进线跳闸，因而此后短路电流继续增大，从而在t4处△I保护可靠动作，经由电流的辨识完成保护动作。
显然，经由Imax保护的引入，通过抑制进线柜的跳闸能够消除PWM整流器交流侧电感对其短路电流的抑制作用，增强了保护针对装置直流侧中近端非金属性短路电流的鲁棒性。

3 基于虚拟仪器的PWM整流器监控技术
基于分层、多任务的配置构架，课题组设计了PWM整流器的智能故障诊断及监控系统。在系统中，总体功能分成了检测、通讯管理、人机界面维护以及诊断等基本功能。在整个牵引变电所内的综合监控系统中，由功能级的划分不难看出本系统主要涉及的均为间隔层功能。PWM整流器的控制系统配置了完善的检测、调理、分析和诊断单元，并提供了对工业以太网的支持，为基于高速采集、实时传输和数据分析虚拟仪器技术的应用提供了可能。此外，基于PWM整流器固有的故障特征，通过对其电压和电流故障的辨识也能够实现实时故障元件定位，大大缩短故障后的系统停电维修时间。在监控系统中，数据采集结点负责PWM整流器交直流侧电压和电流特征的采集及传输工作，上层监控微机负责工业以太网的通讯管理、运行人机交互界面以及执行基本的诊断功能。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/176409.htm

课题组采用工业以太网通讯技术结合VC++语言编制了虚拟示波器软件，具有数据波形实时显示、故障波形的捕获存储等功能。图4中给出了装置运行现场经由虚拟示波器记录的典型故障波形。

4 结论
面向PWM整流器在地铁牵引供电过程中存在的维护需求，文中围绕其关键元器件的老化损伤预测方法、中近端非金属性短路电流的可靠辨识及保护方法以及基于高速检测和工业以太网的综合监控技术等方面进行了研究分析与介绍。在关键元器件的老化损伤预测方法方面，文中依据PWM整流器预充电过程中的等效数学模型以及电解电容器的参数拟合关系给出了PWM整流器直流侧支撑电容器的离散化拟合迭代公式，并基于Miner准则给出了其老化损伤的评价方法；在中近端非金属性短路电流的可靠辨识及保护方面，本文在传统di／dt+保护中引入电流峰值辨识方法，实现了短路电流的可靠辨识；在PWM整流器的综合监控方面，文中介绍了基于以太网和数据采集节点的分布式综合监控系统，并给出了现场的实际故障录波结果，验证了监控系统功能的有效性。