[发明专利]一种牵引系统主回路接地故障诊断方法及系统

权利要求书

1.一种牵引系统主回路接地故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取与中间直流环节电压有关的可测变量，将所述可测变量进行分组，选取每组可测变量对应的历史正常数据组成相应组数的数据矩阵，综合所有所述数据矩阵建立残差发生器；

S2：将所述历史正常数据作为所述残差发生器的输入，计算所述历史正常数据的残差信号，然后根据所述残差信号计算所述历史正常数据的残差信号统计量，并根据所述残差信号统计量设定控制限；

S3：获取所述每组可测变量对应的实时数据，将所述实时数据作为所述残差发生器的输入，计算所述实时数据的残差信号，然后根据所述实时数据的残差信号计算所述实时数据的残差信号统计量，将所述实时数据的残差信号统计量与所述控制限进行比较，当所述实时数据的残差信号统计量超过所述控制限时，视为发生接地故障；反之，视为正常运行。

2.根据权利要求1所述的牵引系统主回路接地故障诊断方法，其特征在于，当判断为发生接地故障时，所述方法还包括：

S4：选取每组可测变量对应的历史故障数据，将所述历史故障数据作为所述残差发生器的输入，计算所述历史故障数据残差信号，根据所述历史故障数据残差信号设定残差方向，并建立残差方向库；

S5：将实时数据的残差信号与所述残差方向库中的每一个残差方向进行比较，确定故障类型。

3.根据权利要求2所述的牵引系统主回路接地故障诊断方法，其特征在于，所述S4中，根据所述历史故障数据残差信号设定残差方向，包括以下步骤：

S41：根据所述历史故障数据与所述历史故障残差信号建立故障残差矩阵；

S42：对所述故障残差矩阵进行奇异分解，得到对应故障类型的特征向量集，将所述特征向量集中第一个特征向量所在方向设为相应故障的残差方向。

4.根据权利要求2所述的牵引系统主回路接地故障诊断方法，其特征在于，

所述S5中，将实时数据的残差信号与所述残差方向库中的每一个残差方向进行比较，确定故障类型，包括以下步骤：

计算所述实时数据的残差信号与所述残差方向库中每一个残差方向之间的夹角，选取得到的最小夹角对应的残差方向，该残差方向对应的故障判定为接地故障类型。

5.根据权利要求3或4所述的牵引系统主回路接地故障诊断方法，其特征在于，所述S1中所述可测变量包括中间直流环节的电压、网侧电压、整流器输入电流和网侧电流，其中，所述中间直流环节的电压、所述网侧电压为电压变量；所述整流器输入电流、所述网侧电流为电流变量。

6.根据权利要求5所述的牵引系统主回路接地故障诊断方法，其特征在于，所述S1具体包括以下步骤：

S11：获取可测变量为中间直流环节的电压变量、网侧电压变量、整流器输入电流和网侧电流变量，选取对应每一个变量的历史正常数据，将所有电压变量的历史正常数据划分为第一数据集，将所有电流变量的历史正常数据划分为第二数据集；

S12：计算所述第一数据集的第一协方差矩阵、所述第二数据集的第二协方差矩阵、以及所述第一数据集和所述第二数据集之间的互协方差矩阵，并根据所述第一协方差矩阵、所述第二协方差矩阵以及所述互协方差矩阵建立所述第一数据集和所述第二数据集之间的相关矩阵；

S13：根据所述相关矩阵建立残差发生器，所述残差发生器的计算公式为：

式中，表示第一数据集，表示第二数据集，T表示相关矩阵的转置算子，Σ表示将所述相关矩阵进行奇异分解后得到的对角矩阵，L和J都表示典型相关向量，其中，Γ表示所述相关矩阵的左奇异向量，R表示所述相关矩阵的右奇异向量，表示所述第二相关矩阵的负2分之1次方，表示所述第一相关矩阵的负2分之1次方。

7.根据权利要求3或4所述的牵引系统主回路接地故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21：根据所述残差发生器建立残差信号统计量为：

式中，表示相应残差信号的协方差矩阵的逆矩阵；

S22：计算历史正常数据的残差信号统计量，然后采用蒙特卡罗方法计算所述残差信号统计量对应的阈值确定控制限。

8.一种牵引系统主回路接地故障诊断系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7任一所述方法的步骤。