CN105790235A - 一种新型高铁牵引供电馈线选择性跳闸系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型的高铁牵引供电馈线选择性跳闸系统，高铁牵引供电系统均采用AT供电模式，利用IEC61850规约的GOOSE通信功能可实现装置间实时交互故障信息，将同一牵引供电臂的变电所、AT所、分区所的馈线保护装置和故障测距装置纳入一个GOOSE网络中。同一供电臂间所有馈线装置和故障测距装置在接触网故障发生后交互故障方向判断信息可实现变电站馈线保护的选择性跳闸，提高牵引供电的可靠性。并且本发明可实现馈线保护的选择性跳闸，减少非故障方向断路器的分合闸次数，提高断路器的使用寿命，改善牵引供电质量，具有广阔的应用前景。

Description

一种新型高铁牵引供电馈线选择性跳闸系统
技术领域
本发明属于电气化铁路牵引供电系统领域，尤其涉及一种新型的高铁全并联AT供电馈线选择性跳闸系统。
背景技术
常规高速铁路牵引供电系统一般采用全并联AT供电方式，变电所馈线断路器DL1和DL2的主保护均为阻抗保护，阻抗1段均配置为保护线路全长，AT所的并联断路器DL3-DL4及分区所的并联断路器DL5-DL6一般配置失压保护和检有压重合闸功能，和变电所馈线重合闸功能配合实现故障的隔离和供电模式的恢复。
常规变电站AT供电均按供电臂配置专用的故障测距系统，同一供电臂上的所有所均需配置故障测距装置，变电所的装置为A机，AT所、分区所的装置为B机，所有测距装置通过测距专用通信通道相连传递故障实时信息，测距装置间需采用对时同步方案。变电所的A机带保护自启动功能，接触网故障后A机能保护自启动发出启动信号给B机，B机再将启动时刻的交流数据传回A机，A机汇集所有数据判断出故障类型(TR故障、FR故障或TF故障)、故障公里数据和故障线路方向(上行或下行故障)。
当变电所到分区所上行接触网发生短路故障时，常规保护配合模式如下：
1)变电所馈线断路器DL1和DL2的阻抗1段保护以0.1秒延时动作跳闸；
2)DL1和DL2跳闸后AT所的DL3-DL4及分区所的DL5-DL6失压保护以0.1秒延时动作跳闸，断开DL3-DL6，解除全并联AT模式，变为直接供电模式；
3)DL1和DL2跳闸后经2秒重合闸延时重合；
4)若接触网为瞬时性故障则DL1和DL2会重合成功，DL3经3秒延时(从失压保护动作开始计时，DL3-DL6下同)后检上行有压重合，DL5经4秒延时后检上行有压重合，DL4经3秒延时后检下行有压重合，DL6经4秒延时后检下行有压重合，整个供电系统经4秒后恢复正常全并联AT供电方式；
5)若接触网为永久性故障则DL2会重合成功，DL1重合后阻抗1段保护再次以0.1秒延时动作跳闸(相对起始故障发生时刻为2.3秒左右)，DL3经3秒延时后检上行无压不重合，DL5经4秒延时后检上行无压不重合，DL4经3秒延时后检下行有压重合，DL6经4秒延时后检下行有压重合，整个供电系统经4秒后变为下行单线AT供电方式，D1、D3和D4断开隔离故障。
在上述保护配合模式中未发生故障的线路断路器也经过了一次跳闸和重合闸过程，影响线路行车和断路器使用寿命。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种新型高铁牵引供电馈线选择性跳闸系统。利用IEC61850规约通过GOOSE通信可实现装置间的信息交换的功能，将同一牵引供电臂的变电所、AT所、分区所所有馈线保护装置和故障测距装置纳入一个GOOSE网络中，当接触网发生故障时故障测距装置判断出故障方向后选择性闭锁非故障方向的馈线保护实现馈线的选择性跳闸。
本跳闸系统实施过程如下：
1、保护装置和故障测距装置采用IEC61850规约通信，将同一牵引供电臂的变电所、AT所、分区所所有馈线保护装置和故障测距装置纳入一个GOOSE网络中；
2、变电所故障测距装置在接触网故障时能在馈线保护跳闸前快速和正确地判断出故障方向，给出故障方向GOOSE信息；
3、变电所非故障方向馈线接收到测距装置的故障方向GOOSE信息后闭锁主保护0.2秒，故障方向馈线主保护正常动作，AT所和分区所故障方向馈线被联跳，这样非故障方向馈线因故障被隔离不再会跳闸。
上述技术方案的进一步特征在于，当接触网发生故障时：变电所故障测距装置保护启动一段延时(如：50ms)后判断为线路故障，同时发送启动报文给AT所、分区所的故障测距装置，GOOSE通信网络传输延时不大于4ms。并接收AT所、分区所的故障测距装置启动时刻采集的交流量；判断出故障类型并给出故障方向GOOSE信息；变电所、AT所、分区所的故障测距装置任务处理延时不大于4ms；自变电所故障测距装置保护启动，到判断出故障方向的时间不大于70ms。
故障方向GOOSE信息实时联跳AT所和分区所故障方向馈线保护装置，并闭锁非故障方向的馈线保护装置0.2s；
故障方向的馈线保护装置在故障发生0.1秒后正常跳闸；
故障方向的馈线保护装置经2秒重合闸延时后重合；
若接触网为瞬时性故障：则故障方向的馈线保护装置重合成功，AT所故障方向馈线保护装置经3秒延时后检故障方向有压重合，分区所故障方向馈线保护装置经4秒延时后检故障方向有压重合；供电系统经4秒后恢复全并联AT供电方式；
若接触网为永久性故障：则故障方向的馈线保护装置重合后再次以0.1秒延时动作跳闸，AT所故障方向馈线保护装置经3秒延时后检故障方向无压不重合，分区所故障方向馈线保护装置经4秒延时后检故障方向无压不重合；供电系统变为非故障方向单线AT供电方式，变电所、AT所、分区所故障方向的馈线保护装置断开，隔离故障。
本发明具有以下有益效果：本发明的跳闸系统利用IEC61850规约的GOOSE通信功能，可实现装置间实时交互故障信息，同一供电臂间所有馈线装置和故障测距装置在接触网故障发生后交互故障方向判断信息可实现变电站馈线保护的选择性跳闸，提高牵引供电的可靠性。本发明可实现馈线保护的选择性跳闸，减少非故障方向断路器的分合闸次数，提高断路器的使用寿命，改善牵引供电质量。具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例的牵引供电系统全并联AT供电模式图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
采用IEC61850规约通过GOOSE通信可实现装置间的信息交换，新跳闸系统将同一牵引供电臂的变电所、AT所、分区所所有馈线保护装置和故障测距装置纳入一个GOOSE网络中，该GOOSE网络可替代常规模式的专用测距通道，可用GOOSE网络快速传递故障信息，下面以接触网发生上行故障时测距装置和馈线保护装置间配合来说明新跳闸系统的配合过程，如图1所示：
1)在接触网发生故障时变电所测距装置A机保护启动50ms(延时可设置)后判断为线路故障，给B机发送启动报文，GOOSE通信网络传输延时不大于4ms，B机接收到启动报文后将启动时刻采集的交流量发给A机，A机从发出启动报文到接收到B机数据给出故障测距信息过程不大于20ms时间(A/B机任务处理延时不大于4ms)，即测距装置从保护启动到判断出故障方向时间不大于50+20＝70ms，测距装置判断为上行故障给出上行馈线故障GOOSE信息(若判断为下行故障则给出下行馈线故障GOOSE信息)；
2)测距装置给出的上行馈线故障GOOSE信息实时联跳AT所和分区所的上行断路器DL3和DL5，并闭锁下行断路器DL2的阻抗1段0.2s(如果是下行故障则测距装置给出下行馈线故障GOOSE信息、联跳AT所和分区所的下行断路器DL4和DL6，并闭锁上行断路器DL1的阻抗1段0.2s)。
3)因馈线阻抗1段的动作时限为0.1秒，DL1在故障发生0.1秒后正常跳闸；DL2在故障发生70ms时接收到测距装置发出的上行馈线故障GOOSE信息，DL2的阻抗1段保护被闭锁200ms，同时因DL3和DL5被联跳，接触网上行故障区域被隔离，DL2阻抗1段保护在启动70ms后返回不再会动作，此时的牵引供电模式转换为下行单线AT供电方式。
4)DL1经2秒重合闸延时后重合；
5)若接触网为瞬时性故障则DL1重合成功，DL3经3秒延时后检上行有压重合，DL5经4秒延时后检上行有压重合，整个供电系统经4秒后恢复正常全并联AT供电方式；
6)若接触网为永久性故障则DL1重合后阻抗1段保护再次以0.1秒延时动作跳闸(相对起始故障发生时刻为2.3秒左右)，DL3经3秒延时后检上行无压不重合，DL5经4秒延时后检上行无压不重合，整个供电系统变为下行单线AT供电方式，DL1、DL3和DL5断开隔离故障。
比较常规跳闸模式和新的跳闸模式，可以看出本发明的跳闸系统可实现馈线保护的选择性跳闸，减少非故障方向断路器的分合闸次数，提高断路器的使用寿命，改善牵引供电质量。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型高铁牵引供电馈线选择性跳闸系统，其特征在于：将同一牵引供电臂的变电所、AT所、分区所的馈线保护装置和故障测距装置纳入一个GOOSE网络中；
变电所故障测距装置在接触网故障时，在馈线保护跳闸前判断出故障方向，给出故障方向GOOSE信息；
变电所非故障方向的馈线保护装置接收到所述故障方向GOOSE信息后闭锁主保护0.2秒，故障方向馈线保护装置主保护正常动作，则AT所和分区所故障方向馈线保护装置被联跳。
2.根据权利要求1所述的跳闸系统，其特征在于：变电所、AT所、分区所的馈线保护装置和故障测距装置采用IEC61850规约通信。
3.根据权利要求1或2所述的跳闸系统，其特征在于，当接触网发生故障时：
1)变电所故障测距装置保护启动一段延时后判断为线路故障，同时发送启动报文给AT所、分区所的故障测距装置，并接收AT所、分区所的故障测距装置启动时刻采集的交流量；判断出故障类型并给出故障方向GOOSE信息；
2)故障方向GOOSE信息实时联跳AT所和分区所故障方向馈线保护装置，并闭锁变电站非故障方向的馈线保护装置0.2s；
3)变电站故障方向的馈线保护装置在故障发生0.1秒后正常跳闸；
4)变电站故障方向的馈线保护装置经2秒重合闸延时后重合；
5)若接触网为瞬时性故障：则故障方向的馈线保护装置重合成功，AT所故障方向馈线保护装置经3秒延时后检故障方向有压重合，分区所故障方向馈线保护装置经4秒延时后检故障方向有压重合；供电系统经4秒后恢复全并联AT供电方式；
6)若接触网为永久性故障：则故障方向的馈线保护装置重合后再次以0.1秒延时动作跳闸，AT所故障方向馈线保护装置经3秒延时后检故障方向无压不重合，分区所故障方向馈线保护装置经4秒延时后检故障方向无压不重合；供电系统变为非故障方向单线AT供电方式，变电所、AT所、分区所故障方向的馈线保护装置断开，隔离故障。
4.根据权利要求3所述的跳闸系统，其特征在于：变电所故障测距装置保护启动一段延时为50ms。
5.根据权利要求3所述的跳闸系统，其特征在于：GOOSE通信网络传输延时不大于4ms。
6.根据权利要求3所述的跳闸系统，其特征在于：变电所、AT所、分区所的故障测距装置任务处理延时不大于4ms；自变电所故障测距装置保护启动，到判断出故障方向的时间不大于70ms。
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