CN102243287B - 磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，在每个定子支路的电源侧开关站上装设能识别定子支路是否与供电电源断开并具有通信能力的继电保护装置；还在每个定子支路的星形点侧装设能监测三相电流并具有通信能力的另一继电保护装置；当支路的任意一相电流超过整定值而处于过流状态，并且该支路与供电电源断开时，判定该支路发生了多点接地故障，并发出告警信号。本发明可以用于高速磁浮交通系统中，即使在某支路因故障而与供电电源断开之后，也可以在磁浮列车经过故障定子线圈时，利用列车在定子中产生的感应电流，迅速判断该支路是否存在多点接地故障，发出告警信号并控制列车制动，确保安全运行。

Description

磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法
技术领域
本发明涉及一种磁浮列车牵引供电系统中，确定感应电机定子线圈发生多点接地故障的监测方法。
背景技术
磁浮轨道线路的牵引供电系统，一般由具有路段电缆的辐射形电网构成，上面连接有多个支路，每个支路与配属于磁浮轨道线路的某一段的长定子的一端相连接；长定子的另一端连接到标准电位。为了激活某一段磁浮轨道线路，将相应的支路通过开关站与路段电缆接通。
在出现接地故障时，现有一种确定磁浮轨道线路上接地方向的方法，将在被监测支路的开关站上探测到由加在该支路上的相电压得出的零电压，以及由相应的相电流得出的零电流。根据该零电压和零电流通过产生一个故障方向信号可以查清接地方向。
现在还有一种辐射形电网中识别接地故障的方法，该方法借助于对支路进行监测的支路保护装置所给出的故障信号，由一个中央控制装置确定故障的位置，并将故障部分断开。
然而，上述方法仅在有电源供电的情况下，用于判断故障位置并断开故障路段或支路。而当故障支路从电源侧断开后，上述方法不再监测故障支路对行驶中的列车的影响。计及目前磁浮列车由多路定子支路牵引，当某一定子支路出现多点接地故障时，若经由上述方法断开该故障支路的电源，列车可能继续由其它定子支路牵引前进。在此情况下，该故障定子将产生故障电流对列车制动，使列车受到一个横向力矩，影响列车安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，在故障支路从电源侧断开后，能够继续监测支路上发生的多点接地故障，保证列车安全运行。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，对磁浮列车牵引供电系统中多个定子线圈的支路分别监测，每个支路通过开关站与供电电源连接；所述监测方法包含：
在每个定子支路的电源侧的开关站上，装设具有通信能力的继电保护装置，来监测并识别该定子支路与供电电源的连接状态； 
还在每个定子支路的星形点侧，装设具有通信能力的另一继电保护装置，来监测星形点侧三相绕组的相电流；
继电保护装置之间通过通信网络交换信息；
当所述支路与供电电源断开，并且监测到所述支路的任意一相电流超过整定值而处于过流状态，判定该支路发生了多点接地故障，发出告警信号。
记所述星形点侧的继电保护装置监测的定子支路的三相主频相电流幅值分别为                                                
Figure 2011101100037100002DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 2011101100037100002DEST_PATH_IMAGE003
；
对该支路的任意一相电流超过整定值而处于过流状态的判据是：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；式中，为
Figure 420482DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 260262DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 803239DEST_PATH_IMAGE003
中任意一相电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为整定值。
所述整定值
Figure 2011101100037100002DEST_PATH_IMAGE007
根据所述支路的三相绕组的对地电容、所述支路在正常情况下供电主频率
Figure 2011101100037100002DEST_PATH_IMAGE009
，列车运行在定子上产生的空载电势E，及设定的可靠系数计算得到，该整定值为
Figure 2011101100037100002DEST_PATH_IMAGE011
。
可靠系数
Figure 846413DEST_PATH_IMAGE010
的取值为：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
。
或者，所述整定值
Figure 765827DEST_PATH_IMAGE007
根据所述支路的三相绕组的对地电容
Figure 23895DEST_PATH_IMAGE008
、所述支路在正常情况下供电主频率
Figure 737774DEST_PATH_IMAGE009
，所述支路供电电压的最大值计算得到，该整定值为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。
与现有技术相比，本发明所述磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，其优点在于：本发明可以用于高速磁浮交通系统中，即使在某支路因故障而与供电电源断开之后，也可以在磁浮列车运行并经过故障定子线圈时，利用列车在定子中产生的感应电流，迅速判断该支路是否存在多点接地故障。
在发生多点接地故障时，将发出告警信号，并通知为磁浮列车牵引供电的中央控制系统，中央控制系统在断开该支路的前提下，可以选择停止该故障路段上的列车运行以进行线路维修，或控制列车以较低速度行驶通过故障路段，保证列车的安全运行。
附图说明
图1是本发明所述磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法中继电保护装置的安装示意图；
图2是本发明所述磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法进行故障判断的逻辑框图。
具体实施方式
本发明所述磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，尤其适用于磁浮列车牵引供电系统中，对其感应电机的定子线圈发生的多点接地故障的确定。
微机继电保护装置是目前广泛采用的继电保护装置，它通常包含模拟量采集模块、开关量采集模块、中央处理单元、通信模块、人机界面模块等等。
配合参见图1、图2所示，首先如图1所示，在被保护支路的电源侧设置继电保护装置1，继电保护装置1的开关量输入模块通过导线连接到电源侧开关的辅助接点，以判断开关是否断开；在被保护支路的星形点侧设置继电保护装置2，其模拟量采集模块通过三个电流互感器3A、3B、3C分别与三相定子绕组星形点连接线相接；继电保护装置1与继电保护装置2同时连接到同一个通信网络，通过通信网络交换信息，如继电保护装置1将电源侧开关的开闭状态传给继电保护装置2；之后，继电保护装置2根据图2所示的逻辑框图判断已断开支路是否发生多点接地故障。A、B、C三相绕组的故障监测的过程相同，图1中以A相绕组及星形点发生接地故障为例进行说明。
即是说，当被保护支路的三相中任意一相电流大于定子电容电流的整定值，且该支路的开关处于断开状态时，判定该支路发生多点接地故障，此时将发出告警信号，并通知中央控制器对列车进行制动。
具体的，继电保护装置2测量三相主频相电流幅值，记为、
Figure 302933DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 851726DEST_PATH_IMAGE003
，继电保护装置1通过检测开关的辅助接点判断长定子是否与电源连接。当长定子与电源断开时，继电保护装置1通过通信网络通知继电保护装置2，告知长定子与电源断开。
当长定子与电源断开时，可能有以下三种情况：第一、若无列车经过该定子路段或该定子段无接地点，则三相电流为零。
第二、若有列车经过该定子路段并且该定子段只有一个接地点，则接地点将流过该定子支路的全部电流，即：
Figure 2011101100037100002DEST_PATH_IMAGE015
。可以在上式基础上，设定一可靠系数作为相电流的整定值
Figure 497690DEST_PATH_IMAGE011
，式中
Figure 827040DEST_PATH_IMAGE008
为所述支路的三相绕组的对地电容、
Figure 25940DEST_PATH_IMAGE009
为所述支路在正常情况下供电主频率，为列车运行在该定子上产生的空载电势。由于一点接地的那相电流最大不超过
Figure 491557DEST_PATH_IMAGE015
，还设定有可靠系数k（），故在一点接地时不会误发多点接地故障的告警信号。
在上述一点接地的情况下，当空载电势E难以获取时，还可以用所述支路供电电压的最大值
Figure 567146DEST_PATH_IMAGE013
替代空载电势E，此时不必再考虑可靠系数，整定值为
Figure 867940DEST_PATH_IMAGE014
。
第三、作为本发明所述方法具体监控的故障情况，若有列车经过该定子路段并且该定子段有多个接地点，且该多个接地点中至少有两个分布在任意一个电流互感器电路的两侧，如在电流互感器3A两侧，则该电流互感器一次侧会出现短路电流，其值会远远大于整定值
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；据此可以判定在该支路A相发生了多点接地故障，由继电保护装置2在判断发生多点接地故障后发出告警信号，并通过通信网络通知中央控制器对列车进行制动。
综上所述，本发明所述磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，可以用于高速磁浮交通系统中，即使在某支路因故障而与供电电源断开之后，也可以在磁浮列车运行并经过故障定子线圈时，根据故障支路中产生的相电流与定子电容电流的比较，迅速判断该支路是否存在多点接地故障。
在发生多点接地故障时，将发出告警信号，并通知为磁浮列车牵引供电的中央控制系统，中央控制系统在断开该支路的前提下，可以选择停止该故障路段上的列车运行以进行线路维修，或控制列车以较低速度行驶通过故障路段，保证列车的安全运行。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，对磁浮列车牵引供电系统中多个定子线圈的支路分别监测，每个定子线圈的支路通过开关站与供电电源连接，其特征在于，所述监测方法包含：
在每个定子线圈的支路的电源侧的开关站上，装设具有通信能力的继电保护装置（1），来监测并识别该定子线圈的支路与供电电源的连接状态； 
还在每个定子线圈的支路的星形点侧上，装设具有通信能力的另一继电保护装置（2），来监测星形点侧三相绕组的相电流；
继电保护装置（1、2）之间通过通信网络交换信息；
记星形点侧上装载的继电保护装置（2）监测的定子线圈的支路的三相主频相电流幅值分别为I A 、I B 、I C ；
当所述定子线圈的支路与供电电源断开，并且监测到所述定子线圈的支路的任意一相电流幅值I X 超过整定值I zd 而处于过流状态，即I X >I zd ，式中，I X 为I A 、I B 、I C 任意一相电流幅值，则判定该定子线圈的支路发生了多点接地故障，发出告警信号。
2.如权利要求1所述磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，其特征在于，整定值I zd 根据所述定子线圈的支路的三相绕组的对地电容C、所述定子线圈的支路在正常情况下供电主频率f、列车运行在定子上产生的空载电势E、及设定的可靠系数k计算得到，该整定值为I zd=k×2πfCE；其中，所述可靠系数k的取值为：1<k<10。
 
3.如权利要求1所述磁浮定子线圈发生多点接地故障的监测方法，其特征在于，整定值I zd根据所述定子线圈的支路的三相绕组的对地电容C、所述定子线圈的支路在正常情况下供电主频率f、所述定子线圈的支路的供电电压的最大值U计算得到，该整定值为I zd=2πfCU。
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