CN102253308B - 依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法 - Google Patents

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Abstract

一种依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，在每个支路的电源侧，装设能监测定子三相电压及能监测定子支路是否与供电电源断开的继电保护装置，监测三相主频电压的正序电压、负序电压及该支路与供电电源的连接状态；当所述支路中负序电压幅值与正序电压幅值之比大于整定值，同时负序电压幅值大于测量系统最大绝对误差，并且所述支路与供电电源断开时，判定该支路发生了不对称短路故障，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，根据故障支路中的负序电压特征迅速判断，发出告警信号并控制列车制动，确保安全运行。

Description

依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法
技术领域
本发明涉及一种磁浮列车牵引供电系统中，依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法。
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两点接地故障时，若经由上述方法断开该故障支路的电源，列车可能继续由其他定子支路牵引前进。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
本发明的目的是为磁浮列车牵引供电系统，提供一种依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，在故障支路从电源侧断开后，能够继续监测支路上发生的不对称短路故障，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依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，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；
在每个所述支路的电源侧装设继电保护装置，来监测三相主频电压的正序电压                                                
Figure 436267DEST_PATH_IMAGE001
、负序电压，以及该支路与供电电源的连接状态；
当所述支路中负序电压幅值
Figure 466540DEST_PATH_IMAGE003
与正序电压幅值之比大于整定值，同时负序电压幅值大于测量系统最大绝对误差，并且所述支路与供电电源断开时，判定该支路发生了不对称短路故障，并发出告警信号。
负序电压幅值
Figure 87325DEST_PATH_IMAGE005
与正序电压幅值
Figure 155775DEST_PATH_IMAGE004
之比大于整定值，同时负序电压幅值
Figure 294633DEST_PATH_IMAGE005
大于测量系统最大绝对误差的判据是:以下两个不等式同时成立
Figure 2011101099595100002DEST_PATH_IMAGE006
式中，
Figure 2011101099595100002DEST_PATH_IMAGE008
为预先整定的不平衡系数，为测量系统中的最大绝对误差电压。
整定值
Figure 926099DEST_PATH_IMAGE008
的范围为
Figure 2011101099595100002DEST_PATH_IMAGE010
，测量系统最大绝对误差
Figure 173541DEST_PATH_IMAGE009
可通过以下方式获取：在正常运行情况下，测量并计算三相主频电压的负序电压，将其设定为
Figure 978686DEST_PATH_IMAGE009
。
与现有技术相比，本发明所述依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，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，不需要测量中性点侧电流，仅监测故障支路中产生的电压特征：负序电压较大，可迅速判断该定子段存在不对称短路故障。
在发生不对称短路故障时，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是本发明所述依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法中继电保护装置的安装示意图；
图2是本发明所述依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法中进行故障判断的逻辑框图。
具体实施方式
本发明所述依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，尤其适用于磁浮列车牵引供电系统中，对其感应电机的长定子线圈发生的不对称短路故障的确定。
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。
配合参见图1、图2所示，首先如图1所示，在被保护支路三相绕组的长定子电源侧设置继电保护装置1，其模拟量采集模块通过三相电压互感器2分别连接三相绕组的电源侧；继电保护装置1的开关量采集模块通过导线与电源侧开关的辅助接点连接；之后，根据图2所示的逻辑框图判断已断开支路是否发生不对称短路故障。A、B、C三相绕组的故障监测的过程相同，文中将以A相绕组发生多点接地故障为例进行说明。
即是说，当所述支路与供电电源断开时，若同时满足所述支路中负序电压幅值
Figure 738086DEST_PATH_IMAGE003
与正序电压幅值
Figure 577866DEST_PATH_IMAGE004
之比大于预先整定的不平衡系数k（
Figure 996210DEST_PATH_IMAGE010
），并且，负序电压幅值
Figure 554230DEST_PATH_IMAGE003
大于测量系统最大绝对误差，判定该支路发生了不对称短路故障，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1测量长定子的电源侧主频电压的正序电压
Figure 292565DEST_PATH_IMAGE001
、负序电压
Figure 570224DEST_PATH_IMAGE002
，取整定值
Figure 349962DEST_PATH_IMAGE011
；开关量采集模块通过开关的辅助接点判断电源侧开关开闭状态。在电源侧开关断开情况下，若无列车经过该定子段，三相电压为零，其正序、负序电压同时为零，即：，
Figure 869805DEST_PATH_IMAGE009
为测量系统中的最大绝对误差电压，不满足故障判据。
在电源侧开关断开情况下，若有列车经过，列车将在三相定子中感应出三相幅值相同，相角相差120°的主频感应电势。此时，若该定子段只有一点接地，则在三相对地电压中有零序电压，但无负序电压，即负序电压为零，即：
Figure 684177DEST_PATH_IMAGE012
，同样不满足故障判据。
作为本发明所述方法具体监测的故障情况，在电源侧开关断开时，若出现A相定子的首端与末端同时接地，则测量的AB相间电压
Figure 444322DEST_PATH_IMAGE013
、CA相间电压
Figure 2011101099595100002DEST_PATH_IMAGE014
将不能正确包含A相的感应电势，其幅值将大大减小；但BC相间电压变化很小，若忽略地线压降，
Figure 2011101099595100002DEST_PATH_IMAGE016
 ，由此可以得到
Figure 536355DEST_PATH_IMAGE017
，据此可以判断该定子段发生了不对称短路故障。
综上所述，本发明所述依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，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，不需要测量中性点侧电流，仅监测故障支路中产生的电压特征：负序电压较大，可迅速判断该定子段存在不对称短路故障。
在发生不对称短路故障时，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)

1.一种依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，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，其特征在于，所述监测方法是
在每个所述支路的电源侧装设继电保护装置，来监测三相主频电压的正序电压                                                
Figure 718527DEST_PATH_IMAGE001
、负序电压，以及该支路与供电电源的连接状态；
当所述支路中负序电压幅值
Figure 528538DEST_PATH_IMAGE003
与正序电压幅值
Figure 265549DEST_PATH_IMAGE004
之比大于预先整定的不平衡系数k，同时负序电压幅值
Figure 788935DEST_PATH_IMAGE003
大于测量系统最大绝对误差
Figure 31828DEST_PATH_IMAGE005
，并且所述支路与供电电源断开时，判定该支路发生了不对称短路故障，并发出告警信号。
2.如权利要求1所述依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，其特征在于，预先整定的不平衡系数k的范围为0<k<1。
3.如权利要求1所述依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法，其特征在于，测量系统最大绝对误差
Figure 273454DEST_PATH_IMAGE005
可通过以下方式获取：在正常运行情况下，测量并计算三相主频电压的负序电压，将其设定为
Figure 548577DEST_PATH_IMAGE005
。
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