CN102963271B - 一种双线铁路末端并联牵引网分区段供电及状态测控方法 - Google Patents

一种双线铁路末端并联牵引网分区段供电及状态测控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双线铁路末端并联牵引网分区段供电及状态测控方法，以铁路的区间(10km左右)为单位，在区间分界处增设接触网电分段和开闭所；开闭所包括断路器及电流互感器、电压互感器和测控单元。断路器和与之串联的电流互感器跨接于接触网电分段两端，电分段串接在接触网中。本发明通过设置区间电分段和开闭所并引入运行状态判据，可以在牵引变电所或调度室让值班人员及时、准确地掌握牵引网上带电列车的运行状况；运用故障判据，可以及时、准确地发现、区分、隔离各种故障，保证无故障区间继续供电、运行，最大限度地减少停电范围，进一步提高牵引网供电的可靠性。装置投资较少，实施方便，即便于新线采用，也便于旧线改造。

Description

一种双线铁路末端并联牵引网分区段供电及状态测控方法
技术领域
本发明属于交流电气化铁路电力设备，尤其是双线铁路末端并联牵引网分区段供电及状态测控方法。
背景技术
电气化铁路的牵引供电系由牵引变电所和牵引网组成，牵引网由接触网(T)、轨道(R和地)组成。为了提高牵引网的供电能力，减少供电电压及能量损失又保持上下行接触网的相对独立性，通常在双线铁路牵引网末端即分区所将上、下行接触网(T)并联。但是，当上(下)行接触网(T)一处故障时将使牵引变电所上(下)行馈线和分区所跳闸，从而使上(下)行接触网各区间全部停电，这将影响无故障区间列车的正常供电与运行，降低供电可靠性。
如何及时、准确地发现、隔离并排除故障，最大限度地保证无故障区间的正常供电是保障铁路安全、良好运行的重要举措。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的以上不足，是提供一种双线铁路末端并联牵引网供电及状态测控方法，及时、准确地反映牵引网的运行状态，判断牵引网的故障类型和故障位置，并迅速隔离和排除故障，最大限度地缩小故障及影响范围，提高供电可靠性，更好地保障列车安全、正点运行。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种双线铁路末端并联牵引网分区段供电及状态测控方法，所述方法依据系统构成和关系是：以铁路的区间(10km左右)为单位，在区间分界处增设接触网(T)电分段(FD)和开闭所(KB)；开闭所(KB)包括断路器(DL)及电流互感器(LH)、电压互感器(YH)和测控单元；断路器(DL)和与之串联的电流互感器(LH)跨接于接触网(T)电分段(FD)两端，电分段(FD)串接在接触网中，能使列车不间断带电通过；电压互感器(YH)并接在接触网(T)上；电流互感器(LH)的测量端、电压互感器(YH)的测量端和断路器(DL)的控制端均与测控单元相连；测控单元通过数据同步采集与传输网络与牵引变电所或调度室连接。
本发明的工作原理是：
当开闭所(KB)的电压互感器(YH)测量的电压均在正常范围内时，若牵引网上某区间两端的开闭所(KB)的电流之差值(假设牵引变电所至分区所方向为电流正方向)不等于零，其他区间两端的开闭所(KB)的电流差值皆等于零，则判定该区间有带电列车运行，其他区间均无带电列车。同时，若该电流差值大于零，则判定该区间的带电列车处于牵引工况，若电流差值小于零时，则判定该区间带电列车处于再生(发电)工况。同理可以判断其他区间的带电列车运行状态；带电列车的具体位置可由同步采集的这两端开闭所(KB)的电压互感器(YH)测量的电压和电流互感器(LH)测量的电流经潮流计算获得。
当开闭所(KB)的电压互感器(YH)测量的电压低于正常值时，判定牵引网故障；标定流入各区间接触网(T)支路的故障潮流符号值为1，流出的故障潮流符号值为-1，空载潮流符号值为0；计算各区间接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值，分A、B和C 3种情形：
A、若某区间接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值的绝对值等于1，则判定该支路故障潮流符号值等于1的一端为接地故障，等于零的一端为断线故障：(1)、利用故障潮流符号值等于1的一端的开闭所(KB)的电压互感器(YH)和电流互感器(LH)同步同时测量的电压和短路电流计算短路电抗及其对应的故障位置；(2)、同时令该区间两端开闭所(KB)的断路器(DL)均分闸，其他区间保持正常供电。
B、若某区间接触网T支路的故障潮流符号值的和值的绝对值等于2，则判定该区间两端均为接地故障：(1)、根据这两端的开闭所(KB)中电流互感器LH测量的短路电流较大的一端的开闭所(KB)的电压互感器YH测量的电压和同步同时测量的所述较大的短路电流计算短路电抗及其对应的接地故障的位置；2)、同时令该区间两端的开闭所(KB)的断路器(DL)一同分闸，再重合，重合成功，恢复正常供电，重合失败，令这两端的开闭所(KB)的断路器(DL)再次分闸，其他区间保持正常供电。
C、若同时有多个区间接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值的绝对值大于或者等于1，称为复合故障，则判定上述区间内接触网(T)支路发生接地故障或一端接地一端断线故障，并参照A或者B分别进行操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明通过在双线铁路末端并联牵引网中设置区间接触网电分段和开闭所并引入状态判据，可以让变电所或调度室的值班人员及时了解和掌握牵引网中带电列车的(牵引或再生)运行工况和具体位置。
二、本发明通过在双线铁路末端并联牵引网中设置区间接触网电分段和开闭所并引入故障判据，可以及时、准确地发现、区分、隔离各种故障，增强了继电保护的选择性、速动性、灵敏性，同时保证无故障区间继续供电、运行，最大限度地减少停电范围，避免故障影响的扩大化，进一步提高牵引网供电的可靠性。
三、本发明可进一步与行车调度信息结合使用，增强牵引网运行方式与调度控制的互补性和灵活性。
四、相关装置投资较少，实施方便，即便于新线采用，也便于旧线改造。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明实施例的区间开闭所结构示意图；
图2是供电状态测控的数据同步采集与传输网络示意图；
图3是末端并联牵引网各区间及开闭所示意图。
具体实施方式
图1示出，本发明的一种具体实施方式为：在所示的铁路某区间(10km左右)两端是2个相邻的开闭所(KBi)和开闭所(KBj)，开闭所(KBi)包括断路器(DLi)及电流互感器(LHi)、电压互感器(YHi)和测控单元。断路器(DLi)和与之串联的电流互感器(LHi)跨接于接触网(T)电分段(FDi)两端，电分段(FDi)串接在接触网(T)中，能使列车不间断带电通过；电压互感器(YHi)并接在接触网(T)上；电流互感器(LHi)的测量端、电压互感器(YHi)的测量端和断路器(DLi)的控制端均与测控单元相连；测控单元通过数据同步采集与传输网络与牵引变电所或调度室连接。
图2示出为供电状态测控的数据同步采集与传输网络示意图，可以与远动系统结合运用，负责牵引变电所或控制室与各开闭所(KB)的实时信息交流。牵引变电所或控制室同步采集、识别判断牵引网的运行状态，下达控制命令，每个开闭所(KB)的测控单元负责接收控制命令和同步信息，采集和传送电流、电压数据及断路器的开关信息。
如图3示出是双线电气化铁路广泛采用的末端并联牵引网的区间和开闭所示意图。图中列车均由其两侧的接触网(T)供电，如上行区间1上的列车(L1)由其牵引变电所一侧的接触网(T)和由下行绕至上行的另一侧接触网(T)供电。
如图3中，各个开闭所(KB)的电压互感器(YH)测量的电压均在正常范围内，若牵引变电所上行馈线(等效于一个开闭所)的电流(IT10)与相邻的上行开闭所(KB11)的电流(IT11)之差值(假设牵引变电所至分区所方向为电流正方向)不等于零，其他两两相邻开闭所(KB)的电流差值皆等于零，由此判定有带电列车在上行区间1中运行，其他区间均无带电列车。同时，若上行区间1两端的电流差值大于零，则判定该区间的带电列车处于牵引工况，若电流差值小于零时，则判定该区间带电列车处于再生(发电)工况。带电列车的具体位置可由同步采集的两个相邻开闭所(牵引变电所和KB11)的电压互感器(YH)测量的电压和电流互感器(LH)测量的电流经潮流计算获得。
同理，可以判定上行和下行各个区间内有无带电列车、带电列车所处工况以及带电列车位置。
当开闭所(KB)的电压互感器(YH)测量的电压低于正常值时，判定牵引网故障；标定流入各区间接触网(T)支路的故障潮流符号值为1，流出的故障潮流符号值为-1，空载潮流符号值为0；计算各区间接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值。
如图3中，若开闭所(KB)电压互感器的测量电压降至正常值以下且上行牵引网区间2内接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值的绝对值等于1，其他区间内接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值的绝对值均为0，则判定区间2故障潮流符号值等于1的一端为接地故障，等于零的一端为断线故障：(1)利用潮流符号值等于1的一端的开闭所的电压互感器(YH)和电流互感器(LH)同步同时测量的电压和短路电流计算短路电抗及与该区间接触网(T)与钢轨回路总电抗的比值，用该比值乘以区间2的长度得出其接地和断线故障的具体位置；(2)同时令区间2两端开闭所(KB11、KB12)的断路器(DL)均分闸，其他区间保持正常供电。
如图3中，若开闭所(KB)电压互感器的测量电压降至正常值以下且上行牵引网区间2内接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值的绝对值等于2，则判定区间2两端均为接地故障：(1)根据这两端的开闭所中电流互感器(LH)测量的短路电流较大的一端的开闭所(KB)的电压互感器(YH)测量的电压和同步同时测量的(这个较大的)短路电流计算短路电抗及与该区间接触网(T)与钢轨回路总电抗的比值，用该比值乘以区间2的长度得出其接地故障的具体位置；(2)同时令区间2两端的开闭所(KB11、KB12)的断路器(DL)一同分闸，再重合，重合成功，恢复正常供电，重合失败，令这两个开闭所(KB11、KB12)的断路器(DL)再次分闸，其他区间保持正常供电。
同理，也可以对牵引网各区间中发生的复合故障进行判定、定位和隔离操作。

Claims (1)

1.一种双线铁路末端并联牵引网分区段供电及状态测控方法，所述方法依据系统构成和关系是：以铁路的区间为单位，在区间分界处增设接触网(T)电分段(FD)和开闭所(KB)；开闭所(KB)包括断路器(DL)及电流互感器(LH)、电压互感器(YH)和测控单元；断路器(DL)和与之串联的电流互感器(LH)跨接于接触网(T)电分段(FD)两端，电分段(FD)串接在接触网中，能使列车不间断带电通过；电压互感器(YH)并接在接触网(T)上；电流互感器(LH)的测量端、电压互感器(YH)的测量端和断路器(DL)的控制端均与测控单元相连；测控单元通过数据同步采集与传输网络与牵引变电所或调度室连接,其特征在于，包含如下处理手段：
开闭所(KB)的电压互感器(YH)测量的电压低于正常值时，判定牵引网故障；标定流入各区间的接触网(T)支路的故障潮流符号值为1，流出的故障潮流符号值为-1，空载潮流符号值为0；计算各区间的接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值，分A、B和C三种情形：
A、若某区间的接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值的绝对值等于1，则判定该支路故障潮流符号值等于1的一端为接地故障，等于零的一端为断线故障：(1)、利用故障潮流符号值等于1的一端的开闭所(KB)的电压互感器(YH)和电流互感器(LH)同步同时测量的电压和短路电流计算短路电抗及其对应的故障位置；(2)、同时令该区间两端开闭所(KB)的断路器(DL)均分闸，其他区间保持正常供电；
B、若某区间的接触网T支路的故障潮流符号值的和值的绝对值等于2，则判定该区间两端均为接地故障：(1)、根据这两端的开闭所(KB)中电流互感器(LH)测量的短路电流较大的一端的开闭所(KB)的电压互感器(YH)测量的电压和同步同时测量的所述较大的短路电流计算短路电抗及其对应的接地故障的位置；(2)、同时令该区间两端的开闭所(KB)的断路器(DL)一同分闸，再重合，重合成功，恢复正常供电，重合失败，令这两端的开闭所(KB)的断路器(DL)再次分闸，其他区间保持正常供电；
C、若同时有多个区间的接触网(T)支路的故障潮流符号值的和值的绝对值大于或者等于1,称为复合故障，则判定上述区间内接触网(T)支路发生接地故障或一端接地一端断线故障，并参照A或者B分别进行操作。
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