CN103625309A - 一种电气化铁道自动过分相系统及其自动过分相方法 - Google Patents

Abstract

一种电气化铁道自动过分相系统及其自动过分相方法，其系统包括：接触网一、二分别通过电分段一、二与中性段相连；接触网一在靠近电分段一处串入电流互感器一，电流互感器二和常开开关一串接后再并联于电分段一上，接触网二在靠近电分段二处串入电流互感器四，电流互感器三和常开开关二串接后再并联于电分段二上；电流互感器一处支柱上安装有受电弓探测仪一，电分段一处安装有受电弓探测仪二，电分段二处安装有受电弓探测仪三，电流互感器四处安装有受电弓探测仪四；电流互感器一、二、三、四，受电弓探测仪一、二、三、四，常开开关一、二均与控制单元连接。该系统结构简单、投资较少，便于实施，且能更完备、可靠地实现电气化铁道的自动过分相。

Description

一种电气化铁道自动过分相系统及其自动过分相方法

技术领域

本发明涉及一种电气化铁道自动过分相系统及其自动过分相方法。

背景技术

我国电气化铁道普遍采用单相工频交流制，为使电力系统三相负荷尽可能平衡，电气化铁道往往采用轮换相序、分相分区供电的方案。分相分区处的相邻供电区间用空气或绝缘子分割，形成绝缘电分相，简称电分相或分相。

为防止电力机车带电通过分相因燃弧而烧坏接触网悬挂部件，甚至导致相间短路等事故，列车过分相时，司机需进行一系列操作，完成过分相过程，俗称降弓过分相。随着列车速度的提升和过分相频繁，司机劳动强度大或者手动反应不及而无法完成，必须采用措施。

目前主要措施为采用自动过分相技术，如本发明人申报了“一种电气化铁道自检式自动过分相系统及其自动过分相方法”（申请号201310199444.8），其核心是利用接触网上靠近电分段处串入的电流互感器和电分段并联支路上的电流互感器输出的电流值的比较，判断出电力列车受流状况及该列车到达电分相的位置，通过常开开关进行接触网一和接触网二与中性段的闭合和断开，实现电力列车的自动过分相。但它仅适于在通过电分相之前保持受流的电力列车过分相情形，如电力列车在电分相之前没有受流，而在到达中性段时又需要受流，此时连接中性段的两个开关均处于断开状态，电流互感器无法检测到列车通过信号，导致列车通过整个中性段均无法受流，出现供电盲区，降低列车速度和通行能力。

发明内容

本发明的第一发明目的就是提供一种电气化铁道自动过分相系统，该系统可实现各种工况下的电力机车自动过分相，结构与控制简单，能更完备、更安全可靠地实现列车自动过分相。

本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案为，一种电气化铁道自动过分相系统，包括接触网一、接触网二、中性段，接触网一通过电分段一与中性段相连，接触网二通过电分段二与中性段相连，其特征在于：

所述的接触网一在靠近电分段一处串入电流互感器一，电流互感器二和常开开关一串接后再并联于电分段一上；

所述的接触网二在靠近电分段二处串入电流互感器四，电流互感器三和常开开关二串接后再并联于电分段二上；

所述的接触网一的电流互感器一处支柱上安装有受电弓探测仪一，电分段一处支柱上安装有受电弓探测仪二，电分段二处支柱上安装有受电弓探测仪三，接触网二的电流互感器四处支柱上安装有受电弓探测仪四；

电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三、电流互感器四的输出端，受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三、受电弓探测仪四的输出端以及常开开关一和常开开关二的控制端均与控制单元连接；同时远动装置也与控制单元相连接。

本发明的第二发明目的就是提供一种使用上述的电气化铁道自动过分相系统进行自动过分相的方法。

本发明实现其第二发明目的所采用的技术方案为，一种使上述的电气化铁道自动过分相系统进行自动过分相的方法，其步骤是：

A、电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三、电流互感器四将输出的电流值送控制单元；电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三或电流互感器四输出的电流值为零时，控制单元记其状态为0，输出的电流值大于零时，控制单元记其状态为1；

受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三、受电弓探测仪四的探测信号送控制单元；当受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三或受电弓探测仪四探测到受电弓经过时，控制单元记其状态为1，并保持；

B、当电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三、电流互感器四状态均为0，受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三、受电弓探测仪四的状态亦均为0时，控制单元判定没有电力列车驶入过分相区间，不进行任何操作；

C、当电流互感器一的状态为1且电流互感器二的状态为0，或受电弓探测仪一的状态为1且受电弓探测仪二的状态为0时，控制单元判定电力列车从接触网一方向驶过电流互感器一、即将经电分段一进入中性段，立刻控制常开开关一闭合，使中性段与接触网一接通，由接触网一向中性段供电；

随后，在常开开关一闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器一和电流互感器二的状态均为1且电流互感器三的状态为0，或受电弓探测仪二的状态为1时，控制单元则判定电力列车已驶过电分段一进入中性段，立刻控制常开开关一断开，并随即控制常开开关二闭合，此时中性段与接触网二接通，由接触网二向中性段供电；否则，控制单元则判定电力列车停在电流互感器一和电分段一之间，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关二闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器三状态为0且电流互感器四的状态为1，或受电弓探测仪三状态为1时，控制单元判定电力列车从中性段驶过电分段二，进入接触网二，立刻控制常开开关二断开；否则，控制单元判定电力列车停在中性段，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统；

最后，在常开开关二断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器四的状态为0，且受电弓探测仪四的状态为1时，控制单元判定电力列车驶离分相区，自动过分相结束；此时电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三、电流互感器四状态均为0，控制单元将受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三和受电弓探测仪四的状态由1归0，系统等待下一次自动过分相操作；否则，控制单元判定电力列车停在电分段二和电流互感器四之间，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统。

D、当电流互感器四的状态变为1且电流互感器三的状态为0，或受电弓探测仪四的状态为1且受电弓探测仪三的状态为0时，控制单元判定电力列车从接触网二方向驶过电流互感器四、即将经电分段二进入中性段，立刻控制常开开关二闭合，使中性段与接触网二接通，由接触网二向中性段供电；

随后，在常开开关二闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器三和电流互感器四的状态均为1且电流互感器二的状态为0，或受电弓探测仪三的状态为1时，控制单元则判定电力列车已驶过电分段二进入中性段，立刻控制常开开关二断开，并随即控制常开开关一闭合，此时中性段与接触网一接通，由接触网一向中性段供电；否则，控制单元则判定电力列车停在电流互感器四和电分段二之间，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关一闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二的状态为0且电流互感器一的状态保持为1，或受电弓探测仪二的状态为1时，控制单元判定电力列车从中性段驶过电分段一，进入接触网一，立刻控制常开开关一断开；否则，控制单元判定电力列车停在中性段，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统；

最后，在常开开关一断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器一的状态变为0，且受电弓探测仪一的状态为1时，控制单元判定电力列车驶离分相区，自动过分相结束，此时电流互感器一、电流互感器二、电流互感器二、电流互感器四的状态均为0，控制单元将受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三和受电弓探测仪四的状态从1归0，系统等待下一次自动过分相操作；否则，控制单元判定电力列车停在电分段一和电流互感器一之间，通过远动装置通知调度人员控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明利用接触网上靠近电分段处串入的电流互感器和电分段并联支路上的电流互感器输出的电流值的比较，即根据电力列车在各区段的受流状况判断该列车到达电分相的位置，作为补充，进一步利用支柱上安装的受电弓探测仪检测是否有受电弓通过探测点，在不受流的电力列车通过（电流互感器无法检测到电流）时，也能有效的闭合与断开，实现各种工况下电力列车均能自动过分相，更完备地实现电力列车的自动过分相。

二、本发明使用柱上电流互感器和受电弓探测仪，不使用地面位置信号感应装置，以避免该自动过分相系统与地面其他装置之间的干扰以及地面的人为损坏，且在电流互感器失效时，受电弓探测仪也能判断列车在分相区的位置，提高了系统可靠性，更好地保证了列车的安全、良好运行。

三、本发明通过控制单元可以判断电力列车是否停在分相区以及电力列车停在分相区的位置，及时通过远动装置通知调度控制系统，从而对电力列车调度或维修，能更好的保证列车运行的安全可靠。

四、本发明仅需在接触网和支柱上上增设少量的电流互感器、电压互感器、受电弓探测仪和常开开关，结构简单，投资较少，便于实施。

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是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的控制电路原理示意图。

图3是本发明实施例的自动过分相方法的流程示意图。

具体实施方式

实施例

图1、2示出，本发明的一种具体实施方式为，一种电气化铁道自动过分相系统，包括接触网一T1、接触网二T2、中性段T0，接触网一T1通过电分段一S1与中性段T0相连，接触网二T2通过电分段二S2与中性段T0相连，其中：

所述的接触网一T1在靠近电分段一S1处串入电流互感器一H1，电流互感器二H2和常开开关一K1串接后再并联于电分段一S1上；

所述的接触网二T2在靠近电分段二S2处串入电流互感器四H4，电流互感器三H3和常开开关二K2串接后再并联于电分段二S2上；

所述的接触网一T1的电流互感器一H1处支柱上安装有受电弓探测仪一V1，电分段一S1处支柱上安装有受电弓探测仪二V2，电分段二S2处支柱上安装有受电弓探测仪三V3，接触网二T2的电流互感器四H4处支柱上安装有受电弓探测仪四V4；

电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器三H3、电流互感器四H4的输出端，受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3、受电弓探测仪四V4的输出端以及常开开关一K1和常开开关二K2的控制端均与控制单元CU连接；同时远动装置YD也与控制单元CU相连接。

图1-3示出，使用上述的电气化铁道自动过分相系统进行列车自动过分相的方法，其作法是：

A、电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器三H3、电流互感器四H4将输出的电流值送控制单元CU；电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器三H3或电流互感器四H4输出的电流值为零时，控制单元CU记其状态为0，输出的电流值大于零时，控制单元CU记其状态为1；

受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3、受电弓探测仪四V4的探测信号送控制单元CU；当受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3或受电弓探测仪四V4探测到受电弓经过时，控制单元CU记其状态为1，并保持；

B、当电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器三H3、电流互感器四H4状态均为0，受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3、受电弓探测仪四V4的状态亦均为0时，控制单元CU判定没有电力列车驶入过分相区间，不进行任何操作；

C、当电流互感器一H1的状态为1且电流互感器二H2的状态为0，或受电弓探测仪一V1的状态为1且受电弓探测仪二V2的状态为0时，控制单元CU判定电力列车从接触网一T1方向驶过电流互感器一H1、即将经电分段一S1进入中性段T0，立刻控制常开开关一K1闭合，使中性段T0与接触网一T1接通，由接触网一T1向中性段T0供电；

随后，在常开开关一K1闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器一H1和电流互感器二H2的状态均为1且电流互感器三H3的状态为0，或受电弓探测仪二V2的状态为1时，控制单元CU则判定电力列车已驶过电分段一S1进入中性段T0，立刻控制常开开关一K1断开，并随即控制常开开关二K2闭合，此时中性段T0与接触网二T2接通，由接触网二T2向中性段T0供电；否则，控制单元CU则判定电力列车停在电流互感器一H1和电分段一S1之间，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关二K2闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器三H3状态为0且电流互感器四H4的状态为1，或受电弓探测仪三V3状态为1时，控制单元CU判定电力列车从中性段T0驶过电分段二S2，进入接触网二T2，立刻控制常开开关二K2断开；否则，控制单元CU判定电力列车停在中性段T0，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统；

最后，在常开开关二K2断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器四H4的状态为0，且受电弓探测仪四V4的状态为1时，控制单元CU判定电力列车驶离分相区，自动过分相结束；此时电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器三H3、电流互感器四H4状态均为0，控制单元CU将受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3和受电弓探测仪四V4的状态由1归0，系统等待下一次自动过分相操作；否则，控制单元CU判定电力列车停在电分段二S2和电流互感器四H4之间，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统。

D、当电流互感器四H4的状态变为1且电流互感器三H3的状态为0，或受电弓探测仪四V4的状态为1且受电弓探测仪三V3的状态为0时，控制单元CU判定电力列车从接触网二T2方向驶过电流互感器四H4、即将经电分段二S2进入中性段T0，立刻控制常开开关二K2闭合，使中性段T0与接触网二T2接通，由接触网二T2向中性段T0供电；

随后，在常开开关二K2闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器三H3和电流互感器四H4的状态均为1且电流互感器二H2的状态为0，或受电弓探测仪三V3的状态为1时，控制单元CU则判定电力列车已驶过电分段二S2进入中性段T0，立刻控制常开开关二K2断开，并随即控制常开开关一K1闭合，此时中性段T0与接触网一T1接通，由接触网一T1向中性段T0供电；否则，控制单元CU则判定电力列车停在电流互感器四H4和电分段二S2之间，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关一K1闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二H2的状态为0且电流互感器一H1的状态保持为1，或受电弓探测仪二V2的状态为1时，控制单元CU判定电力列车从中性段T0驶过电分段一S1，进入接触网一T1，立刻控制常开开关一K1断开；否则，控制单元CU判定电力列车停在中性段T0，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统；

最后，在常开开关一K1断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器一H1的状态变为0，且受电弓探测仪一V1的状态为1时，控制单元CU判定电力列车驶离分相区，自动过分相结束，此时电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器二H3、电流互感器四H4的状态均为0，控制单元CU将受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3和受电弓探测仪四V4的状态从1归0，系统等待下一次自动过分相操作；否则，控制单元CU判定电力列车停在电分段一S1和电流互感器一H1之间，通过远动装置YD通知调度人员控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统。

下表总结出了本例的自动过分相的方法中测控流程中的电流互感器一、二、三、四，受电弓探测仪一、二、三、四的值、与列车位置、常开开关一、二状态的对应关系。

表：电流互感器、受电弓探测仪的值、与列车位置、常开开关一、二状态的对应关系

本发明具体实施时，C、D两步中的设定时间间隔通常为所在线路上相邻两个列车的最小间隔时间。

实际上，由于中性段分布电容或感应电压的存在，无论采取哪种地面自动过分相方式，都存在开关切换和通过中性段的暂态电气过程，甚至造成牵引供电系统的过电压和过电流，影响设备安全运行。研究表明，在中性段上并接适当阻值的高压无感电阻器R是很好的解决方案(参见图1)。

为减少接触网分段，实施时电流互感器一H1和电流互感器四H4可选用钳式电流互感器，钳式电流互感器钳接于接触线上方的承力索上，利用承力索与接触线之间的分流关系输出接触线的电力列车电流。

Claims (2)

1.一种电气化铁道自动过分相系统，包括接触网一（T1）、接触网二（T2）、中性段（T0），接触网一（T1）通过电分段一（S1）与中性段（T0）相连，接触网二（T2）通过电分段二（S2）与中性段（T0）相连，其特征在于：

所述的接触网一（T1）在靠近电分段一（S1）处串入电流互感器一（H1），电流互感器二（H2）和常开开关一（K1）串接后再并联于电分段一（S1）上；

所述的接触网二（T2）在靠近电分段二（S2）处串入电流互感器四（H4），电流互感器三（H3）和常开开关二（K2）串接后再并联于电分段二（S2）上；

所述的接触网一（T1）的电流互感器一（H1）处支柱上安装有受电弓探测仪一（V1），电分段一（S1）处支柱上安装有受电弓探测仪二（V2），电分段二（S2）处支柱上安装有受电弓探测仪三（V3），接触网二（T2）的电流互感器四（H4）处支柱上安装有受电弓探测仪四（V4）；

电流互感器一（H1）、电流互感器二（H2）、电流互感器三（H3）、电流互感器四（H4）的输出端，受电弓探测仪一（V1）、受电弓探测仪二（V2）、受电弓探测仪三（V3）、受电弓探测仪四（V4）的输出端以及常开开关一（K1）和常开开关二（K2）的控制端均与控制单元（CU）连接；同时远动装置（YD）也与控制单元（CU）相连接。

2.一种使用权利要求1所述的电气化铁道自动过分相系统进行自动过分相的方法，其步骤是：

A、电流互感器一（H1）、电流互感器二（H2）、电流互感器三（H3）、电流互感器四（H4）将输出的电流值送控制单元（CU）；电流互感器一（H1）、电流互感器二（H2）、电流互感器三（H3）或电流互感器四（H4）输出的电流值为零时，控制单元（CU）记其状态为0，输出的电流值大于零时，控制单元（CU）记其状态为1；

受电弓探测仪一（V1）、受电弓探测仪二（V2）、受电弓探测仪三（V3）、受电弓探测仪四（V4）的探测信号送控制单元（CU）；当受电弓探测仪一（V1）、受电弓探测仪二（V2）、受电弓探测仪三（V3）或受电弓探测仪四（V4）探测到受电弓经过时，控制单元（CU）记其状态为1，并保持；

B、当电流互感器一（H1）、电流互感器二（H2）、电流互感器三（H3）、电流互感器四（H4）状态均为0，受电弓探测仪一（V1）、受电弓探测仪二（V2）、受电弓探测仪三（V3）、受电弓探测仪四（V4）的状态亦均为0时，控制单元（CU）判定没有电力列车驶入过分相区间，不进行任何操作；

C、当电流互感器一（H1）的状态为1且电流互感器二（H2）的状态为0，或受电弓探测仪一（V1）的状态为1且受电弓探测仪二（V2）的状态为0时，控制单元（CU）判定电力列车从接触网一（T1）方向驶过电流互感器一（H1）、即将经电分段一（S1）进入中性段（T0），立刻控制常开开关一（K1）闭合，使中性段（T0）与接触网一（T1）接通，由接触网一（T1）向中性段（T0）供电；

随后，在常开开关一（K1）闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器一（H1）和电流互感器二（H2）的状态均为1且电流互感器三（H3）的状态为0，或受电弓探测仪二（V2）的状态为1时，控制单元（CU）则判定电力列车已驶过电分段一（S1）进入中性段（T0），立刻控制常开开关一（K1）断开，并随即控制常开开关二（K2）闭合，此时中性段（T0）与接触网二（T2）接通，由接触网二（T2）向中性段（T0）供电；否则，控制单元（CU）则判定电力列车停在电流互感器一（H1）和电分段一（S1）之间，控制单元（CU）通过远动装置（YD）将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关二（K2）闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器三（H3）状态为0且电流互感器四（H4）的状态为1，或受电弓探测仪三（V3）状态为1时，控制单元（CU）判定电力列车从中性段（T0）驶过电分段二（S2），进入接触网二（T2），立刻控制常开开关二（K2）断开；否则，控制单元（CU）判定电力列车停在中性段（T0），控制单元（CU）通过远动装置（YD）将此信息传给调度控制系统；

最后，在常开开关二（K2）断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器四（H4）的状态为0，且受电弓探测仪四（V4）的状态为1时，控制单元（CU）判定电力列车驶离分相区，自动过分相结束，此时电流互感器一（H1）、电流互感器二（H2）、电流互感器三（H3）、电流互感器四（H4）状态均为0，控制单元（CU）将受电弓探测仪一（V1）、受电弓探测仪二（V2）、受电弓探测仪三（V3）和受电弓探测仪四（V4）的状态由1归0，系统等待下一次自动过分相操作；否则，控制单元（CU）判定电力列车停在电分段二（S2）和电流互感器四（H4）之间，控制单元（CU）通过远动装置（YD）将此信息传给调度控制系统；

D、当电流互感器四（H4）的状态变为1且电流互感器三（H3）的状态为0，或受电弓探测仪四（V4）的状态为1且受电弓探测仪三（V3）的状态为0时，控制单元（CU）判定电力列车从接触网二（T2）方向驶过电流互感器四（H4）、即将经电分段二（S2）进入中性段（T0），立刻控制常开开关二（K2）闭合，使中性段（T0）与接触网二（T2）接通，由接触网二（T2）向中性段（T0）供电；

随后，在常开开关二（K2）闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器三（H3）和电流互感器四（H4）的状态均为1且电流互感器二（H2）的状态为0，或受电弓探测仪三（V3）的状态为1时，控制单元（CU）则判定电力列车已驶过电分段二（S2）进入中性段（T0），立刻控制常开开关二（K2）断开，并随即控制常开开关一（K1）闭合，此时中性段（T0）与接触网一（T1）接通，由接触网一（T1）向中性段（T0）供电；否则，控制单元（CU）则判定电力列车停在电流互感器四（H4）和电分段二（S2）之间，控制单元（CU）通过远动装置（YD）将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关一（K1）闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二（H2）的状态为0且电流互感器一（H1）的状态保持为1，或受电弓探测仪二（V2）的状态为1时，控制单元（CU）判定电力列车从中性段（T0）驶过电分段一（S1），进入接触网一（T1），立刻控制常开开关一（K1）断开；否则，控制单元（CU）判定电力列车停在中性段（T0），控制单元（CU）通过远动装置（YD）将此信息传给调度控制系统；

最后，在常开开关一（K1）断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器一（H1）的状态变为0，且受电弓探测仪一（V1）的状态为1时，控制单元（CU）判定电力列车驶离分相区，自动过分相结束，此时电流互感器一（H1）、电流互感器二（H2）、电流互感器二（H3）、电流互感器四（H4）的状态均为0，控制单元（CU）将受电弓探测仪一（V1）、受电弓探测仪二（V2）、受电弓探测仪三（V3）和受电弓探测仪四（V4）的状态从1归0，系统等待下一次自动过分相操作；否则，控制单元（CU）判定电力列车停在电分段一（S1）和电流互感器一（H1）之间，通过远动装置（YD）通知调度人员控制单元（CU）通过远动装置（YD）将此信息传给调度控制系统。

Images