CN105034856B - 一种交流电气化铁路智能电分相装置 - Google Patents

一种交流电气化铁路智能电分相装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交流电气化铁路智能电分相装置,由连接第一供电臂和分相区的第一开关及与其并联的阻抗、连接分相区和第二供电臂的第二开关及与其并联的阻抗、检测第一开关电流和电压的传感器以及检测第二开关电流和电压的传感器等构成。该装置能够通过第一开关和第二开关两端的电压信息和流过第一开关和第二开关的电流信息自动识别列车受电弓的位置,并根据所识别的受电弓位置自动闭合或断开第一开关以及闭合或断开第二开关使得分相区获得或切断供电臂的电能。所述的开关及与其并联阻抗的电路结构可用降压变压器及其低压绕组两端连接开关的电路结构代替。该装置不必在轨道上安装列车位置检测机构,结构简单,使用和维护方便。

Description

一种交流电气化铁路智能电分相装置
技术领域
[0001]本发明涉及电气化铁路过分相技术领域,尤其涉及一种交流电气化铁路智能电分 相装置。
背景技术
[0002] 包括我国在内的许多国家电气化铁路接触网都采用分段换相取流的供电方式,相 邻两相供电接触网之间有一段无电的接触网,称为分相区或中性区。列车驶入和驶出分相 区时容易产生过电压现象,有时会危及列车运行安全;且在分相区运行时会影响列车的运 行速度。
[0003] 现有地面不断电自动过分相方案中,如“地面装置转换自动过分相方案”和“柱上 式自动过分相方案”,均采用真空开关投切机车负载电流,电流冲击很大,容易造成打火,机 车主线路短路、跳闸等缺点,另外对开关本身的工作性能和寿命影响较大。随着电力电子技 术的发展,目前电力电子器件在高压、大电流等应用场合的相关技术已十分成熟,地面过分 相装置中采用电子开关替代机械开关是一种发展趋势,而且电子开关具有投切时间精确、 寿命长等优点。
[0004]上述地面自动过分相方案中,目前均需要加装列车位置检测装置,如磁感应装置、 计轴器、轨道电路技术等。磁感应装置一般预埋装在轨道旁或者安装在专门加工的混凝土 轨枕上,需要定期养护,而且磁轨枕加工成本高,此外磁感应装置只适合应用于列车速度不 高于160km/h的线路。计轴器对列车位置信息检测准确,计轴器一般安装在钢轨上或者钢轨 内侧,计轴器检测装置包括室内外信息检测处理设备、传感器和信号传输线路,该装置对安 装和维护要求较高,否则易引起丢轴等故障。轨道电路技术只能反映一段轨道上列车“有” 或“无”,而且轨道电路工作不可靠,容易受到道渣、轨枕漏泄等因素影响,这己经不能满足 目前铁路发展的需求= 要实现地面自动过分相装置开关精确的投切等操作,控制器第一要 求是要有准确的机车受电弓位置信号,从而保证严格的开关动作时序。因此,加装的列车位 置检测装置必须要检测准确、工作可靠,否则会导致中性区失电、机车带电闯分相等事故, 影响牵引供电系统的安全和行车秩序。
发明内容
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种交流电气化铁路机车智能电分相装置,实 现列车不断电通过电分相区。该装置结构简单、使用电子开关投切时间控制精确、寿命长、 使用和维护方便;无需加装列车位置检测装置,智能电分相装置控制器通过获得并处理装 置中电压、电流传感器信息后自动准确识别列车的受电弓位置,保证精确地开关动作时序。 [0006] 本发明的技术方案如下:
[0007] —种交流电气化铁路智能电分相装置,所述智能电分相装置能够通过装置中第一 开关6和第二开关7两端的电压信息和流过第一开关6和第二开关7的电流信息自动识别列 车的受电弓11是否将进入分相区3、或己经进入分相区3、或己经离开分相区3,并根据所识 别的受电弓位置自动闭合或断开第一开关6以及闭合或断开第二开关7使得分相区3获得或 切断供电臂的电能。
[0008] 第一开关6中安装一个电流传感器后与第一阻抗4并联、第二开关7中安装一个电 流传感器后与第二阻抗5并联;第一开关6的一端连接到第一供电臂1上并在此节点上安装 一个电压传感器、第一开关6的另一端与第二开关7的一端共同连接到分相区3上并在此节 点上安装一个电压传感器、第二开关7的另一端连接到第二供电臂2上并在此节点上安装一 个电压传感器。
[0009] 所述的第一开关6及与其并联第一阻抗4的电路结构可以用第一变压器9及与其第 一低压绕组%两端连接的第一开关6的电路结构替换;所述的第二开关7及与其并联第二阻 抗5的电路结构可以用第二变压器10及与其第二低压绕组l〇b两端连接的第二开关7的电路 结构替换;替换后第一变压器9的第一高压绕组9a两端连接到第一阻抗4原来所在的位置并 起到第一阻抗4的作用,替换后第二变压器10的第二高压绕组l〇a两端连接到第二阻抗5原 来所在的位置并起到第二阻抗5的作用;所需的电流传感器及电压传感器既可以安装在第 一高压绕组9a侧和第二高压绕组10a侧的相关位置上,也可以安装在第一低压绕组9b侧和 第二低压绕组l〇b侧的相关位置上。
[0010] 本发明交流电气化铁路智能电分相装置的有益效果在于:
[0011] 1、本发明的交流电气化铁路智能电分相装置通过所识别的受电弓位置自动闭合 或断开第一开关以及闭合或断开第二开关使得分相区获得或切断供电臂的电能,使分相区 由第一供电臂供电平稳地切换到第二供电臂供电,这样列车从第一供电臂经分相区驶入第 二供电臂时,能够带电驶过分相区而不损失运行速度,同时列车从第一供电臂驶入分相区 时和从分相区驶入第二供电臂时都不产生过电压。
[0012] 2、与现有技术相比,本发明的交流电气化铁路机车智能电分相装置无需在轨道上 或轨道附近加装列车位置检测装置,也无需通过卫星定位等其他方式检测列车位置,避免 装置之间及人为的干扰,提高了系统的可靠性,更好地保证列车的安全、高速运行。
[0013] 3、采用变压器实现降压的现有电分相装置需要三台变压器,而本发明的交流电气 化铁路机车智能电分相装置仅需两台变压器,不仅能降低成本还能减小装置体积和设备占 地面积。
[0014] 4、与现有技术相比,本发明的交流电气化铁路智能电分相装置采用电子开关替代 现有的机械开关,其寿命长、控制投切时间精确,有效地避免列车过分相时的过电流、过电 压现象。
[0015] 5、本发明交流电气化铁路智能电分相装置通过降压变压器降低与低压绕组连接 的开关两端的电压幅值,使本发明开关采用较低电压等级的开关或者减少串联开关的个 数,成本降低,易于实施。
附图说明
[0016]图1为本发明实施例1的结构示意图。
[0017]图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0019] 实施例1
[0020]参见图1,本发明的交流电气化铁路机车智能电分相装置包括第一阻抗4、第二阻 抗5、第一开关6、第二开关7和控制器8;第一开关6中安装一个电流传感器后与第一阻抗4并 联、第二开关7中安装一个电流传感器后与第二阻抗5并联;第一开关6的一端连接到第一供 电臂1上并在此节点上安装一个电压传感器、第一开关6的另一端与第二开关7的一端共同 连接到分相区3上并在此节点上安装一个电压传感器、第二开关7的另一端连接到第二供电 臂2上并在此节点上安装一个电压传感器。
[0021]上述装置中所安装的电压、电流传感器和第一开关6、第二开关7的控制级均与控 制器8相连,控制器8获得并处理电压、电流传感器的信息后自动识别列车的受电弓11是否 将进入分相区3、或已经进入分相区3、或已经离开分相区3,并根据所识别的受电弓位置自 动闭合或断开第一开关6以及闭合或断开第二开关7使得分相区3获得或切断供电臂的电 能。
[0022] 实施例2
[0023]参见图2,本发明的交流电气化铁路机车智能电分相装置包括第一开关6、第二开 关7、控制器8、第一变压器9和第二变压器10;其中,所述第一变压器9包括第一高压绕组9a 和第一低压绕组9b,所述第二变压器10包括第二高压绕组l〇a和第二低压绕组10b,第一开 关6与第一低压绕组9b两端连接,第二开关7与第二低压绕组10b两端连接;第一高压绕组9a 分别与第一供电臂1和分相区3连接,第二高压绕组10a分别与第二供电臂2和分相区3连接。 所需的电流传感器及电压传感器既可以安装在第一高压绕组9a侧和第二高压绕组l〇a侧相 关位置上,也可以安装在第一低压绕组%侧和第二低压绕组10b侧的相关位置上。
[0024]上述装置中所安装的电压、电流传感器和第一开关6、第二开关7的控制级均与控 制器8相连,控制器8获得并处理电压、电流传感器的信息后自动识别列车的受电弓11是否 将进入分相区3、或己经进入分相区3、或己经离开分相区3,并根据所识别的受电弓位置自 动闭合或断开第一开关6以及闭合或断开第二开关7使得分相区3获得或切断供电臂的电 能。
[0025] 本发明交流电气化铁路机车智能电分相装置的工作过程如下:
[0026] 通常没有列车驶近分相区3时,智能电分相装置控制器8使得第一开关6和第二开 关7均处于断开状态,此时分相区3上有一个确定的电压。当列车自左向右由第一供电臂1驶 入分相区3时,该电分相装置的控制器8通过检测并处理第一开关6和第二开关7两端的电压 信息和流过第一开关6和第二开关7的电流信息自动识别列车受电弓11将进入分相区3,进 而控制第一开关6闭合,于是第一供电臂1经第一开关6与分相区3连通,使得分相区3由第一 供电臂1供电。这样列车就实现了由第一供电臂1不停电地驶入分相区3。该电分相装置的控 制器8通过检测并处理第一开关6和第二开关7两端的电压信息和流过第一开关6和第二开 关7的电流信息后,确保列车运行在分相区3只从分相区3取电。延时一定时间后该电分相装 置控制器8控制断开第一开关6。第一开关6断开以后再延时一段时间后,控制器8控制闭合 第二开关7。于是第二供电臂2经第二开关7与分相区3连通,使得分相区3由第二供电臂2供 电。此时列车就能实现由分相区3不停电地驶入第二供电臂2。该电分相装置的控制器8通过 检测并处理第一开关6和第二开关7两端的电压信息和流过第一开关6和第二开关7的电流 信息后,确保列车运行在第二供电臂2只从第二供电臂2取电。延时一疋时丨日』后该电甘和表 置控制器8控制断开第二开关7。这样智能电分相装置就实现了列车不停电地驶过分相区3 并且列车由第一供电臂1供电转换到由第二供电臂2供电。
[0027]实施例2中,当电压、电流传感器安装在第一高压绕组9a侧和第二高压绕组10a侧 而非第一开关1和第二开关2的相关位置时,控制器8的处理方式一致。
[0028]当机车自右向左由右侧第二供电臂2驶入分相区3时,本装置工作过程与上述过程 一致,开关控制顺序与之相反。
[0029]本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0030]以上所述实施方式,只是本发明的较佳实施方式,并非来限制本发明实施范围,故 凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均应包括本发 明专利申请范围内。

Claims (2)

1. 一种交流电气化铁路智能电分相装置,其特征在于:所述智能电分相装置能够通过 装置中第一开关(6)和第二开关(7)两端的电压信息和流过第一开关(6)和第二开关(7)的 电^信息自动识别列车的受电弓(11)是否将进入分相区(3)、或己经进入分相区(3)、或已 经离开分相区(3),并根据所识别的受电弓位置自动闭合或断开第一开关⑹以及闭合或断 开第二开关(7)使得分相区(3)获得或切断供电臂的电能; 所述第一开关(6)中安装一个电流传感器后与第一阻抗(4)并联、第二开关(7)中安装 一个电流传感器后与第二阻抗(5)并联;第一开关(6)的一端连接到第一供电臂(1)上并在 此节点上安装一个电压传感器、第一开关⑹的另一端与第二开关⑺的一端共同连接到分 相区(3)上并在此节点上安装一个电压传感器、第二开关(7)的另一端连接到第二供电臂 (2)上并在此节点上安装一个电压传感器。
2. 根据权利要求1所述的交流电气化铁路智能电分相装置,其特征在于:所述的第一开 关(6)及与其并联第一阻抗⑷的电路结构可以用第一变压器(9)及与其第一低压绕组(9b) 两端连接的第一开关(6)的电路结构替换;所述的第二开关(7)及与其并联第二阻抗(5)的 电路结构可以用第二变压器(10)及与其第二低压绕组(l〇b)两端连接的第二开关(7)的电 路结构替换;替换后第一变压器⑼的第一高压绕组(9a)两端连接到第一阻抗⑷原来所在 的位置并起到第一阻抗⑷的作用,替换后第二变压器(1〇)的第二高压绕组(l〇a)两端连接 到第二阻抗(5)原来所在的位置并起到第二阻抗(5)的作用;所需的电流传感器及电压传感 器安装在第一高压绕组(9a)侧和第二高压绕组(l〇a)侧的相关位置上,或安装在第一低压 绕组(9b)侧和第二低压绕组(l〇b)侧的相关位置上。
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