CN106347175B - 一种改进型交流电气化铁路智能电分相装置 - Google Patents

一种改进型交流电气化铁路智能电分相装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改进型交流电气化铁路智能电分相装置，由一端相互连接的两个带有并联阻抗的转换开关、第一转换开关到第一锚段关节转换区域的供电臂和中性区的两根连接线、第二转换开关到第二锚段关节转换区域的供电臂和中性区的两根连接线、检测所述两个转换开关及其连接线的电压和电流传感器等构成。该装置基于两个转换开关及其相互连接端到中性区的两根连接线的电压和电流信息，准确判断列车受电弓在锚段关节转换区域和中性区的实时位置，为不同列车在中性区运行时的供电安全可靠切换提供了技术保障。该装置每个转换开关到锚段关节转换区域的供电臂和中性区的两根连接线可以抑制甚至消除列车受电弓进入或离开中性区时的电弧。

Description

一种改进型交流电气化铁路智能电分相装置
技术领域
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地面开关转换控制的列车带电过分相的设备或装置。
背景技术
铁路供电有三种方式：直流供电、交流单相专网供电、交流单相工频换相供电。前两种供电方式都不存在过分相问题。对于第三种供电方式，为了避免相间短路，在牵引变电所出口及分区亭处设置了一段两端都有电气分段的接触网，即中性段(或电分相)。中性段由中性区、两端锚段关节组成。中性段隔离了同一条线路的两个相邻的具有不同标称电压或相位的电气区段。由于中性区接触网本身不带电，列车通过时，车载设备或地面装置需要进行特殊的操作。根据过分相时列车的带电情况，可将过分相的方式分为两类：断电过分相和带电过分相。
无论是断电过分相，还是带电过分相，列车位置的精确检测都是必须的、无法回避的。发明专利“一种交流电气化铁路智能电分相装置”，提出利用第一转换开关和第二转换开关两侧的电压信息和流过这两个开关的电流信息来自动准确识别列车的受电弓位置，从而保证转换开关的精确投切。该发明专利舍弃了实际应用中故障率较高的传统的列车位置检测装置，直接利用装置内部的电压和电流信息，准确判断列车进入中性区前受电弓在第一锚段关节转换区域的位置以及列车离开中性区后受电弓在第二锚段关节转换区域的位置，可确保受电弓位置的检测不存在误检情况。由于通常列车运行在中性区只允许单受电弓接触通过中性区。因此只要确保受电弓在中性区域内的中间支柱之间，任何时候切换转换开关都可以，不需要准确知道受电弓在中性区的位置。该发明专利正是利用这一特点在中性区完成转换开关的切换。随着重载货运列车和高速动车组的发展，在中性区只允许一个受电弓工作已经不符合发展的要求。这就需要发明一种技术，通过有关电压和电流的信息，来准确判断受电弓在中性区的位置，以允许列车运行至中性区时，可以多个受电弓同时工作并安全可靠进行转换开关的切换通过中性区。另一方面，现有的带电自动过分相装置在实际运行中，列车运行至中性区锚段关节转换区域时会产生严重的电弧，加速了接触网的烧蚀，大大增加了线路的维护工作量。因此这一电弧问题也需设法解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是，实时准确判断列车在中性区运行时的受电弓位置，确保智能电分相装置中两个转换开关在中性区的安全可靠切换，从而确保列车顺利带电通过电分相；本发明所要解决的另一个技术问题是，最小化两个转换开关的转换开关连接线路的电感，从而抑制甚至消除列车运行在锚段关节转换区域时受电弓与接触网之间产生的电弧。转换开关连接线路是指：转换开关两侧引出的分别到锚段关节转换区域的供电臂和中性区的连接导线构成的支路。
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：
所述的改进型交流电气化铁路智能电分相装置，两个带有并联阻抗的转换开关(6、7)的电气连接线(14)引出两根中性区连接导线(4、5)连接到中性区(3)上，且两个转换开关(6、7)的电气连接线(14)和两根中性区连接导线(4、5)以及中性区(3)构成一个电气回路，或者两根中性区连接导线(4、5)和中性区(3)直接构成一个电气回路；列车的受电弓(11)运行在中性区(3)时，根据两根中性区连接导线(4、5)的电流信息、和两个转换开关(6、7)的电流信息，可以实时准确判断该列车的受电弓在中性区的位置。同理，采用两根连接导线和供电臂构成一个电气回路的方法，也可以准确判断列车的受电弓在供电臂的位置。
所述的改进型交流电气化铁路智能电分相装置，所述的两根中性区连接导线(4、5)的第一中性区连接导线(4)与中性区(3)的电气连接点位于第一锚段关节转换区域(15)内，所述的两根中性区连接导线(4、5)的第二中性区连接导线(5)与中性区(3)的电气连接点位于第二锚段关节转换区域(16)内。
所述的改进型交流电气化铁路智能电分相装置，所述的两个转换开关(6、7)的转换开关连接线路通过邻近布线或双绞布线实现的电感的最小化来抑制甚至消除列车通过锚段关节转换区域时受电弓和接触网之间产生的电弧，其中第一转换开关(6)的转换开关连接线路是指第一转换开关(6)的一侧连接到第一供电臂(1)的连接导线(12)、第一转换开关(6)另一侧的第一中性区连接导线(4)和第一转换开关(6)构成的支路，第二转换开关(7)的转换开关连接线路是指第二转换开关(7)的一侧连接到第二供电臂(2)的连接导线(13)、第二转换开关(7)另一侧的第二中性区连接导线(5)和第二转换开关(7)构成的支路。
所述的改进型交流电气化铁路智能电分相装置，第一转换开关(6)和第二转换开关(7)可以安装在同一地点，也可以分别安装在中性区第一锚段转换区域(15)附近和第二锚段转换区域(16)附近，且所述的第一中性区连接导线(4)和第二中性区连接导线(5)可以连接到所述的两个转换开关(6、7)之间电气连接线(14)的同一点上或两个不同点上。
所述的改进型交流电气化铁路智能电分相装置，两根中性区连接导线(4、5)上都必须安装有电流传感器，为实时准确判断列车的受电弓在中性区的位置提供必需的电流信息。
本发明提供了一种改进型交流电气化铁路智能电分相装置，其有益效果是：
1、本发明的改进型交流电气化铁路智能电分相装置，基于转换开关和相关连接导线的电压和电流信息，不仅能准确判断列车进入中性区前受电弓在锚段关节转换区域的位置以及列车离开中性区后受电弓在锚段关节转换区域的位置，还能准确判断列车在中性区运行时的受电弓的实时位置，从而为多机重联或动车组的多受电弓受流运行模式的列车在中性区实施从第一供电臂供电安全可靠地切换到第二供电臂供电提供了技术保障。
2、与现有技术相比，本发明的改进型交流电气化铁路智能电分相装置采用两根中性区连接导线分别从中性区两端的锚段关节转换区域连接到两个转换开关之间的连接线上，使得锚段关节转换区域的转换开关连接线可以采取邻近布线或双绞绝缘电缆等方式最小化转换开关连接线的电感，进而抑制甚至消除列车受电弓进入或离开中性区时的电弧。
3、与现有技术相比，本发明的改进型交流电气化铁路智能电分相装置中的两个转换开关可以安装在同一地点，也可以分别安装在两个锚段转换区域附近，增加了地面带电自动过分相系统现场应用的灵活性。
附图说明
图1是本发明实施例子两个转换开关安装在同一地点的结构示意图；
图2是本发明实施例子两个转换开关分别安装在中性区两端锚段关节转换区域附近的结构示意图。
图中，1-第一供电臂的接触网，2-第二供电臂的接触网，3-中性区，4-第一中性区连接导线，5-第二中性区连接导线，6-第一转换开关，7-第二转换开关，8-控制系统(8a-第一控制系统，8b-第二控制系统)，9-第一转换开关两端的并联阻抗，10-第二转换开关两端的并联阻抗，11-列车受电弓，12-第一转换开关与第一供电臂的连接导线，13-第二转换开关与第二供电臂的连接导线，14-两个转换开关之间的电气连接线，15-第一锚段关节转换区域，16-第二锚段关节转换区域。
具体实施方式
下面结合附图，对实施例子作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
参见图1，本发明的改进型交流电气化铁路智能电分相装置包括两个转换开关(6、7)及其两端的并联阻抗、两根中性区连接导线(4、5)、转换开关与供电臂的连接导线(12、13)；两个转换开关(6、7)安装在第一锚段关节转换区域(15)附近或第二锚段关节转换区域(16)附近；第一中性区连接导线(4)、第二中性区连接导线(5)、第一转换开关(6)和第二转换开关(7)上分别安装了电流传感器(图中未画出)；第一转换开关(6)两侧和第二转换开关(7)两侧分别安装了电压传感器(图中未画出)；第一中性区连接导线(4)、第一转换开关(6)与第一供电臂的连接导线(12)可采用邻近布线或双绞布线的实施方式，第二中性区连接导线(5)、第二转换开关(7)与第二供电臂的连接导线(13)的布线方式同理。
上述装置中所安装的电流传感器、电压传感器、第一转换开关(6)的驱动控制单元和第二转换开关(7)的驱动控制单元均与控制系统(8)相连。控制系统(8)获取电流和电压信息后可准确判断列车的受电弓(11)在锚段关节转换区域和中性区的位置，并据此实现转换开关(6、7)的闭合和开断、以及列车受电弓在中性区(3)由第一供电臂(1)供电安全可靠地切换到第二供电臂(2)供电。
实施例2
参见图2，本发明的改进型交流电气化铁路智能电分相装置包括两个转换开关(6、7)及其两端的并联阻抗、两根中性区连接导线(4、5)、转换开关与供电臂的连接导线(12、13)；两个转换开关(6、7)分别安装在两个锚段关节转换区域(15、16)附近，第一控制系统(8a)与第一转换开关(6)安装在同一地点，第二控制系统(8b)与第二转换开关(7)安装在同一地点；第一中性区连接导线(4)、第二中性区连接导线(5)、第一转换开关(6)、第二转换开关(7)上分别安装了电流传感器(图中未画出)；第一转换开关(6)两侧和第二转换开关(7)两侧分别安装了电压传感器(图中未画出)；第一中性区连接导线(4)、第一转换开关(6)与第一供电臂的连接导线(12)可采用邻近布线或双绞布线的实施方式，第二中性区连接导线(5)、第二转换开关(7)与第二供电臂的连接导线(13)的布线方式同理。
在上述装置中，安装第一转换开关(6)附近的电流传感器、电压传感器和第一转换开关(6)的驱动控制单元与第一控制系统(8a)相连，安装在第二转换开关(7)附近的电流传感器、电压传感器和第二转换开关(7)的驱动控制单元与第二控制系统(8b)相连，第一控制系统(8a)与第二控制系统(8b)之间无须直接通讯。控制系统(8a、8b)获取电流信息后可准确判断列车的受电弓(11)在锚段关节转换区域和中性区(3)的位置，并据此实现转换开关(6、7)的闭合和开断、以及列车受电弓在中性区(3)由第一供电臂(1)供电可靠安全地切换到第二供电臂(2)供电。
本发明改进型交流电气化铁路智能电分相装置的工作过程如下：
当列车由第一供电臂(1)驶入中性区(3)时，该智能电分相装置的控制系统(8或8a)基于检测到的第一转换开关(6)及其附近线路的电压和电流信息，自动识别列车进入中性区前受电弓(11)在锚段关节转换区域的位置，进而闭合第一转换开关(6)，实现第一供电臂(1)向中性区(3)的供电，从而实现列车不断电地进入中性区(3)。
当列车的受电弓(11)位于中性区(3)时，该智能电分相装置的控制系统(8或8a和8b)基于检测到的流过两个转换开关(6、7)及其附近线路的电压和电流信息，自动判断列车在中性区(3)运行时的受电弓(11)的实时位置，进而按时序逻辑先断开第一转换开关(6)后再闭合第二转换开关(7)，实现中性区(3)由第一供电臂(1)供电切换到第二供电臂(2)供电，从而实现列车在中性区(3)运行时不断电地从第一供电臂(1)供电切换到第二供电臂(2)供电。
当列车由驶离中性区(3)进入第二供电臂(2)时，该智能电分相装置的控制系统(8或8b)基于检测到的第二转换开关(7)附近线路的电压和电流信息，自动识别列车驶离中性区(3)时受电弓(11)在锚段关节转换区域的位置，在确认所有受电弓都已安全进入第二供电臂(2)后，进而断开第二转换开关(7)，实现了列车安全可靠地从第一供电臂(1)经由中性区(3)到第二供电臂(2)的带电自动过分相。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种改进型的交流电气化铁路智能电分相装置，其特征在于：所述改进型智能电分相装置的两个带有并联阻抗的转换开关(6、7)的电气连接线(14)引出两根中性区连接导线(4、5)连接到中性区(3)上，所述两根中性区连接导线(4、5)包括第一中性区连接导线(4)和第二中性区连接导线(5)，且两个转换开关(6、7)的电气连接线(14)和两根中性区连接导线(4、5)以及中性区(3)构成一个电气回路，或者两根中性区连接导线(4、5)和中性区(3)直接构成一个电气回路；列车的受电弓(11)运行在中性区(3)时，根据两根中性区连接导线(4、5)的电流信息、和两个转换开关(6、7)的电流信息，可以实时准确判断该列车的受电弓(11)在中性区(3)的位置。
2.根据权利要求1所述的改进型的交流电气化铁路智能电分相装置，其特征在于：所述的两根中性区连接导线(4、5)的第一中性区连接导线(4)与中性区(3)的电气连接点位于第一锚段关节转换区域(15)内，所述的两根中性区连接导线(4、5)的第二中性区连接导线(5)与中性区(3)的电气连接点位于第二锚段关节转换区域(16)内。
3.根据权利要求1或2所述的改进型的交流电气化铁路智能电分相装置，其特征在于：所述的两个转换开关(6、7)的转换开关连接线路通过邻近布线或双绞布线实现的电感的最小化来抑制甚至消除列车通过锚段关节转换区域时受电弓和接触网之间产生的电弧，其中第一转换开关(6)的转换开关连接线路是指第一转换开关(6)的一侧连接到第一供电臂(1)的连接导线(12)、第一转换开关(6)另一侧的第一中性区连接导线(4)和第一转换开关(6)构成的支路，第二转换开关(7)的转换开关连接线路是指第二转换开关(7)的一侧连接到第二供电臂(2)的连接导线(13)和第二转换开关(7)另一侧的第二中性区连接导线(5)和第二转换开关(7)构成的支路。
4.根据权利要求1或2所述的改进型的交流电气化铁路智能电分相装置，其特征在于：第一转换开关(6)和第二转换开关(7)可以安装在同一地点，也可以分别安装在中性区第一锚段转换区域(15)附近和第二锚段转换区域(16)附近，且所述的第一中性区连接导线(4)和第二中性区连接导线(5)可以连接到所述的两个转换开关(6、7)之间电气连接线(14)的同一点上或两个不同点上。
5.根据权利要求1或2所述的改进型的交流电气化铁路智能电分相装置，其特征在于：两根中性区连接导线(4、5)上都必须安装有电流传感器，为实时准确判断列车的受电弓(11)在中性区(3)的位置提供必需的电流信息。
6.根据权利要求1所述改进型的交流电气化铁路智能电分相装置，其特征在于：由两根中性区连接导线(4、5)和中性区(3)构成电气回路来判断受电弓(11)在中性区(3)位置的方法，也适用于判断受电弓(11)在供电臂(1、2)的位置。
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