CN109031046A - 一种电气化铁路开闭所故障检测装置及其方法 - Google Patents

一种电气化铁路开闭所故障检测装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电气化铁路开闭所故障检测装置及其方法,涉及电气化铁路牵引供电技术领域。该故障检测装置安装于中间开闭所，其输出端连接左邻开闭所、中间开闭所、右邻开闭所的控制端和电调信息发送端，其中，所述左邻开闭所、中间开闭所、右邻开闭所分别在各自出口的接触网上设置两个分段器且分段器之间通过过渡区连接。本发明能及时准确地发现故障和隔离故障，能有效地解决现有技术中存在的列车从非故障段驶入故障段时受电弓短接接触网造成新的短路和列车带负荷进入无电区造成拉弧和烧损、甚至烧断接触网而引起事故等技术问题。

Description

一种电气化铁路开闭所故障检测装置及其方法
技术领域
本发明属于交流电气化铁路牵引供电及测控技术领域。
背景技术
直接供电(直供)方式的电气化铁路中占有多数地位，它具有结构简单、投资较少、维护维修简便等诸多优点。显然，直供方式下，在牵引变电所实施长距离供电或者相邻牵引变电所之间实施贯通式同相供电可以减少或消除无电区，进而提高供电能力。与此同时，为了将故障限制在最小范围内，保证更大范围的正常供电，需要牵引网实现分段供电，即在接触网上安装分段器并设置开闭所，以实现故障的分段切除、隔离。但是，这种分段方法在接触网发生故障时还会带来新的问题：(1)故障段两侧的断路器分闸将故障隔离后，列车若从非故障段驶入故障段，则其受电弓会将正常接触网与故障段的接触网短接，造成新的短路故障；(2)如果故障段一端的接触网断线，或者故障段两端的断路器分闸后瞬时短路故障已经消失，此时列车若从非故障段驶入故障段，则属于列车带负荷进入无电区，将造成拉弧，拉弧会烧损接触线，甚至烧断接触线，酿成事故。
显然，现在急需解决的技术问题是：在及时而准确地发现和隔离故障的同时，彻底消除列车从非故障段驶入故障段时受电弓短接接触网造成新的短路和列车带负荷进入无电区造成拉弧和烧损、甚至烧断接触网而引起事故的现象和隐患。
发明内容
本发明目的是提供一种电气化铁路开闭所的故障检测装置及其方法，能有效地解决现有技术中存在的不能及时准确地发现故障和隔离故障的技术问题，再通过操控能彻底消除列车从非故障段驶入故障段时受电弓短接接触网造成新的短路和列车带负荷进入无电区造成拉弧和烧损、甚至烧断接触网而引起事故的现象和隐患，从而提高了供电系统的可靠性和铁路运输的效率。
为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：
1、一种电气化铁路开闭所故障检测装置，选取电气化铁直供系统中相邻的三个开闭所为区间，分别记为左邻开闭所、中间开闭所和右邻开闭所，中间开闭所设有故障检测装置，该故障检测装置的输入端分别连接左邻开闭所、中间开闭所、右邻开闭所的测试端，其输出端连接左邻开闭所、中间开闭所、右邻开闭所的控制端和电调信息发送端，其中，左邻开闭所、中间开闭所、右邻开闭所在各自出口的接触网上分别设置两个分段器，且分段器之间通过过渡区连接。
所述左邻开闭所的测试端为第二电流互感器的测试端，左邻开闭所的控制端为第一右上网断路器的控制端；所述左邻开闭所的第一母线串接第一电压互感器引出后分成三路，第一路通过串接第一左上网断路器、第一电流互感器和第一左上网线就近连接到第一左分段器左端的接触网上，第二路通过串接第一断路器、第三电流互感器和第一上网线就近连接到第一左分段器和第一右分段器之间的接触网过渡区上，第三路通过串接第一右上网断路器、第二电流互感器和第一右上网线就近连接到第一右分段器右端的接触网上。
所述中间开闭所的测试端为第四电流互感器、第五电流互感器、第六电流互感器和安装于中间开闭所的接触网与钢轨之间的第二电压互感器的测试端，所述中间开闭所的控制端为第二左上网断路器、第二右上网断路器、第二断路器的控制端；所述中间开闭所的第二母线串接第二电压互感器(YH2)后分成三路，第一路通过串接第二左上网断路器、第四电流互感器和第二左上网线就近连接到第二左分段器左端的接触网上，第二路通过串接第二断路器、第六电流互感器和第二上网线就近连接到第二左分段器和第二右分段器之间的接触网过渡区上，第三路通过串接第二右上网断路器、第五电流互感器和第二右上网线就近连接到第二右分段器右端的接触网上。
所述右邻开闭所的测试端为第七电流互感器的测试端，所述右邻开闭所的控制端为第三右上网断路器的控制端；所述右邻开闭所的第三母线串接第三电压互感器引出后分成三路，第一路通过串接第三左上网断路器、第七电流互感器和第三左上网线就近连接到第三左分段器左端的接触网上，第二路通过串接第三断路器、第九电流互感器和第三上网线(SW3)就近连接到第三左分段器和第三右分段器之间的接触网过渡区上，第三路通过串接第三右上网断路器、第八电流互感器和第三右上网线就近连接到第三右分段器右端的接触网上。
为了解决上述技术问题，本发明又提出如下技术方案：
一种使用上述技术方案中任意一项所述的故障检测装置的电气化铁路开闭所故障检测方法，其中，所述故障检测装置安装于中间开闭所，设列车变流器网侧关闭反应时间为△t1，接触网断路器分闸时间为△t2，列车变流器检测到接触网电压正常后恢复正常工作的时间间隔为△t3，接触网T短路后重合闸的时间间隔为△t4该故障检测方法的具体步骤如下：
判断第二电压互感器YH2测得的电压值U2是否低于状态阈值UT；
若是，，则列车失压且处于失压范围，经过△t1秒后列车变流器网侧关闭，此时负荷＝0，同时设△t1+△t3＞△t2+△t4；若反之，则列车运行正常。
优选地，当列车处于失压状态下时，具体步骤如下：
若第五电流互感器测得的电流I23与第七电流互感器测得的电流I32之差的绝对值大于不平衡电流△I，即▕I23-I32▏＞△I，则认定中间开闭所与右邻开闭所之间的接触网T发生短路故障，中间开闭所与右邻开闭所之间的开闭段为故障段，所述故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所第二断路器、第二右上网断路器、右邻开闭所第三左上网断路器均分闸，同时接触网过渡区失压，故障段被隔离，故障段两侧开闭段的接触网T电压恢复正常。
进一步优选地，在△t1+△t3＞△t2+△t4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命令中间开闭所第二右上网断路器(DL23)和右邻开闭所第三左上网断路器重合闸，如果重合闸成功，故障段恢复正常供电，同时故障检测装置命令中间开闭所第二断路器合闸，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端向电调报告中间开闭所与右邻开闭所之间接触网的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，行调调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
优选地，当列车处于失压状态下时，具体步骤如下：若第四电流互感器测得的电流I21与第二电流互感器测得的电流I12之差的绝对值大于不平衡电流△I，即▕I21-I12▏＞△I，则认定中间开闭所与左邻开闭所之间的接触网发生短路故障，中间开闭所与左邻开闭所之间的开闭段为故障段，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所(KB2)第二断路器(DL2)、第二左上网断路器、左邻开闭所第一右上网断路器分闸，接触网过渡区失压，故障段被隔离，故障段两侧开闭段的接触网T电压恢复正常。
进一步优选地，在△T1+△T3＞△T2+△T4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命令中间开闭所第二左上网断路器和左邻开闭所第一右上网断路器重合闸，如果重合闸成功，故障段恢复正常供电，同时故障检测装置命令中间开闭所第二断路器合闸，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端向电调报告中间开闭所与左邻开闭所之间接触网的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
进一步优选地，当列车处于失压状态下时，具体步骤如下：若第六电流互感器测得的电流I2＞0，则认定中间开闭所出口的接触网过渡区发生短路故障，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所的第二断路器DL2分闸，在△t1+△t3＞△t2+△t4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命中间开闭所的第二断路器重合闸，如果重合闸成功，接触网过渡区恢复正常供电，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端向电调报告中间开闭所出口接触网过渡区的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，行调调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、在开闭所出口的接触网上设置两个分段器，其中间设置过渡区，可以用最简单的主结线及其故障检测方法来避免列车从非故障段驶入故障段时其受电弓将非故障段接触网与故障段接触网短接而造成新的短路事故。
二、设列车变流器网侧关闭反应时间为△t1，接触网断路器分闸时间为△t2，列车变流器检测到接触网电压正常后恢复正常工作的时间间隔为△t3，接触网短路后重合闸的时间间隔为△t4；在开闭所出口的接触网上设置左右两个分段器，其中间设置过渡区，过渡区由开闭所的自耦变直接供电，通过两端的分段器分别将两端的接触网分割；由于△t1＜△t2＜△t3和△t4，当选择△t1+△t3＞△t2+△t4时，可以用最简单的方法避免列车带负荷进入无电区，就不会造成拉弧和烧损、甚至烧断接触网而引起事故的现象和隐患。
三、可以及时、准确地发现、区分、隔离各种接触网故障，同时保证无故障区段继续供电、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。
四、涉及的相关装置投资较少，实施方便，既便于新线采用，也便于旧线改造。
附图说明
图1是本发明实施例一中所述的电气化铁直供系统的示意图。
图2是本发明实施例一中电气化铁路开闭所的故障检测装置的输入输出关系图。
图3是本发明实施例二中所述的电气化铁路开闭所的故障检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述：
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种电气化铁路开闭所的故障检测装置，安装于述中间开闭所KB2中，该故障检测装置输入端分别连接左邻开闭所KB1、中间开闭所KB2、右邻开闭所KB3的测试端，其输出端连接左邻开闭所KB1、中间开闭所KB2、右邻开闭所KB3的控制端和电调信息发送端DD，其中，所述左邻开闭所KB1、中间开闭所KB2、右邻开闭所KB3分别在各自出口的接触网T上设置两个分段器且分段器之间通过过渡区Ta连接。
在本发明实施例中，所述左邻开闭所KB1的测试端为第二电流互感器LH12的测试端，所述左邻开闭所KB1的控制端为第一右上网断路器DL12的控制端；所述左邻开闭所KB1的第一母线MX1后分成三路，第一路通过第一左上网断路器DL10、第一电流互感器LH10和第一左上网线SW10就近连接到第一左分段器FD1a左端的接触网T上，第二路通过第一断路器DL1、第三电流互感器LH1和第一上网线SW1就近连接到第一左分段器FD1a和第一右分段器FD1b之间的接触网过渡区Ta上，第三路通过第一右上网断路器DL12、第二电流互感器LH12和第一右上网线SW12就近连接到第一右分段器FD1b右端的接触网T上。
在本发明实施例中，所述中间开闭所KB2的测试端为第四电流互感器LH21、第五电流互感器LH23和第六电流互感器LH2，所述中间开闭所KB2的控制端为第二左上网断路器DL21、第二右上网断路器DL23、第二断路器DL2；所述中间开闭所KB2的第二母线MX2后分成三路，第一路通过第二左上网断路器DL21、第四电流互感器LH21和第二左上网线SW21就近连接到第二左分段器FD2a左端的接触网T上，第二路通过第二断路器DL2、第六电流互感器LH2和第二上网线SW2就近连接到第二左分段器FD2a和第二右分段器FD2b之间的接触网过渡区Ta上，第三路通过第二右上网断路器DL23、第五电流互感器LH23和第二右上网线SW23就近连接到第二右分段器FD2b右端的接触网T上。
在本发明实施例中，所述右邻开闭所KB3的测试端为第七电流互感器LH32的测试端，所述右邻开闭所KB3的控制端为第三右上网断路器DL32的控制端；所述右邻开闭所KB3的第三母线MX3后分成三路，第一路通过第三左上网断路器DL32、第七电流互感器LH32和第三左上网线SW32就近连接到第三左分段器FD3a左端的接触网T上，第二路通过第三断路器DL3、第九电流互感器LH3和第三上网线SW3就近连接到第三左分段器FD3a和第三右分段器FD3b之间的接触网过渡区Ta上，第三路通过第三右上网断路器DL34、第八电流互感器LH34和第三右上网线SW34就近连接到第三右分段器FD3b右端的接触网T上。
在本发明实施例中，第一电压互感器YH1为安装于左邻开闭所KB1的接触网T与钢轨R之间的电压互感器；第二电压互感器YH2为安装于中间开闭所KB2的接触网T与钢轨R之间的电压互感器；第三电压互感器YH3为安装于中间开闭所KB3的接触网T与钢轨R之间的电压互感器。
本发明实施例的具体实施方式详细说明如下：如图1所示，本发明所述的一种电气化铁路开闭所故障检测装置，以三个开闭所为区间，选位于左邻开闭所KB1、右邻开闭所KB3之间的中间开闭所KB2，该中间开闭所KB2与接触网T、钢轨R和左邻开闭所KB1、右邻开闭所KB3共同组成电气化铁直供系统；两个相邻开闭所之间的接触网T、钢轨R称为一个开闭段；发生接触网T故障的开闭段称为故障段；接触网T短路故障时，接触网T电压低于状态阈值UT而致使列车失压，列车变流器网侧关闭，负荷＝0，接触网T短路点两侧断路器分闸，设列车变流器网侧关闭反应时间为△t1，接触网T断路器分闸时间为△t2，列车变流器检测到接触网电压正常后恢复正常工作的时间间隔为△t3，接触网T短路后重合闸的时间间隔为△t4；接触网T短路造成的接触网T电压低于状态阈值UT的范围称为失压范围；△t1＜△t2＜△t3和△t4；在开闭所出口的接触网T上设置左右两个分段器，之间通过接触网过渡区Ta连接，其中左邻开闭所KB1出口的第一左分段器FD1a、第一右分段器标FD1b，相同，中间开闭所KB2出口的第二左分段器FD2a、第二右分段器FD2b，右邻开闭所KB3出口的第三左分段器FD3a、第三右分段器FD3b；左邻开闭所KB1的第一母线MX1串接第一电压互感器YH1引出后分成三路，第一路通过第一左上网断路器DL10及第一电流互感器LH10和第一左上网线SW10就近连接到第一左分段器FD1a左端的接触网T上，第二路通过第一断路器DL1及第三电流互感器LH1和第一上网线SW1就近连接到第一左分段器FD1a和第一右分段器FD1b之间的接触网过渡区Ta上，第三路通过第一右上网断路器DL12及第二电流互感器LH12和第一右上网线SW12就近连接到第一右分段器FD1b右端的接触网T上，左邻开闭所KB1的接触网T与钢轨R之间并联第一电压互感器YH1；同理，中间开闭所KB2的第二母线MX2串接第二电压互感器YH2引出后分成三路，第一路通过第二左上网断路器DL21及第四电流互感器LH21和第二左上网线SW21就近连接到第二左分段器FD2a左端的接触网T上，第二路通过第二断路器DL2及第六电流互感器LH2和第二上网线SW2就近连接到第二左分段器FD2a和第二右分段器FD2b之间的接触网过渡区Ta上，第三路通过第二右上网断路器DL23及第五电流互感器LH23和第二右上网线SW23就近连接到第二右分段器FD2b右端的接触网T上，中间开闭所KB2的接触网T与钢轨R之间并联第二电压互感器YH2；右邻开闭所KB3的第三母线MX3串接第三电压互感器YH3引出后分成三路，第一路通过第三左上网断路器DL32及第七电流互感器LH32和第三左上网线SW32就近连接到第三左分段器FD3a左端的接触网T上，第二路通过第三断路器DL3及第九电流互感器LH3和第三上网线SW3就近连接到第三左分段器FD3a和第三右分段器FD3b之间的接触网过渡区Ta上，第三路通过第三右上网断路器DL34及第八电流互感器LH34和第三右上网线SW34就近连接到第三右分段器FD3b右端的接触网T上，右邻开闭所KB3的接触网T与钢轨R之间并联第三电压互感器YH3。本实施例中所有所述断路器均为常闭；每个分段器均能使列车带电通过。
继续根据图2所示，所述中间开闭所KB2的故障检测装置的输入端连接左邻开闭所KB1的第二电流互感器LH12、右邻开闭所KB3的第七电流互感器LH32和中间开闭所KB2的第六电流互感器LH2、第四电流互感器LH21、第五电流互感器LH23以及第二电压互感器YH2的测量端，中间开闭所KB2的故障检测装置的输出端连接左邻开闭所KB1的右第一上网断路器DL12、中间开闭所KB2的第二左上网断路器DL21、第二右上网断路器DL23、第二断路器DL2和右邻开闭所KB3的第三左上网断路器DL32的控制端以及电调信息发送端DD。
实施例二
如图3所示，本发明实施例提供了一种使用上述实施例一中所述的故障检测装置的电气化铁路开闭所故障检测方法，所述故障检测装置安装于中间开闭所KB2，设列车变流器网侧关闭反应时间为△t1，接触网T断路器分闸时间为△t2，列车变流器检测到接触网电压正常后恢复正常工作的时间间隔为△t3，接触网T短路后重合闸的时间间隔为△t4该检测方法的具体步骤如下：判断第二电压互感器YH2测得的电压值U2是否低于状态阈值UT；
若是，则列车失压且处于失压范围，经过△t1秒后列车变流器网侧关闭，此时负荷＝0，同时设△t1+△t3＞△t2+△t4；若反之，则列车运行正常。在本发明实施例中，所述状态阈值UT是指接触网电压降低到使列车不能正常工作的电压值，现行动车取16.6kV。接触网过渡区Ta的长度由列车时速和断路器分闸时间△t2的乘积确定，如；列车时速＝360km/h，断路器分闸时间△t2＝0.1秒，则接触网过渡区Ta的长度≥10m。所述不平衡电流△I是由接触网不均匀度、分布电容以及电流互感器测量误差等引起的，通常很小，接近0。
在本发明实施例中，当列车处于失压状态下时，具体步骤如下：若第五电流互感器LH23测得的电流I23与第七电流互感器LH32测得的电流I32之差的绝对值大于不平衡电流△I，即▕I23-I32▏＞△I，则认定中间开闭所KB2与右邻开闭所KB3之间的接触网T发生短路故障，中间开闭所KB2与右邻开闭所KB3之间的开闭段为故障段，所述故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所KB2第二断路器DL2、第二右上网断路器DL23、右邻开闭所KB3第三左上网断路器DL32均分闸，同时接触网过渡区Ta失压，故障段被隔离，故障段两侧开闭段的接触网T电压恢复正常。
在本发明实施例中，在△t1+△t3＞△t2+△t4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命令中间开闭所KB2第二右上网断路器DL23和右邻开闭所KB3第三左上网断路器DL32重合闸，如果重合闸成功，故障段恢复正常供电，同时故障检测装置命令中间开闭所KB2第二断路器DL2合闸，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端DD向电调报告中间开闭所KB2与右邻开闭所KB3之间接触网T的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，行调调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
在本发明实施例中，当列车处于失压状态下时，具体步骤如下：若第四电流互感器LH21测得的电流I21与第二电流互感器LH12测得的电流I12之差的绝对值大于不平衡电流△I，即▕I21-I12▏＞△I，则认定中间开闭所KB2与左邻开闭所KB1之间的接触网T发生短路故障，中间开闭所KB2与左邻开闭所KB1之间的开闭段为故障段，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所KB2第二断路器DL2、第二左上网断路器DL21、左邻开闭所KB1第一右上网断路器DL12分闸，接触网过渡区Ta失压，故障段被隔离，故障段两侧开闭段的接触网T电压恢复正常。
在本发明实施例中，在△T1+△T3＞△T2+△T4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命令中间开闭所KB2第二左上网断路器DL21和左邻开闭所KB1第一右上网断路器DL12重合闸，如果重合闸成功，故障段恢复正常供电，同时故障检测装置命令中间开闭所KB2第二断路器DL2合闸，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端DD向电调报告中间开闭所KB2与左邻开闭所KB1之间接触网T的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
在本发明实施例中，当列车处于失压状态下时，具体步骤如下：若第六电流互感器LH2测得的电流I2＞0，则认定中间开闭所KB2出口的接触网过渡区Ta发生短路故障，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所KB2的第二断路器DL2分闸，在△t1+△t3＞△t2+△t4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命中间开闭所KB2的第二断路器DL2重合闸，如果重合闸成功，接触网过渡区Ta恢复正常供电，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端DD向电调报告中间开闭所KB2出口接触网过渡区Ta的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，行调调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
为了更好理解本发明实施例，在此详细说明本发明实施例的工作原理，具体如下：
接触网短路故障时，接触网电压低于状态阈值UT而列车失压，列车变流器网侧关闭，负荷＝0，接触网短路点两侧断路器分闸，设列车变流器网侧关闭反应时间为△t1，接触网断路器分闸时间为△t2，列车变流器检测到接触网电压正常后恢复正常工作的时间间隔为△t3，接触网短路后重合闸的时间间隔为△t4；在开闭所出口的接触网上设置左右两个分段器，其中间设置过渡区，过渡区由开闭所的自耦变直接供电，通过两端的分段器分别将两端的接触网分割；由于△t1＜△t2＜△t3和△t4，且假设△t1+△t3＞△t2+△t4，那么，当接触网短路故障时，故障段两端的断路器分闸，接触网过渡区断路器分闸，这样就形成了正常段、接触网过渡区和故障段三种区段。此时正常段恢复正常供电，但处于短路失压范围，接触网过渡区和故障段无电，失压范围内的列车变流器网侧关闭，即列车负荷＝0，列车由正常段通过所述开闭所出口的分段器进入无电的接触网过渡区时是不带负荷的，因此可以避免列车带负荷进入无电区，就不会造成拉弧和烧损、甚至烧断接触网而引起事故的现象和隐患，同时接触网过渡区断路器分闸而无电，可以避免列车从正常段(非故障段)驶入故障段时其受电弓将非故障段接触网与故障段的接触网短接而造成新的短路。
本发明实施例的具体实施方式详细说明如下：在所述中间开闭所KB2，当第二电压互感器YH2测得的电压U2低于状态阈值UT时，失压范围的列车失压，△t1秒后列车变流器网侧关闭，负荷＝0，设△t1+△t3＞△t2+△t4：
(1)若第五电流互感器LH23测得的电流I23与第七电流互感器LH32测得的电流I32之差的绝对值大于不平衡电流△I，即▕I23-I32▏＞△I，则认定中间开闭所KB2与右邻开闭所KB3之间的接触网T发生短路故障，中间开闭所KB2与右邻开闭所KB3之间的开闭段为故障段，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所KB2第二断路器DL2、第二右上网断路器DL23、右邻开闭所KB3第三左上网断路器DL32分闸，接触网过渡区Ta失压，故障段被隔离，故障段两侧开闭段的接触网电压恢复正常，但在△t1+△t3(＞△t2+△t4)秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命令中间开闭所KB2第二右上网断路器DL23和右邻开闭所KB3第三左上网断路器DL32重合闸，如果重合闸成功，故障段恢复正常供电，同时命令中间开闭所KB2第二断路器DL2合闸，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端DD向电调报告中间开闭所KB2与右邻开闭所KB3之间接触网T的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
(2)若第四电流互感器LH21测得的电流I21与第二电流互感器LH12测得的电流I12之差的绝对值大于不平衡电流△I，即▕I21-I12▏＞△I，则认定中间开闭所KB2与左邻开闭所KB1之间的接触网T发生短路故障，中间开闭所KB2与左邻开闭所KB1之间的开闭段为故障段，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所KB2第二断路器DL2、第二左上网断路器DL21、左邻开闭所KB1第一右上网断路器DL12分闸，接触网过渡区Ta失压，故障段被隔离，故障段两侧开闭段的接触网电压恢复正常，但在△t1+△t3(＞△t2+△t4)秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命令中间开闭所KB2第二左上网断路器DL21和左邻开闭所KB1第一右上网断路器DL12重合闸，如果重合闸成功，故障段恢复正常供电，同时命令中间开闭所KB2第二断路器DL2合闸，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端DD向电调报告中间开闭所KB2与左邻开闭所KB1之间接触网T的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
(3)若第六电流互感器LH2测得的电流I2＞0，则认定中间开闭所KB2出口的接触网过渡区Ta发生短路故障，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所KB2的第二断路器DL2分闸，在△t1+△t3(＞△t2+△t4)秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命中间开闭所KB2的第二断路器DL2重合闸，如果重合闸成功，接触网过渡区Ta恢复正常供电，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端DD向电调报告中间开闭所KB2出口接触网过渡区Ta的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电气化铁路开闭所故障检测装置，选取电气化铁直供系统中相邻的三个开闭所为区间，分别记为左邻开闭所(KB1)、中间开闭所(KB2)和右邻开闭所(KB3)，其特征在于：中间开闭所(KB2)设有故障检测装置，该故障检测装置的输入端分别连接左邻开闭所(KB1)、中间开闭所(KB2)、右邻开闭所(KB3)的测试端，其输出端连接左邻开闭所(KB1)、中间开闭所(KB2)、右邻开闭所(KB3)的控制端和电调信息发送端(DD)，其中，左邻开闭所(KB1)、中间开闭所(KB2)、右邻开闭所(KB3)在各自出口的接触网(T)上分别设置两个分段器，且分段器之间通过过渡区(Ta)连接。
2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路开闭所故障检测装置，其特征在于：所述左邻开闭所(KB1)的测试端为第二电流互感器(LH12)的测试端，左邻开闭所(KB1)的控制端为第一右上网断路器(DL12)的控制端；所述左邻开闭所(KB1)的第一母线(MX1)引出后分成三路，第一路通过串接第一左上网断路器(DL10)、第一电流互感器(LH10)和第一左上网线(SW10)就近连接到第一左分段器(FD1a)左端的接触网(T)上，第二路通过串接第一断路器(DL1)、第三电流互感器(LH1)和第一上网线(SW1)就近连接到第一左分段器(FD1a)和第一右分段器(FD1b)之间的接触网过渡区(Ta)上，第三路通过串接第一右上网断路器(DL12)、第二电流互感器(LH12)和第一右上网线(SW12)就近连接到第一右分段器(FD1b)右端的接触网(T)上。
3.根据权利要求1所述的一种电气化铁路开闭所的故障检测装置，其特征在于：所述中间开闭所(KB2)的测试端为第四电流互感器(LH21)、第五电流互感器(LH23)和第六电流互感器(LH2)和安装于中间开闭所(KB2)的接触网(T)与钢轨(R)之间的第二电压互感器(HY2)的测试端，所述中间开闭所(KB2)的控制端为第二左上网断路器(DL21)、第二右上网断路器(DL23)、第二断路器(DL2)的控制端；所述中间开闭所(KB2)的第二母线(MX2)串接第二电压互感器(YH2)后分成三路，第一路通过串接第二左上网断路器(DL21)、第四电流互感器(LH21)和第二左上网线(SW21)就近连接到第二左分段器(FD2a)左端的接触网(T)上，第二路通过串接第二断路器(DL2)、第六电流互感器(LH2)和第二上网线(SW2)就近连接到第二左分段器(FD2a)和第二右分段器(FD2b)之间的接触网过渡区(Ta)上，第三路通过串接第二右上网断路器(DL23)、第五电流互感器(LH23)和第二右上网线(SW23)就近连接到第二右分段器(FD2b)右端的接触网(T)上。
4.根据权利要求1所述的一种电气化铁路开闭所的故障检测装置，其特征在于：所述右邻开闭所(KB3)的测试端为第七电流互感器(LH32)的测试端，所述右邻开闭所(KB3)的控制端为第三右上网断路器(DL32)的控制端；所述右邻开闭所(KB3)的第三母线(MX3)引出后分成三路，第一路通过串接第三左上网断路器(DL32)、第七电流互感器(LH32)和第三左上网线(SW32)就近连接到第三左分段器(FD3a)左端的接触网(T)上，第二路通过串接第三断路器(DL3)、第九电流互感器(LH3)和第三上网线(SW3)就近连接到第三左分段器(FD3a)和第三右分段器(FD3b)之间的接触网过渡区(Ta)上，第三路通过串接第三右上网断路器(DL34)、第八电流互感器(LH34)和第三右上网线(SW34)就近连接到第三右分段器(FD3b)右端的接触网(T)上。
5.一种使用上述权利要求1至4中任意一项所述的故障检测装置的电气化铁路开闭所故障检测方法，其特征在于：所述故障检测装置安装于中间开闭所(KB2)，设列车变流器网侧关闭反应时间为△t1，接触网(T)断路器分闸时间为△t2，列车变流器检测到接触网电压正常后恢复正常工作的时间间隔为△t3，接触网(T)短路后重合闸的时间间隔为△t4该故障检测方法的具体步骤如下：
判断第二电压互感器(YH2)测得的电压值U2是否低于状态阈值UT；
若是，则列车失压且处于失压范围，经过△t1秒后列车变流器网侧关闭，此时负荷＝0，同时设△t1+△t3＞△t2+△t4；若反之，则列车运行正常。
6.根据权利要求5所述的电气化铁路开闭所故障检测方法，其特征在于，当列车处于失压状态下时，具体步骤如下：
若第五电流互感器(LH23)测得的电流I23与第七电流互感器(LH32)测得的电流I32之差的绝对值大于不平衡电流△I，即▕I23-I32▏＞△I，则认定中间开闭所(KB2)与右邻开闭所(KB3)之间的接触网(T)发生短路故障，中间开闭所(KB2)与右邻开闭所(KB3)之间的开闭段为故障段，所述故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所(KB2)第二断路器(DL2)、第二右上网断路器(DL23)、右邻开闭所(KB3)第三左上网断路器(DL32)均分闸，同时接触网过渡区(Ta)失压，故障段被隔离，故障段两侧开闭段的接触网(T)电压恢复正常。
7.根据权利要求6所述的电气化铁路开闭所故障检测方法，其特征在于，在△t1+△t3＞△t2+△t4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命令中间开闭所(KB2)第二右上网断路器(DL23)和右邻开闭所(KB3)第三左上网断路器(DL32)重合闸，如果重合闸成功，故障段恢复正常供电，同时故障检测装置命令中间开闭所(KB2)第二断路器(DL2)合闸，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端(DD)向电调报告中间开闭所(KB2)与右邻开闭所(KB3)之间接触网(T)的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，行调调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
8.根据权利要求5所述的电气化铁路开闭所故障检测方法，其特征在于，当列车处于失压状态下时，具体步骤如下：若第四电流互感器(LH21)测得的电流I21与第二电流互感器(LH12)测得的电流I12之差的绝对值大于不平衡电流△I，即▕I21-I12▏＞△I，则认定中间开闭所(KB2)与左邻开闭所(KB1)之间的接触网(T)发生短路故障，中间开闭所(KB2)与左邻开闭所(KB1)之间的开闭段为故障段，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所(KB2)第二断路器(DL2)、第二左上网断路器(DL21)、左邻开闭所(KB1)第一右上网断路器(DL12)分闸，接触网过渡区(Ta)失压，故障段被隔离，故障段两侧开闭段的接触网T电压恢复正常。
9.根据权利要求8所述的电气化铁路开闭所故障检测方法，其特征在于，在△T1+△T3＞△T2+△T4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命令中间开闭所(KB2)第二左上网断路器(DL21)和左邻开闭所(KB1)第一右上网断路器(DL12)重合闸，如果重合闸成功，故障段恢复正常供电，同时故障检测装置命令中间开闭所(KB2)第二断路器(DL2)合闸，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端(DD)向电调报告中间开闭所(KB2)与左邻开闭所(KB1)之间接触网(T)的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
10.根据权利要求5至9中任意一项所述的电气化铁路开闭所故障检测方法，其特征在于，若第六电流互感器(LH2)测得的电流I2＞0，则认定中间开闭所(KB2)出口的接触网过渡区(Ta)发生短路故障，故障检测装置发出分闸命令，经△t2秒后中间开闭所(KB2)的第二断路器DL2分闸，在△t1+△t3＞△t2+△t4秒时段内，失压范围的列车仍处于变流器网侧关闭状态，即负荷＝0，经△t2+△t4秒后，故障检测装置命中间开闭所(KB2)的第二断路器(DL2)重合闸，如果重合闸成功，接触网过渡区(Ta)恢复正常供电，如果重合闸失败，则故障检测装置通过电调信息发送端(DD)向电调报告中间开闭所(KB2)出口接触网过渡区(Ta)的永久短路故障信息，组织抢修，同时电调报告行调，行调调整列车运行图；抢修完成后，恢复正常供电，系统恢复正常。
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