CN110086245A - 一种越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统及自愈方法 - Google Patents
一种越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统及自愈方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，电气化铁路线中各牵引变电站分别包括两回电源进线，至少两个牵引变电站组合形成越区供电模式；两侧两个主供所的主供电源进线连接地方电源站，任意相邻的两牵引变电站中，下级牵引变电站的主供电源进线与上级牵引变电站的备用电源进线通过联络线相连；各牵引变电站中的两回电源进线之间连接有压互线，使得连接地方电源站的两牵引变电站的主供电源进线所接入的电源互为各牵引变电站的备用电源；各牵引变电站分别设有备自投装置，各备自投装置采集相应牵引变电站运行信息，并根据自身以及其它备自投装置采集到的信息识别故障，然后根据故障识别结果控制本站供电电源进行切换。本发明可实现快速故障隔离，提高牵引供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电气化铁路技术中的供电可靠性技术领域，特别是一种可用于重载货运铁路越区供电或手拉手供电情形的自适应区域供电自愈系统及自愈方法。
背景技术
根据我国电气化铁路建设惯例，牵引变电所采用两路相互独立的外部电源，实现进线电源100% 的热备用。京包线大同至包头段为国铁Ⅰ级，在该段电气化改造工程中，根据其为重载、客货混跑的特点，以及与集包第二双线共用牵引变电所，铁道部初步设计批复的牵引变电所外部电源采用电压等级较高、短路容量较大、稳定性更好的220kV两路独立电源。
但由于包括内蒙古自治区在内的一些地区220kV电网系统的变电间隔资源稀缺、改扩建困难，无法全部满足铁路部门提出的“每个牵引变电所两路电源进线分别来自于2个不同的变电站或同一个变电站的两段不同母线”的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种越区供电模式下的自适应区域备自投系统及方法，以适应电气化铁路建设中地区变电间隔资源稀缺，改扩建困难的情形，同时能够在牵引变电站发生进线故障时及时发现并隔离故障，实现备用电源自投，提高牵引供电网的供电可靠性。
本发明采取的技术方案为：一种越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，沿电气化铁路线设有多个牵引变电站和地方电源站，各牵引变电站分别包括两回电源进线，各牵引变电站的各电源进线分别可通过主变向牵引变电站接触网供电；至少两个牵引变电站组合形成越区供电模式；
定义所述两回电源进线分别为主供电源进线和备用电源进线，越区供电模式中位于两端的牵引变电站为主供所；两主供所的主供电源进线分别连接地方电源站，与末端主供所相邻的牵引变电站的备用电源进线与末端主供所的备用电源进线通过联络线相连；3个以上牵引变电站组成越区供电模式时，中间各级牵引变电站的主供电源进线与上级牵引变电站的备用电源进线通过联络线相连；
各牵引变电站中的两回电源进线之间连接有压互线，使得两主供所的主供电源进线所接入的电源互为各牵引变电站的备用电源；
各牵引变电站分别设有备自投装置，各备自投装置采集相应牵引变电站运行信息；各牵引变电站的备自投装置之间通过网络连接通信；各备自投装置根据自身以及其它备自投装置采集到的信息识别故障，然后根据故障识别结果，控制本站线路中各断路器和隔离开关的分合状态，对本站供电电源进行切换。
所述对本站供电电源进行切换可以是由其中一条电源进线供电切换至另一条电源进线供电，或者切换至两路电源进线皆停止供电。
进一步的，各牵引变电站还包括：用于采集接触网母线电压的母线电压互感器，用于采集两回电源进线电压的进线电源电压互感器，主变低压侧设置有主变开关节点组，高压侧设置有主变断路器，电源进线上设有进线断路器和进线隔离开关，压互线上设有可控开关。
优选的，备自投装置包括控制单元、信号采集单元和开出单元；控制单元通过信号采集单元采集牵引变电站运行信息，通过开出单元控制本站线路中各断路器和隔离开关的分合状态，实现对本站供电电源进行切换；
所述牵引变电站的运行信息包括接触网母线电气参量、两回电源进线电气参量、联络线电气参量，以及线路中各断路器和隔离开关的分合状态信息。
优选的，控制单元通过信号采集单元从站控层链路上获取本站及其它各牵引变电站的模拟量和开关量；开出单元通过站控层或者继电器完成开出。
优选的，主供所的主供电源进线分别连接不同的地方电源站，或同一地方电源站的不同母线。可适应铁路部门关于牵引变电站进线电源的要求。
优选的，各牵引变电站默认配置为由主供电源进线供电，当主供电源进线发生故障，选择备用电源进线供电，若备用电源进线无压，则当前牵引变电站的备自投装置，根据当前进线故障位置以及上下级牵引变电站的负载和变压器容量数据，选择其中一个相邻牵引变电站的备自投装置进行通信，提出联络线供电请求；相邻的牵引变电站备自投装置在收到请求后，根据自身压板、控制字状态信息，通过联络线向提出请求的牵引变电站进行供电。越区供电以供电安全和可靠性为基准，因此各牵引变电站备自投装置根据自身压板控制字状态信息判断是否可向发出请求的牵引变电站供电为现有技术。
本发明还公开基于上述越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统的自愈方法，包括：
各备自投装置采集本站线路运行信息；
各备自投装置通过网络获取其它牵引变电站的线路运行信息；
各备自投装置根据采集获取到的数据判断相应牵引变电站是否运行正常，若运行不正常，则判断故障状态；
各备自投装置根据不同故障状态，控制不同线路开关的开断状态，以使得上级或下级牵引变电站能够通过联络线向本站越区供电。
所述故障状态包括本区故障和越区故障，越区故障即联络线故障，本区故障包括母线故障、电源进线故障等牵引变电站内部设备或线路故障。
当主供所主供电源进线检出线路失压，同时下级牵引所主供电源进线检出线路失压，此时无法区分本区故障和越区故障，则主供所与下级牵引所的备自投装置之间通信，基于两牵引变电站线路运行信息进行故障定位，若非联络线故障，则主供所备自投装置控制断开两路电源进线，下级牵引所备自投装置控制断开主供电源进线。此时可由单侧主供所为越区供电模式下除故障主供所外的其它所有牵引所通过联络线供电。主供所即主供电源进线连接地方电源站的两侧牵引变电站。
优选的，由两个相邻牵引变电站组成越区供电模式；当下级牵引变电站主供电源进线发生故障时，备自投装置启动控制联络线断路器闭合，使得上级牵引变电站主供电源进线经压互线和备用电源进线为下级牵引变电站供电。
有益效果
本发明越区供电模式具有结构简单、投资省、可靠性高等特点，能够有效解决外部电源稀缺的情况下牵引变电所的两路可靠外部电源，且自愈逻辑能够保障故障情况下的进线电源切换，自愈效率较高，能够保障各铁路牵引变电所的供电可靠性。此外本发明还可根据实际负载情况灵活调整相邻牵引所之间的主供与被供关系，给出故障状态下最佳切换决策。
附图说明
图1所示为一种越区供电模式中N牵引所手拉手供电结构示意图；
图2所示为单一牵引所结构示意图；
图3所示为本发明越区供电的一种应用结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
实施例1
本实施例为越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，参考图1所示，沿电气化铁路线设有多个牵引变电站和地方电源站，各牵引变电站分别包括两回电源进线，各牵引变电站的各电源进线分别可通过主变向牵引变电站接触网供电；至少两个牵引变电站组合形成越区供电模式；
定义所述两回电源进线分别为主供电源进线和备用电源进线，越区供电模式中位于两端的牵引变电站为主供所；两主供所的主供电源进线分别连接地方电源站，与末端主供所相邻的牵引变电站的备用电源进线与末端主供所的备用电源进线通过联络线相连；3个以上牵引变电站组成越区供电模式时，中间各级牵引变电站的主供电源进线与上级牵引变电站的备用电源进线通过联络线相连；
各牵引变电站中的两回电源进线之间连接有压互线，使得两主供所的主供电源进线所接入的电源互为各牵引变电站的备用电源；
各牵引变电站分别设有备自投装置，各备自投装置采集相应牵引变电站运行信息；各牵引变电站的备自投装置之间通过网络连接通信；各备自投装置根据自身以及其它备自投装置采集到的信息识别故障，然后根据故障识别结果，控制本站线路中各断路器和隔离开关的分合状态，对本站供电电源进行切换。
图1所示的实施例中，n个牵引变电站组成越区供电模式，第一个和第n个牵引站为主供所，其主供电源进线分别连接地方电源站，两主供所与其它牵引站之间分别通过两路电源进线和联络线前后相连，形成“手拉手”供电模式。这种情况下中间多级牵引站设有开环点，形成两端供电的模式，当一端电源故障，可通过恢复开环点的导通使得另一端电源为所有牵引站供电。
参考图2所示，各牵引变电站还包括：用于采集接触网母线电压的母线电压互感器1JYH/2JYH，用于采集两回电源进线电压的进线电源电压互感器1YH/2YH，主变1B/2B低压侧设置有主变开关节点组201/202/203/204，高压侧设置有主变断路器103DL/104DL，电源进线上设有进线断路器101DL/102DL和进线隔离开关1011GK/1021GK，压互线上设有可控开关1004。
所述对本站供电电源进行切换可以是由其中一条电源进线供电切换至另一条电源进线供电，或者切换至两路电源进线皆停止供电。主供所的主供电源进线可分别连接不同的地方电源站，或同一地方电源站的不同母线。可适应铁路部门关于牵引变电站进线电源的要求。
备自投装置硬件组成可参考现有技术，主要包括控制单元、信号采集单元和开出单元；本实施例中备自投装置的控制单元通过信号采集单元采集牵引变电站运行信息，通过开出单元控制本站线路中各断路器和隔离开关的分合状态，实现对本站供电电源进行切换；
所述牵引变电站的运行信息包括接触网母线电气参量、两回电源进线电气参量、联络线电气参量，以及线路中各断路器和隔离开关的分合状态信息。
控制单元通过信号采集单元从站控层链路上获取本站及其它各牵引变电站的模拟量和开关量；开出单元通过站控层或者继电器完成开出。也即每一台装置都可以从站控层链路上获取其余各站的开关量、模拟量信息。
本实施例中，各牵引变电站默认配置为由主供电源进线供电，当主供电源进线发生故障，选择备用电源进线供电，若备用电源进线无压，则当前牵引变电站的备自投装置，根据当前进线故障位置以及上下级牵引变电站的负载和变压器容量数据，选择其中一个相邻牵引变电站的备自投装置进行通信，提出联络线供电请求；相邻的牵引变电站备自投装置在收到请求后，根据自身压板、控制字状态信息，通过联络线向提出请求的牵引变电站进行供电。越区供电以供电安全和可靠性为基准，因此各牵引变电站备自投装置根据自身压板控制字状态信息判断是否可向发出请求的牵引变电站供电为现有技术。
实施例2
本实施例为基于实施例1所述越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统的自愈方法，包括：
各备自投装置采集本站线路运行信息；
各备自投装置通过网络获取其它牵引变电站的线路运行信息；
各备自投装置根据采集获取到的数据判断相应牵引变电站是否运行正常，若运行不正常，则判断故障状态；
各备自投装置根据不同故障状态，控制不同线路开关的开断状态，以使得上级或下级牵引变电站能够通过联络线向本站越区供电。
当主供所主供电源进线检出线路失压，同时下级牵引所主供电源进线检出线路失压，主供所与下级牵引所的备自投装置之间通信，基于两牵引变电站线路运行信息进行故障定位，若非联络线故障，则主供所备自投装置控制断开两路电源进线，下级牵引所备自投装置控制断开主供电源进线。此时可由单侧主供所为越区供电模式下除故障主供所外的其它所有牵引所通过联络线供电。主供所即主供电源进线连接地方电源站的两侧牵引变电站。
由两个相邻牵引变电站组成越区供电模式时，当下级牵引变电站主供电源进线发生故障时，备自投装置启动控制联络线断路器闭合，使得上级牵引变电站主供电源进线经压互线和备用电源进线为下级牵引变电站供电。
实施例3
基于实施例1-2，假设本实施例中由两个牵引变电站组成越区供电模式，各牵引变电站线路参考图2所示，上级牵引变电所中，1＃电源进线为主供电源来自地方电源，2＃电源进线为备用电源来自联络线，下级牵引变电所中，1＃进线为备用电源来自上级变电所，2＃进线为主供电源来自地方电源。该越区供电模式下相邻两级牵引变电所的备自投装置自愈逻辑为：
上级牵引变电所自愈逻辑：
1、正常运行状态一：1#进线带1＃主变
1011GK合，1011GKD（继电器）分，101DL合，103DL合，1004GK合，104DL分，102DL合，1021GK合，1021GKD分。
2、正常运行状态二：1#进线带2＃主变
1011GK合，1011GKD分，101DL合，103DL分，1004GK合，104DL合，102DL合，1021GK合，1021GKD分。
3、当正常运行状态一或二时发生1#进线故障
备用电源自投装置确认为进线侧故障后，选择性恢复供电。
4、当正常运行状态一或二时发生2#进线（联络线）故障
由联络线线路保护跳开102断路器，人工分开1021隔开，待故障解除后手动投入1021隔开和102断路器。
5、主变故障
当1＃主变运行时故障，103DL保护跳闸，104DL启动自投，启动条件：检母线有压，1B跳闸，103DL分、201DL分、104DL分。
当2＃主变运行时故障，104DL保护跳闸，103DL启动自投，启动条件：检母线有压，2B跳闸，104DL、202DL分、103DL分。
下级牵引变电所逻辑
1、正常运行状态一：2#进线带2＃主变
1021GK合，1021GKD分，102DL合，104DL合，103DL分，101DL分，1011GK合，1011GKD分,1004GK合。
2、正常运行状态二：2#进线带1＃主变
1021GK合，1021GKD分，102DL合，103DL合，104DL分，101DL分，1011GK合，1011GKD分,1004GK合。
3、当正常运行状态一或二时发生2#进线故障
101DL启动电源自投，条件为：检2#进线失压、1#进线有压，母线无压。运行方式变为1#进线带2＃主变或1#进线带1＃主变。4、主变故障
当2＃主变运行时故障，104DL保护跳闸，103DL启动自投，条件为：检母线有压，2B跳闸，104DL分，202DL分，103DL分。
当1＃主变运行时故障，103DL保护跳闸，104DL启动自投，条件为：检母线有压，1B跳闸，103DL分，201DL分，104DL分。
5、状态一或二时发生1#进线故障，可由调度根据实际情况人工决定是否仍旧向下一集牵引所送电。例如下级牵引站1#进线故障失压，是由于其本身有短路故障还未排除，这时候上级牵引站若帮助其恢复供电，故障将蔓延，所以需要调度决策，等故障排除了再供电。
再次参考图2，当主供所1YH检出线路失压，同时，下级牵引所1YH检出线路失压，常规情况下无法判定故障类别，即无法判断主供所进线电源失压或联络线故障，顾通过采集全站即两个牵引站运行信息，得到进线和联络线阻抗、电流、电压等电气参量，确认非联络线故障后，主供所断开101，102断路器，1011，1021隔离开关，下级牵引所101断路器，送电至主供所1021外侧。
参考图3的应用例，越区供电模式与常规的两路进线电源是可以混合使用的，民族牵引变电所就是常规的两路电源供电，旗下营是进线1，呼东南是进线2，集宁南和三岔口则为越区供电，中间有一个16.5Km的联络供电线。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，其特征是，沿电气化铁路线设有多个牵引变电站和地方电源站，各牵引变电站分别包括两回电源进线，各牵引变电站的各电源进线分别可通过主变向牵引变电站接触网供电；至少两个牵引变电站组合形成越区供电模式；
定义所述两回电源进线分别为主供电源进线和备用电源进线，越区供电模式中位于两端的牵引变电站为主供所；两主供所的主供电源进线分别连接地方电源站，与末端主供所相邻的牵引变电站的备用电源进线与末端主供所的备用电源进线通过联络线相连；3个以上牵引变电站组成越区供电模式时，中间各级牵引变电站的主供电源进线与上级牵引变电站的备用电源进线通过联络线相连；
各牵引变电站中的两回电源进线之间连接有压互线，使得两主供所的主供电源进线所接入的电源互为各牵引变电站的备用电源；
各牵引变电站分别设有备自投装置，各备自投装置采集相应牵引变电站运行信息；各牵引变电站的备自投装置之间通过网络连接通信；各备自投装置根据自身以及其它备自投装置采集到的信息识别故障，然后根据故障识别结果，控制本站线路中各断路器和隔离开关的分合状态，对本站供电电源进行切换。
2.根据权利要求1所述的越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，其特征是，各牵引变电站还包括：用于采集接触网母线电压的母线电压互感器，用于采集两回电源进线电压的进线电源电压互感器，主变低压侧设置有主变开关节点组，高压侧设置有主变断路器，电源进线上设有进线断路器和进线隔离开关，压互线上设有可控开关。
3.根据权利要求1所述的越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，其特征是，备自投装置包括控制单元、信号采集单元和开出单元；控制单元通过信号采集单元采集牵引变电站运行信息，通过开出单元控制本站线路中各断路器和隔离开关的分合状态，实现对本站供电电源进行切换；
所述牵引变电站的运行信息包括接触网母线电气参量、两回电源进线电气参量、联络线电气参量，以及线路中各断路器和隔离开关的分合状态信息。
4.根据权利要求3所述的越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，其特征是，控制单元通过信号采集单元从站控层链路上获取本站及其它各牵引变电站的模拟量和开关量；开出单元通过站控层或者继电器完成开出。
5.根据权利要求1所述的越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，其特征是，主供所的主供电源进线分别连接不同的地方电源站，或同一地方电源站的不同母线。
6.根据权利要求1所述的越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统，其特征是，各牵引变电站默认配置为由主供电源进线供电，当主供电源进线发生故障，选择备用电源进线供电，若备用电源进线无压，则当前牵引变电站的备自投装置，根据当前进线故障位置以及上下级牵引变电站的负载和变压器容量数据，选择其中一个相邻牵引变电站的备自投装置进行通信，提出联络线供电请求；相邻的牵引变电站备自投装置在收到请求后，根据自身压板、控制字状态信息，通过联络线向提出请求的牵引变电站进行供电。
7.基于权利要求1-6任一项所述越区供电模式下的自适应区域供电自愈系统的自愈方法，其特征是，包括：
各备自投装置采集本站线路运行信息；
各备自投装置通过网络获取其它牵引变电站的线路运行信息；
各备自投装置根据采集获取到的数据判断相应牵引变电站是否运行正常，若运行不正常，则判断故障状态；
各备自投装置根据不同故障状态，控制不同线路开关的开断状态，以使得上级或下级牵引变电站能够通过联络线向本站越区供电。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，当主供所主供电源进线检出线路失压，且下级牵引所主供电源进线检出线路失压，主供所与下级牵引所的备自投装置之间通信，基于两牵引变电站线路运行信息进行故障定位，若非联络线故障，则主供所备自投装置控制断开两路电源进线，下级牵引所备自投装置控制断开主供电源进线。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征是，由两个相邻牵引变电站组成越区供电模式；当下级牵引变电站主供电源进线发生故障时，备自投装置启动控制联络线断路器闭合，使得上级牵引变电站主供电源进线经压互线和备用电源进线为下级牵引变电站供电。
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