CN110783886A - 一种轨道交通供电系统的漏电保护方法 - Google Patents

一种轨道交通供电系统的漏电保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种轨道交通供电系统的漏电保护方法，包括以下步骤：在供电系统的每个供电区域的供电负极与接地线之间设置电流判断保护装置；所述电流判断保护装置用于监测所述供电负极与所述接电线之间的电流大小，当电流超过预定数值时，使当前供电区域跳闸；实时检测每个供电区域中用于连接上下行的正极母线和其对应负极母线的电流大小；并根据所述电流大小得到所述正极母线电流和其对应负极母线的电流之间的差异电流数值；在发生漏电情况时，根据所述差异电流数值判断发生漏电的供电区域。本发明的方法能够准确迅捷的定位漏电区域，方便查找修复；同时实现故障区域跳闸，从而不影响其他区域运作。

Description

一种轨道交通供电系统的漏电保护方法
技术领域
本发明涉及轨道交通运输技术领域，特别是涉及一种轨道交通供电系统的漏电保护方法。
背景技术
目前，高铁交通没有设置直流接地保护，而由于轻轨与磁悬浮轨道交通直流牵引供电系统与传统地铁供电方式相比，其负极不通过走行轨回流，而是另设负极轨回流。轻轨通过胶轮运行，磁悬浮列车是悬浮运行，这就使得轻轨及磁悬浮列车与地之间是相对绝缘，随着时间增加，漏电情况难以避免。而目前针对这种情况，在城市轨道交通线路发生接地漏电故障时，保护装置都是电压型判断，导致全线跳闸，影响运营，同时因为无法确定故障区段，给排查工作带来很大困扰。目前缺乏能够迅速定位漏电区间且不会导致全线跳闸的供电系统相关漏电保护方法。
发明内容
基于此，本发明提供一种轨道交通供电系统的漏电保护方法，在不同区域发生漏电故障时，能够准确迅捷的定位漏电区域，方便查找修复；同时实现故障区域跳闸，从而不影响其他区域运作，可以使列车在遇到漏电情况时，更快的恢复运营。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种轨道交通供电系统的漏电保护方法，包括以下步骤：
在供电系统的每个供电区域的供电负极与接地线之间设置电流判断保护装置；所述电流判断保护装置用于监测所述供电负极与所述接电线之间的电流大小，当电流超过预定数值时，使当前供电区域跳闸；
实时检测每个供电区域中用于连接上下行的正极母线和其对应负极母线的电流大小；并根据所述电流大小得到所述正极母线电流和其对应负极母线的电流之间的差异电流数值；
在发生漏电情况时，根据所述差异电流数值判断发生漏电的供电区域。
作为上述方法的进一步改进为：
所述在发生漏电情况时，根据所述差异电流数值判断发生漏电的供电区域的步骤，还包括：
在发生漏电情况时，根据所述差异电流数值得到每个供电区域差异电流数值正负分布情况；
在所有供电区域中，区域内的所有差异电流数值为正或都为负时，此区域为漏电区域。
上述方法中，优选地，所述在所有供电区域中，区域内的所有差异电流数值为正或都为负时，此区域为漏电区域的步骤，包括：
在所有供电区域中，区域内的所有差异电流数值为正时，此区域为无列车运行的漏电区域；
区域内的所有差异电流数值为负时，此区域为列车运行时的漏电区域。
上述方法中，优选地，所述实时检测每个供电区域中用于连接上下行的正极母线和其对应的负极母线的电流大小的步骤之前，还包括：
设置用于连接上下行的正极母线和其对应的负极母线上设置差异电流传感器；所述差异电流传感器用于实时检测所述正极母线电流和其对应的负极母线的电流之间的差异电流数值。
上述方法中，优选地，所述电流判断保护装置包括：
电流继电器和保护电阻。
上述方法中，优选地，所述保护电阻为1Ω～10Ω的可调电阻。
由以上方案可以看出，本发明的轨道交通供电系统的漏电保护方法，通过供电负极与接地线之间设置的电流判断保护装置，可以在发生漏电的情况下，通过检测电流大小判断此区域是否漏电，从而在发生漏电的情况下，跳闸保护此区域，并且不会影响其他的区域运作。
通过检测每个供电区域中用于连接上下行的正极母线和其对应负极母线的电流大小，以此得到正极母线电流和其对应负极母线的电流之间的差异电流数值，从而可以根据差异电流数值来判断区域情况。在未发生漏电时，差异电流数值为0，发生漏电时，若列车没在运行中，则故障区域差异电流数值为正，若列车在运行中，则故障区域差异电流数值为负。我们通过对所有供电所的差异电流大小、极性进行判断，只有故障点两侧的供电所(故障区段)其差异电流极性同向，非故障区段的供电所差异电流(穿越电流)极性不同向，可以很快确定出故障点的区段，在双重的检测下可以迅速对故障区域进行跳闸保护，不会影响到其他区段车辆的正常运营，同时也可以更快的针对故障区段进行修复工作。
附图说明
图1为电压型接地漏电装置原理图；
图2为本发明实施例中无列车牵引时供电系统电流流向示意图；
图3为本发明实施例中列车牵引时供电系统电流流向示意图；
图4为本发明实施例中电流判断保护装置框架结构示意图；
图5为本发明实施例中电流判断保护装置具体结构示意图。
其中，1、电流传感器；2、保护电阻；3、电流继电器；4、防逆流二极管。
具体实施方式
下面结合附图以及具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述。
参见图1至图5所示，本发明的实施例首先要说明下用来实现方法的系统。
在目前市场上的接地漏电保护装置都是电压检测型保护，当发生接地漏电故障时，在该条线路上的所有保护装置都会检测到漏电电压的存在(并联电路电压相等)，所以会导致全线跳闸，无法确定漏电的故障区段。
本实施例的系统的保护装置将电压检测型改为了电流检测型，引入了差异电流的判断，这样可以避免前面所述的全线跳闸，但是在线路上有车辆制动时，差异电流的值无法确定，所以本实施例的装置又引入了差异电流极性判断以及相邻供电所中差异电流极性的判断，有效解决了车辆制动情况下的误判，能准确的区分故障点的具体区段。具体原理如下所述：
A、电压型接地漏电保护装置原理说明
参见图1。图1为电压型接地漏电装置原理图，小矩形代表每个供电所的接地漏电保护装置，简称64D。当轨道正极对大地发生短路时，在大地和负极之间会产生一个电压，当这个电压达到一定的值的时候，64D设备会发出报警信号，同时发出211～214断路器的跳闸信号。
因为所有的64D设备都是并联在负极上的，它们检测到的漏电压相等(并联电路电压相等)，所以所有区段上的供电所断路器都会断开，导致全线跳闸。
B、电流型接地漏电保护装置差异电流流向说明(无车辆或车辆为牵引状态)参见图2。图2为本发明实施例中无列车牵引时供电系统电流流向示意图。正极至大地电流的流向，大地至负极电流流向以及相邻供电所的穿越过来的正极电流流向如图2所示，椭圆代表的是差异电流传感器。
在轨道上无车辆的情况下，当发生漏电故障时，正极电流都经过了差异电流传感器，而负极电流则是通过大地(D点)回到64D设备的接地点(D1/D2/D3接地点)，再通过64D设备回流到负极，没有通过差异电流传感器，正极电流远远大于负极电流，此时差异电流极性为正。
C、电流型接地漏电保护装置差异电流流向说明(车辆制动情况下)
参见图3。图3为本发明实施例中列车牵引时供电系统电流流向示意图。正极至大地电流的流向，大地至负极电流流向以及相邻供电所的穿越过来的正极电流流向如图3所示，椭圆代表的是差异电流传感器。
在轨道上车辆制动的情况下，当发生漏电故障时，正极电流一部分通过泄漏点流到大地再流回64D设备，一部分经过能馈吸收装置再流到负极。在这个时候因为负极电流I_2212＝I_64D1+I_能吸1(或I_2214＝I_64D2+I_能吸2)是大于正极电流的，所以差异电流极性为负。
D、逻辑判断说明
综合以上几种情况，我们通过对所有供电所的差异电流大小、极性进行判断，只有故障点两侧的供电所(故障区段)其差异电流极性同向，非故障区段的供电所差异电流(穿越电流)极性不同向，可以很快确定出故障点的区段，针对故障区段的断路器进行跳闸，而不会影响到其他区段车辆的正常运营。
同时，优选的，可以通过差异电流传感器检测差异电流。可以同时的检测正极母线和负极母线的电流差，更加精确。
E、系统构成说明
整个接地漏电保护装置主要由电流继电器3、主控板、差异电流传感器等组成。
参见图4，图4为本发明实施例中电流判断保护装置框架结构示意图。
2.1、保护原理说明
2.1.1主回路
在地与负极之间接入电流传感器1、防逆流二极管4、电流继电器3、保护电阻2等，当线路发生接地或漏电时，KI电流继电器动作，KI的动作信号送逻辑判断，是立即保护跳闸动作，还是延迟保护全部跳闸动作。
2.1.2 DSP判断
对于一个牵引所而言有四个供电回路(区域)，这四个回路的电流信号(装置自带电流检测传感器)全部送DSP主控板检测判断，根据判断结果该四个供电回路是否存在漏电情况，是否达到保护的动作值，如：通过检测判断211、2211的电流情况，判断211回路是否存在漏电情况，如果判断漏电，则DSP控制KA8动作。
2.1.3动作响应
参见图5。图5为本发明实施例中电流判断保护装置具体结构示意图。
2.1.3.1假设KI动作，且一直维持，而DSP主控板判断没有保护输出信号，即KA6、KA7、KA8、KA9无动作，则装置经延时后发出该牵引所四个供电开关全部跳闸保护，即KA1、KA2、KA3、KA4全部动作。
2.1.3.2假设KI动作，且DSP主控板判断到有某个供电回路有漏电，如211回路漏电，即KA8有输出，则KA3动作，对应的211供电开关立即进行跳闸保护动作，切断接地或漏电故障点。
2.1.3.3 KI动作自动复位操作。当KI电流继电器动作后，DSP主控板将一直检测KI回路的电流，当电流低于设定值时，由DSP主控板控制KM接触器动作，使KI电流继电器复位。系统恢复正常检测状态。
综合上述3条，2.1.3.1与过去电压判断方式的动作有相同之处；但增加了2.1.3.2条的功能后，跳闸的动作可直接针对有故障的回路实施跳闸保护，而非故障的回路可正常运行，同时锁定了故障区域。如果是电压判断方式的话，一旦发生了故障，很难确定故障是在哪两个站之间，而要全线去查，排查故障时间大大缩短；2.1.3.3条，因KI电流继电器具有磁滞效应，在故障点切除后，应立即使电流继电器KI复位，防止非故障区域的供电开关不必要的跳闸。
由以上方案可以看出，本发明的轨道交通供电系统的漏电保护方法，通过供电负极与接地线之间设置的电流判断保护装置，可以在发生漏电的情况下，通过检测电流大小判断此区域是否漏电，从而在发生漏电的情况下，跳闸保护此区域，并且不会影响其他的区域运作。
通过检测每个供电区域中用于连接上下行的正极母线和其对应负极母线的电流大小，以此得到正极母线电流和其对应负极母线的电流之间的差异电流数值，从而可以根据差异电流数值来判断区域情况。在未发生漏电时，差异电流数值为0，发生漏电时，若列车没在运行中，则故障区域差异电流数值为正，若列车在运行中，则故障区域差异电流数值为负。我们通过对所有供电所的差异电流大小、极性进行判断，只有故障点两侧的供电所(故障区段)其差异电流极性同向，非故障区段的供电所差异电流(穿越电流)极性不同向，可以很快确定出故障点的区段，在双重的检测下可以迅速对故障区域进行跳闸保护，不会影响到其他区段车辆的正常运营，同时也可以更快的针对故障区段进行修复工作。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种轨道交通供电系统的漏电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
在供电系统的每个供电区域的供电负极与接地线之间设置电流判断保护装置；所述电流判断保护装置用于监测所述供电负极与所述接电线之间的电流大小，当电流超过预定数值时，使当前供电区域跳闸；
实时检测每个供电区域中用于连接上下行的正极母线和其对应负极母线的电流大小；并根据所述电流大小得到所述正极母线电流和其对应负极母线的电流之间的差异电流数值；
在发生漏电情况时，根据所述差异电流数值判断发生漏电的供电区域。
2.根据权利要求1所述的轨道交通供电系统的漏电保护方法，其特征在于，所述在发生漏电情况时，根据所述差异电流数值判断发生漏电的供电区域的步骤，还包括：
在发生漏电情况时，根据所述差异电流数值得到每个供电区域差异电流数值正负分布情况；
在所有供电区域中，区域内的所有差异电流数值为正或都为负时，此区域为漏电区域。
3.根据权利要求2所述的轨道交通供电系统的漏电保护方法，其特征在于，所述在所有供电区域中，区域内的所有差异电流数值为正或都为负时，此区域为漏电区域的步骤，包括：
在所有供电区域中，区域内的所有差异电流数值为正时，此区域为无列车运行的漏电区域；
区域内的所有差异电流数值为负时，此区域为列车运行时的漏电区域。
4.根据权利要求1所述的轨道交通供电系统的漏电保护方法，其特征在于，所述实时检测每个供电区域中用于连接上下行的正极母线和其对应的负极母线的电流大小的步骤之前，还包括：
设置用于连接上下行的正极母线和其对应的负极母线上设置差异电流传感器；所述差异电流传感器用于实时检测所述正极母线电流和其对应的负极母线的电流之间的差异电流数值。
5.根据权利要求1所述的轨道交通供电系统的漏电保护方法，其特征在于，所述电流判断保护装置包括：
电流继电器和保护电阻。
6.根据权利要求5所述的轨道交通供电系统的漏电保护方法，其特征在于，所述保护电阻为1Ω～10Ω的可调电阻。
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