CN111319517A - 虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法。该受电弓位置检测方法包括提取虚拟同相供电装置的输出电流中设定频率的谐波电流;获取若干连续采样周期内谐波电流的幅值,并根据谐波电流的幅值获取前后两个连续采样周期内谐波电流幅值的变化率;当谐波电流的幅值首次大于预设幅值且变化率大于预设变化率时,受电弓进入第一相供电臂与中性段并联区间;当谐波电流的幅值大于预设幅值且变化率小于负预设变化率时,受电弓与第一相供电臂脱离;当谐波电流的幅值再次大于预设幅值且变化率大于预设变化率时,受电弓进入第二相供电臂与中性段并联区间;当谐波电流的幅值小于预设幅值且变化率小于负预设变化率时,受电弓与中性段脱离。

Description

虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法
技术领域
本发明涉及铁路牵引供电领域,具体涉及一种虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法。
背景技术
在自动过电分相系统中,控制器需要采集列车的位置信息。如果列车位置定位不准确,则列车主断路器或地面设备的动作时间也不准确,如果操作不当,可能造成列车闯分相,导致事故的发生。因此列车位置的准确检测在自动过分相系统中十分重要,而其中受电弓的位置检测是关键环节之一。
在电气化铁道牵引区段,一般采用单工频交流供电,且接触网采用分段换相供电。虚拟同相供电系统属于地面过电分相的一种,如图1所示,虚拟同相供电系统所属牵引段一般采用A相和B相分段换相供电。虚拟同相供电系统主要由级联H桥多电平变流器(CascadeH-bridge Multilevel Converter,CHBMC)及其控制器、供电臂电压互感器PTA、PTB以及通讯系统组成。当受电弓从A相供电臂供电切换至B相供电臂供电过程中,先进入中性段(此时A相供电臂与中性段并联),之后脱离A相供电臂(此时受电弓只与中性段接触),之后进入B相供电臂(此时B相供电臂与中性段并联),之后脱离中性段(此时受电弓只与B相供电臂接触)。
虚拟同相供电系统中,现有的列车位置检测通常采用磁计轴器方法。该方法在过电分相的轨道旁安装磁钢与钢轨构成磁路,每当车轮通过时磁通量就变化一次,磁钢就输出一个电压脉冲信号。磁计轴器通过计数车轮轮轴的数量来检测列车的位置。其优点是安装简单,成本低,绝缘好,既适合新线又可以用于既有线路改造;缺点是磁计轴器使用太久之后会出现失磁的现象,则可能造成误检或漏检。
发明内容
针对现有技术中的上述不足,本发明旨在提供一种虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法,以提高受电弓位置检测的稳定性。
为了达到上述发明创造的目的,本发明采用的技术方案为:
提供一种虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法,其包括:
获取虚拟同相供电系统中虚拟同相供电装置的输出电流;
提取输出电流中的总谐波电流,之后提取总谐波电流中设定频率的谐波电流;
根据谐波电流的频率确定采样周期;
获取若干连续采样周期内谐波电流的幅值,并根据所述谐波电流的幅值获取前后两个连续采样周期内谐波电流幅值的变化率;
当所述谐波电流的幅值首次大于预设幅值且变化率大于预设变化率时,受电弓进入第一相供电臂与中性段并联区间;
当所述谐波电流的幅值大于预设幅值且变化率小于负预设变化率时,受电弓与第一相供电臂脱离;
当所述谐波电流的幅值再次大于预设幅值且变化率大于预设变化率时,受电弓进入第二相供电臂与中性段并联区间;
当所述谐波电流的幅值小于预设幅值且变化率小于负预设变化率时,受电弓与中性段脱离。
进一步地,为适应网侧电压频率为50Hz的虚拟同相供电系统,设定频率为100Hz。
进一步地,为提高受电弓位置检测的灵敏性,预设幅值为4A,所述预设变化率为400A/s。
本发明的有益效果为:
基于虚拟同相供电装置的输出电流实现了受电弓位置的检测,避免了基于磁计轴器进行受电弓位置的检测,从而提高了受电弓位置检测的稳定性。
同时,该虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法适用于任何车型,可以解决由于不同车型的受电弓位置不一致带来的无法仅通过车轴信息确定受电弓位置的问题。
附图说明
图1为现有技术中,虚拟同相供电系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式做详细说明,以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚,下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
该虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法包括:
获取虚拟同相供电系统中虚拟同相供电装置的输出电流;
提取输出电流中的总谐波电流,之后提取总谐波电流中设定频率的谐波电流;
根据谐波电流的频率确定采样周期;
获取若干连续采样周期内谐波电流的幅值,并根据所述谐波电流的幅值获取前后两个连续采样周期内谐波电流幅值的变化率;
当所述谐波电流的幅值首次大于预设幅值且变化率大于预设变化率时,受电弓进入第一相供电臂与中性段并联区间;
当所述谐波电流的幅值大于预设幅值且变化率小于负预设变化率时,受电弓与第一相供电臂脱离;
当所述谐波电流的幅值再次大于预设幅值且变化率大于预设变化率时,受电弓进入第二相供电臂与中性段并联区间;
当所述谐波电流的幅值小于预设幅值且变化率小于负预设变化率时,受电弓与中性段脱离。
在实施例一中,为适应网侧电压频率为50Hz,且其控制中未人为添加谐波的虚拟同相供电系统,同时提高受电弓位置检测的灵敏性,设定频率为100Hz,预设幅值为4A,所述预设变化率为400A/s,负预设变化率也就为-400A/s。
本文中第一相供电臂和第二相供电臂仅表示两个供电臂不同,列车运行过程中会出现A相供电臂供电切换至B相供电臂供电,或者B相供电臂供电换至A相供电臂供电这样的过程。而其属于A相供电臂供电切换至B相供电臂供电还是B相供电臂供电换至A相供电臂供电不影响虚拟同相供电系统的工作。
关于设定频率的确定方法,第一种:
进行模拟实验,通过实验测试结果,提取虚拟同相供电装置的输出电流,之后提取输出电流中的总谐波电流(总谐波电流中包含多个不同频率的谐波电流)。根据部分不同频率的谐波电流(舍去频率大于1000Hz的高次谐波电流)的波形并结合受电弓的位置进行分析,提取出受电弓从第一相供电臂供电切换至第二相供电臂供电过程中的位置变化时,所有谐波电流自身预设幅值和变化率的变化特征。取变化特征最明显(也即预设幅值最大且变化率最大)的谐波电流的频率为设定频率。
第二种:在网侧电压频率为50Hz的虚拟同相供电系统的控制中人为添加一低次谐波(频率<1000Hz),该添加的低次谐波的频率即为设定频率。
人为添加该低次谐波后,受电弓使供电臂和中性段并联时,虚拟同相供电装置输出电流中设定频率的谐波电流会在虚拟同相供电装置与列车牵引传动系统、牵引供电臂之间流动,使得设定频率的谐波电流幅值明显增大,而虚拟同相供电装置只为列车牵引传动系统供电时,该设定频率的谐波电流会明显减小;当受电弓没有在中性段时,该设定频率的谐波电流为零。

Claims (3)

1.虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法,其特征在于,包括:
获取虚拟同相供电系统中虚拟同相供电装置的输出电流;
提取所述输出电流中的总谐波电流,之后提取总谐波电流中设定频率的谐波电流;
根据谐波电流的频率确定采样周期;
获取若干连续采样周期内谐波电流的幅值,并根据所述谐波电流的幅值获取前后两个连续采样周期内谐波电流幅值的变化率;
当所述谐波电流的幅值首次大于预设幅值且变化率大于预设变化率时,受电弓进入第一相供电臂与中性段并联区间;
当所述谐波电流的幅值大于预设幅值且变化率小于负预设变化率时,受电弓与第一相供电臂脱离;
当所述谐波电流的幅值再次大于预设幅值且变化率大于预设变化率时,受电弓进入第二相供电臂与中性段并联区间;
当所述谐波电流的幅值小于预设幅值且变化率小于负预设变化率时,受电弓与中性段脱离。
2.根据权利要求1所述的虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法,其特征在于,所述设定频率为100Hz。
3.根据权利要求1或2所述的虚拟同相供电系统中列车受电弓位置检测方法,其特征在于,所述预设幅值为4A,所述预设变化率为400A/s。
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