CN111890990A - 一种电力机车弓网保护控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力机车弓网保护控制方法，包括以下步骤：监测当前接触网网压，判断当前接触网网压是否在预设的接触网网压范围内，如果当前接触网网压不在预设的接触网网压范围内，则执行主断路器断开；监测当前车顶绝缘状态，根据当前车顶绝缘值与预设的车顶绝缘值下限和预设的车顶绝缘预警值之间的关系，控制主断路器的状态。本发明还公开了一种电力机车弓网保护控制系统，包括监测模块、比较模块和控制模块。本发明的电力机车弓网保护控制方法可以动态检测车顶网压侧设备的接地状态，并通过控制机车级电路开关达到保护接触网的目的，本发明的电力机车弓网保护控制系统能够自动判别设备状态，并进行隔离，避免司机误操作造成故障扩大。

Description

一种电力机车弓网保护控制方法和系统

技术领域

本发明涉及电力机车技术领域，具体涉及一种电力机车弓网保护控制方法和系统。

背景技术

通常，现有技术中的电力机车高压网侧控制电路如图1所示，包括接触网1、受电弓2、受电弓3、高压隔离开关4、高压隔离开关5、接地开关6、主断路器7、电流互感器8、避雷器9和主变压器10。主变压器10的原边通过接触网1、受电弓2(或受电弓3)、高压隔离开关4(或高压隔离开关5)以及主断路器7得电，经变压器变压后供车内设备使用。主断路器7与主变压器10之间设置避雷器9进行过压保护。原边电流互感器8测量受电弓2或受电弓3的电流值。

如图1所示，正常情况下，机车只有一个受电弓(受电弓2或受电弓3)处于升起状态，当该受电弓发生故障后，通过操作与其对应的高压隔离开关进行隔离，并升起另一受电弓进行受流。由于机车保护检测回路通常设置在主变压器之后，用于保护机车内部各类部件不受损坏，原边网侧发生的故障由所在线路的变电所进行保护。因此，在机车通过互感器检测网压值，并确定网压值超出或低于正常范围时，机车跳主断进行整车保护。

当网侧车顶高压电器出现接地故障造成网压值低于正常范围时，接触网变电所将断开主断路器，间隔2秒后，人为再发出闭合主断路器指令，进而再次送电，然后，当再次监测到网压值不符合正常范围时，又再次断开主断路器。此时，如果车顶绝缘出现问题，在闭合主断路器的过程中，等不到主断路器再次断开，就会出现接触网先烧损的情况。因而，现有技术的技术方案使得在受电弓升起之前，无法识别故障原因，更无法确定车顶绝缘状态，当变电所再次送电后，车顶故障并未消除，司机如再次闭合主断路器，将出现接触网烧损的情况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电力机车弓网保护控制方法和系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种电力机车弓网保护控制方法，包括以下步骤：

监测当前接触网网压，判断所述当前接触网网压是否在预设的接触网网压范围内，如果所述当前接触网网压不在所述预设的接触网网压范围内，则执行主断路器断开；

监测当前车顶绝缘状态，根据当前车顶绝缘值与预设的车顶绝缘值下限和预设的车顶绝缘预警值之间的关系，控制所述主断路器的状态。

进一步地，如果所述当前车顶绝缘值不小于所述预设的车顶绝缘值下限，则继续监测所述当前车顶绝缘状态。

进一步地，如果所述当前车顶绝缘值在所述预设的车顶绝缘值下限和所述预设的车顶绝缘预警值之间，则发出预警。

进一步地，如果所述当前车顶绝缘值小于所述预设的车顶绝缘值下限，则封锁所述主断路器闭合指令。

进一步地，如果所述当前接触网网压在所述预设的接触网网压范围内，则执行所述主断路器闭合。

本发明还提供一种电力机车弓网保护控制系统，包括：

监测模块，用于监测当前接触网网压和当前车顶绝缘状态；

比较模块，用于将所述当前接触网网压与预设的接触网网压范围进行比较，以及用于将所述当前车顶绝缘值与预设的车顶绝缘值下限和预设的车顶绝缘预警值进行比较；

控制模块，用于根据所述比较模块的比较结果控制所述主断路器的状态。

进一步地，如果所述当前车顶绝缘值不小于所述预设的车顶绝缘值下限，则所述监测模块继续监测所述当前车顶绝缘状态。

进一步地，如果所述当前车顶绝缘值在所述预设的车顶绝缘值下限和所述预设的车顶绝缘预警值之间，则发出预警。

进一步地，如果所述当前车顶绝缘值小于所述预设的车顶绝缘值下限，则所述控制模块执行封锁所述主断路器闭合指令。

进一步地，

所述监测模块包括高压互感器和车顶接地检测模块，所述高压互感器用于检测所述当前接触网网压，所述车顶接地检测模块用于检测所述当前车顶绝缘状态。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：本发明的电力机车弓网保护控制方法可动态检测车顶网压侧设备的接地状态，并通过控制机车级电路开关达到保护接触网的目的，本发明的电力机车弓网保护控制系统能够自动判别设备状态，并进行隔离，避免司机误操作造成故障扩大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的电力机车高压网侧控制电路的示意图；

图2为本发明的电力机车弓网保护控制系统的结构示意图；

图3为本发明的电力机车弓网保护控制方法的流程图；

图4为本发明的电力机车弓网保护控制系统的控制电路的示意图；

图5为本发明的电力机车弓网保护控制系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

结合图2说明本发明的电力机车弓网保护控制方法的整体思路，在受电弓12升起的情况下，通过监测接触网电压判断是否需要断开或允许闭合主断路器18，当受电弓12降下时，无法直接检测接触网网压，则通过车顶接地检测模块14来判断当前车顶高压设备与车顶20之间的绝缘值，如果绝缘值在合理范围内，则允许升起受电弓12，如果绝缘超出合理范围，则禁止升起受电弓12，由此防止绝缘能力不足直接导致接触网接地或闪络放电。其中，附图标记19为绝缘子。

如图3所示，本发明的电力机车弓网保护控制方法，包括以下步骤：

设定预设的接触网网压范围(即接触网网压正常范围)，设定预设的车顶绝缘值下限(即，最低值M₂)和预设的车顶绝缘预警值M₁。监测当前接触网网压，判断当前接触网网压是否在预设的接触网网压范围内，如果当前接触网网压不在预设的接触网网压范围内，例如当前接触网网压低于(或高于)预设的接触网网压范围，则执行主断路器断开；监测当前车顶绝缘状态，根据当前车顶绝缘值M与预设的车顶绝缘值下限M₂和预设的车顶绝缘预警值M₁之间的关系，控制主断路器的状态。

如果当前车顶绝缘值M不小于预设的车顶绝缘值下限M₂，则继续监测当前车顶绝缘状态。

如果当前车顶绝缘值M在预设的车顶绝缘值下限M₂和预设的车顶绝缘预警值M₁之间(即，M₂＜M＜M₁)，则发出预警。如果当前接触网网压在预设的接触网网压范围内，则执行主断路器闭合，方法至此结束。

如果当前车顶绝缘值M小于预设的车顶绝缘值下限M₂(即，M＜M₂)，则封锁主断路器闭合指令，方法至此结束。

在本发明中，当机车绝缘恶化程度未达到检测表示范围时，高压绝缘检测装置输出测试电压(网压值)维持于25kV，代表机车绝缘良好，当机车检测接触网网压低跳主断路器断开后，车顶接地检测模块随即对车顶绝缘状态进行检测，如果检测到车顶绝缘值降低、高压回路漏电增大而最终导致高压绝缘检测装置的输出电流达到安全预设电流后，发出预警，如果车顶绝缘状态恶化程度较高，则封锁机车主断路器闭合指令，防止故障进一步扩大。

如图4和5所示，本发明还提供一种电力机车弓网保护控制系统，包括：

监测模块，用于监测当前接触网网压和当前车顶绝缘状态；

比较模块，用于将当前接触网网压与预设的接触网网压范围进行比较，以及用于将当前车顶绝缘值与预设的车顶绝缘值下限和预设的车顶绝缘预警值进行比较；

控制模块，用于根据比较模块的比较结果控制主断路器的状态。

如果当前车顶绝缘值不小于预设的车顶绝缘值下限，则监测模块继续监测当前车顶绝缘状态。如果当前车顶绝缘值在预设的车顶绝缘值下限和预设的车顶绝缘预警值之间，则发出预警。如果当前车顶绝缘值小于预设的车顶绝缘值下限，则控制模块执行封锁主断路器闭合指令。如果当前接触网网压在预设的接触网网压范围内，则执行主断路器闭合。

如图4所示，本发明的电力机车弓网保护控制系统的控制电路包括接触网11、受电弓12、避雷器13、车顶接地检测模块14、高压互感器15、高压接地开关16以及模拟接地17。其中，监测模块包括高压互感器15和车顶接地检测模块14，高压互感器15用于检测当前接触网网压，车顶接地检测模块14用于检测当前车顶绝缘状态。受电弓12从接触网11获取电能。

如图4所示，车顶接地检测模块14实时检测车顶高压设备对地的绝缘状态，具体为，车顶接地检测模块14持续输出单相50V/50Hz的电压信号至高压互感器15的次边，在其原边侧会根据高压互感器15的电压变比s(一般在150～250之间)，形成50×s V的高压电压信号。此时，如果在原边侧存在如模拟接地17示意的绝缘下降情况，则会在高压互感器15的原边、模拟接地17、车体之间形成电流I的通路，而在高压互感器15的次边形成s倍的次边电流。车顶接地检测模块14通过检测该次边电流的数值来判断车顶设备对地的绝缘状态，并在绝缘状态超过一定阈值时向机车控制系统输出报警信号，例如，当次边电流超过50mA时，使机车控制系统禁止升弓或闭合主断路器18。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力机车弓网保护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

监测当前接触网网压，判断所述当前接触网网压是否在预设的接触网网压范围内，如果所述当前接触网网压不在所述预设的接触网网压范围内，则执行主断路器断开；

监测当前车顶绝缘状态，根据当前车顶绝缘值与预设的车顶绝缘值下限和预设的车顶绝缘预警值之间的关系，控制所述主断路器的状态。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，如果所述当前车顶绝缘值不小于所述预设的车顶绝缘值下限，则继续监测所述当前车顶绝缘状态。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，如果所述当前车顶绝缘值在所述预设的车顶绝缘值下限和所述预设的车顶绝缘预警值之间，则发出预警。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，如果所述当前车顶绝缘值小于所述预设的车顶绝缘值下限，则封锁所述主断路器闭合指令。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，如果所述当前接触网网压在所述预设的接触网网压范围内，则执行所述主断路器闭合。

6.一种电力机车弓网保护控制系统，其特征在于，包括：

监测模块，用于监测当前接触网网压和当前车顶绝缘状态；

比较模块，用于将所述当前接触网网压与预设的接触网网压范围进行比较，以及用于将所述当前车顶绝缘值与预设的车顶绝缘值下限和预设的车顶绝缘预警值进行比较；

控制模块，用于根据所述比较模块的比较结果控制所述主断路器的状态。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，如果所述当前车顶绝缘值不小于所述预设的车顶绝缘值下限，则所述监测模块继续监测所述当前车顶绝缘状态。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，如果所述当前车顶绝缘值在所述预设的车顶绝缘值下限和所述预设的车顶绝缘预警值之间，则发出预警。

9.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，如果所述当前车顶绝缘值小于所述预设的车顶绝缘值下限，则所述控制模块执行封锁所述主断路器闭合指令。

10.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，

所述监测模块包括高压互感器和车顶接地检测模块，所述高压互感器用于检测所述当前接触网网压，所述车顶接地检测模块用于检测所述当前车顶绝缘状态。

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