CN112332364B

CN112332364B - 一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法及系统

Info

Publication number: CN112332364B
Application number: CN202011041902.1A
Authority: CN
Inventors: 崔玉龙; 张善秋; 杨国艺; 刘汉; 王广袤
Original assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd; China State Railway Group Co Ltd
Current assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd; China State Railway Group Co Ltd
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2040-09-28
Also published as: CN112332364A

Abstract

本发明公开了一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法及系统，包括：分别获取车辆速度、受电弓状态、接触网流入车辆的电流、与受电弓接触的接触网的电压以及主断路器状态信息；基于上述获取到的信息进行不同工况下的过流故障判断；根据过流故障判断结果确定是否触发过流保护动作。本发明能够实现通过逻辑判断与驱动硬件电路相结合的方式，解决了车辆在升弓高压受电状态下，发生过流、短路故障时可能对损坏弓网、高压设备以及对人员造成危害的风险，解决了只依靠硬件电路无法实现精确、全面保护的问题。

Description

一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法及系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其涉及一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

受电弓是电力牵引机车从接触网获取电能的电气设备，安装在机车车顶上，受电弓升弓状态下，能够从高压接触网获得高压交流电，为车辆牵引设备和其它辅助设施提供动力。

参照图1，在车顶部分，受电弓所在干路分别连接避雷器、电压互感器、主断路器、电流互感器等设备；在车下部分，受电弓所在干路连接至配电箱，配电箱内包括主变压器、牵引变流器等设备，用于将受电弓输送的电能进行转化利用。

目前，受电弓升弓状态下，无法对受电弓所在干路发生过流或者短路故障进行检测和保护，如果受电弓所在干路发生过流或者短路故障(比如，负载过大可能会导致过流；主供电高压线缆发生绝缘层破损造成高压线路与车体形成短路，继而形成电流过流)，会使得车体高压受电，当车顶高压绝缘失效时，还可能会形成高压对车体短路，容易形成大电流，击穿车体，熔断弓网，发生火灾、变电所损坏等。

因此，对受电弓升弓状态下发生过流或者短路故障进行检测和保护，成为本领域需要解决的重要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法及系统，能够通过逻辑条件实时检测是否发生过流故障，并在检测到故障时及时触发相应的过流保护策略。

根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法，包括：

分别获取车辆速度、受电弓状态、接触网流入车辆的电流、与受电弓接触的接触网的电压以及主断路器状态信息；

基于上述获取到的信息进行不同工况下的过流故障判断；

根据过流故障判断结果确定是否触发过流保护动作。

进一步地，若至少同时满足以下条件，则判定存在车顶部分过流故障：

车辆速度小于设定阈值V1；受电弓处于升起状态；接触网流入车辆的电流大于设定阈值I1；与受电弓接触的接触网的电压小于设定的阈值U1。

进一步地，若至少同时满足以下条件，则判定存在主断路器断开时，车顶部分的过流故障：

主电路器处于断开状态；受电弓处于升起状态；接触网流入车辆的电流大于设定阈值I2；与受电弓接触的接触网的电压大于设定的阈值U2。

进一步地，还包括：检测非分相区接触网电压状态，若至少同时满足以下条件，则判定存在分相区外无网压故障：

车辆速度小于设定阈值V3；受电弓处于升起状态；与受电弓接触的接触网的电压小于设定的阈值U3；处于分相区外；非受电弓降下过程中。

根据本发明实施例的第二个方面，提供了一种受电弓升弓状态下过流保护控制系统，包括：

数据获取模块，用于分别获取车辆速度、受电弓状态、接触网流入车辆的电流、与受电弓接触的接触网的电压以及主断路器状态信息；

故障判断模块，用于基于上述获取到的信息进行不同工况下的过流故障判断；

保护动作模块，用于根据过流故障判断结果确定是否触发过流保护动作。

根据本发明实施例的第三个方面，提供了一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的受电弓升弓状态下过流保护控制方法。

根据本发明实施例的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的受电弓升弓状态下过流保护控制方法。

根据本发明实施例的第五个方面，提供了一种轨道车辆，包括受电弓，其采用上述的受电弓升弓状态下过流保护控制方法，实现对受电弓升弓状态下的过流保护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明能够实现通过逻辑判断与驱动硬件电路相结合的方式，解决了车辆在升弓高压受电状态下，发生过流、短路故障时可能对损坏弓网、高压设备以及对人员造成危害的风险，解决了只依靠硬件电路无法实现精确、全面保护的问题。

(2)本发明三种判断逻辑逻辑相互补充，形成了对列车高压供电时发生过流、短路工况的全面保护。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是现有技术中受电弓所在干路结构的一种示意图；

图2是根据本发明实施例的受电弓升弓状态下过流保护控制方法流程图；

图3是根据本发明实施例的逻辑判断过程示意图；

图4是根据本发明实施例的紧急断电环路结构示意图；

图5是根据本发明实施例的受电弓升弓状态下过流保护控制系统示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

根据本发明实施例，提供了一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法的实施例，参照图2，具体包括以下步骤：

步骤S101：分别获取车辆速度、受电弓状态、接触网流入车辆的电流、与受电弓接触的接触网的电压以及主断路器状态信息；

步骤S102：基于上述获取到的信息进行不同工况下的过流故障判断；

具体地，根据获取到的车辆速度、受电弓状态、接触网流入车辆的电流、与受电弓接触的接触网的电压以及主断路器状态等参数信息，不同工况下的过流故障判断逻辑存在不同，下面给出了两种不同工况下的过流故障判断逻辑：

(1)判断逻辑1：受电弓所在干路车顶部分过流故障；

考虑到当车顶高压绝缘失效时，可能会形成高压对车体短路，如果在变电所还没有跳闸、接触网尚未断电时强行进行降弓操作，由于此时弓网间短路电流较大，会在受电弓滑板与接触网之间形成强烈的短路电弧，容易造成熔网等风险；

因此，检测到至少同时满足以下条件时，判定为受电弓所在干路车顶部分过流故障：

车辆速度小于设定阈值V1；

受电弓处于升起状态；

接触网流入车辆的电流大于设定阈值I1；

与受电弓接触的接触网的电压小于设定的阈值U1。

在实际应用中，给出上述判断条件的实施方式具体为：

①车辆速度＜150km/h；②受电弓升弓状态；③网流＞1200A；④网压＜10KV。

(2)判断逻辑2：主断路器断开时，受电弓所在干路车顶部分过流故障；

考虑到当受电弓升起、主断路器未闭合时，若发生高压短路或漏电时，可能会出现过流故障；因此，检测到至少同时满足以下条件时，判定为主断路器断开状态下的受电弓所在干路车顶部分过流故障：

主电路器处于断开状态；

受电弓处于升起状态；

接触网流入车辆的电流大于设定阈值I2；

与受电弓接触的接触网的电压大于设定的阈值U2。

在实际应用中，给出上述判断条件的实施方式具体为：

①主断路器断开状态；②受电弓升弓状态；③网流＞20A；④网压＞10KV。

需要说明的是，本实施例所述的车顶部分的过流故障指的是受电弓所在干路中，位于车顶部分线路或者设备出现过流故障。

(3)考虑到在分相区(车辆运行过程中存在的一段无电区，无网压)外，车辆接触网电压应该维持正常网压，若在分相区外监测到无网压则可能发生故障；同时考虑误触发的可能，设置该监测功能可被切除；

因此，在一些实施方式中，还包括对于分相区外接触网电压的检测与故障判断。

具体地，判断逻辑3：若至少同时满足以下条件，则判定存在分相区外无网压故障：

车辆速度小于设定阈值V3；

受电弓处于升起状态；

与受电弓接触的接触网的电压小于设定的阈值U3；

处于分相区外；

非受电弓降下过程中。

在实际应用中，给出上述判断条件的实施方式具体为：

①车辆速度＜100km/h；②受电弓升弓状态；③网压＜10KV④非分相区状态；⑤非受电弓降下过程中；⑥该故障保护功能未被切除。

可以理解地，上述速度或者设定阈值的取值，本领域技术人员可以根据实际情况进行选取。

车辆速度阈值V1和V3的取值考虑到列车不同速度运行时，特别是速度越快时，受电弓与接触网之间的接触存在抖动越大，存在误触发保护风险，因此选择速度阈值选择不能过高。

步骤S103：根据过流故障判断结果确定是否触发过流保护动作。

参照图3，上述三个判断逻辑是并列存在的，只要其中一个判断逻辑成立，则触发过流保护动作。

本实施例中，过流保护动作具体为：断开车辆紧急断电环路，以实现降弓和/或断开主断路器的保护动作。

具体地，判断逻辑1成立时，断开车辆紧急断电环路，以实现降弓和断开主断路器的保护动作；判断逻辑2成立时，断开车辆紧急断电环路，以实现降弓的保护动作；判断逻辑2成立时，断开车辆紧急断电环路，以实现降弓和断开主断路器的保护动作。

本实施例中，断开车辆紧急断电环路的具体实现方式为：参照图4，在车辆紧急断电环路内串接第一继电器的常闭触点，主控制器接收到过流故障的指令后，驱动第一继电器线圈得电，其常闭触点断开，从而紧急断电环路断开。

在一些实施方式中，过流保护动作误触发时，能够手动或自动切除所述过流保护动作或者切除某一种判断逻辑。

以上为本申请实施例提供的受电弓升弓状态下过流保护控制方法，该方法能够在车辆行车过程中，根据采集到的各种参数信息，检测受电弓所在干路是否发生过流故障，并能够在发生故障时触发过流保护动作。

可见，应用该方法能够实现车辆受电弓所在干路的故障检测和保护，提高车辆行车的安全性。

可以理解的是，本实施例提供的受电弓升弓状态下过流保护控制方法中，在执行具体的数据采集或者逻辑判断之前，还可以首先识别确定处于工作状态的受电弓，识别并确定处于工作状态的受电弓之后，获取相应的参数信息，进而实现故障检测和保护。

实施例二

根据本发明实施例，提供了一种受电弓升弓状态下过流保护控制系统的实施例，参照图5，具体包括：

此处需要说明的是，上述数据获取模块、故障判断模块和保护动作模块对应于实施例一中的步骤S101至S103，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。

作为一种可选的实施例，为了避免出现保护动作误触发的情况，所述系统还包括：

保护切除模块，用于通过手动或自动切除过流保护动作或者切除某一种判断逻辑。

作为一种可选的实施例，为了断开车辆紧急断电环路，所述系统还包括：

触发模块，用于在触发了过流保护动作之后，触发第一继电器线圈得电，使得紧急断电环路内串接的第一继电器的常闭触点断开，从而使得紧急断电环路断开。

实施例三

在一个或多个实施方式中，公开了一种终端设备，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现实施例一中的受电弓升弓状态下过流保护控制方法。为了简洁，在此不再赘述。

应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

实施例一中的受电弓升弓状态下过流保护控制方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

实施例四

根据本发明实施例，提供了一种轨道车辆的实施例，该轨道车辆包括受电弓，采用实施例一中所述的受电弓升弓状态下过流保护控制方法，实现对受电弓升弓状态下的过流保护。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法，其特征在于，包括：

基于上述获取到的信息进行不同工况下的过流故障判断；

根据过流故障判断结果确定是否触发过流保护动作;

若至少同时满足以下条件，则判定存在车顶部分过流故障：

车辆速度小于设定阈值V1；受电弓处于升起状态；接触网流入车辆的电流大于设定阈值I1；与受电弓接触的接触网的电压小于设定的阈值U1；

若至少同时满足以下条件，则判定存在主断路器断开时，车顶部分的过流故障：

主断路器处于断开状态；受电弓处于升起状态；接触网流入车辆的电流大于设定阈值I2；与受电弓接触的接触网的电压大于设定的阈值U2；

还包括：检测非分相区网压状态，若至少同时满足以下条件，则判定存在分相区外无网压故障：

2.如权利要求1所述的一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法，其特征在于，所述过流保护动作具体为：断开车辆紧急断电环路，以实现降弓和/或断开主断路器的保护动作。

3.如权利要求2所述的一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法，其特征在于，所述车辆紧急断电环路内串接第一继电器的常闭触点，接收到断开车辆紧急断电环路的控制指令后，驱动第一继电器线圈得电，常闭触点断开，紧急断电环路断开。

4.如权利要求1所述的一种受电弓升弓状态下过流保护控制方法，其特征在于，还包括：过流保护动作误触发时，能够手动或自动切除所述过流保护动作。

5.一种受电弓升弓状态下过流保护控制系统，其特征在于，包括：

故障判断模块，用于基于上述获取到的信息进行不同工况下过流故障判断；

保护动作模块，用于根据过流故障判断结果确定是否触发过流保护动作；

若至少同时满足以下条件，则判定存在车顶部分过流故障：

6.一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-4任一项所述的受电弓升弓状态下过流保护控制方法。

7.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-4任一项所述的受电弓升弓状态下过流保护控制方法。

8.一种轨道车辆，包括受电弓，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的受电弓升弓状态下过流保护控制方法，实现对受电弓升弓状态下的过流保护。