CN114523885B - 一种高压供电回路保护系统、保护方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压供电回路保护系统、保护方法及车辆。其中该系统包括高压供电保护主支路，其由依次串接在受电弓和第一主变压器之间的第一电流传感器和主断路器构成；高压母线隔离支路，其两端分别连接在相应主断路器和第一主变压器的连接点处，且该支路上串接有两个第一高压隔离开关，每个第一隔离开关与一个第二电流传感器串联连接；主断路器控制回路，其由第一主变压器串联的牵引变流单元及其并联的旁路构成；控制模块，其用于接收第一电流传感器和第二电流传感器的电流信号进而定位故障过流故障区域，及判断/旁路切除相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态。

Description

一种高压供电回路保护系统、保护方法及车辆

技术领域

本发明属于轨道交通车辆高压供电电路设计技术领域，尤其涉及一种高压供电回路保护系统、保护方法及车辆。

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。

高压供电系统的运行安全可靠性，直接关乎列车的正常运营。在高压供电系统中，主断路器是列车供电的总开关，其闭合需要有严格的限制条件，以保证行车安全。

发明人发现，目前的主断路器控制环路的设计不能过保护，这一导致主断路器在列车运行时频繁断开，影响运行秩序，甚至造成救援。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种高压供电回路保护系统、保护方法及车辆，其既能实现正常情况下判断所有牵引变流器单元工作状态，又能实现高压隔离开关断开情况下将对应牵引变流器单元状态从环路中旁路掉，同时提高了列车的安全性与可用性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种高压供电回路保护系统，其包括：

高压供电保护主支路，其由依次串接在受电弓和第一主变压器之间的第一电流传感器和主断路器构成；

高压母线隔离支路，其两端分别连接在相应主断路器和第一主变压器的连接点处，且该支路上串接有两个第一高压隔离开关，每个第一隔离开关与一个第二电流传感器串联连接；

主断路器控制回路，其由第一主变压器串联的牵引变流单元及其并联的旁路构成；

控制模块，其用于接收第一电流传感器和第二电流传感器的电流信号进而定位故障过流故障区域，及判断/旁路切除相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态。

本发明的第二个方面提供了一种基于如上述所述的高压供电回路保护系统的保护方法，其包括：

接收第一电流传感器和第二电流传感器的电流信号，判断是否高压供电回路是否出现接地过流故障；

当检测出现接地过流故障时，控制相应高压隔离开关断开，再将相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态旁路切除；

当检测无接地过流故障时，判断所有主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态。

本发明的第三个方面提供了一种车辆，其包括如上述所述的高压供电回路保护系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用高压母线隔离支路的两端分别连接在相应主断路器和第一主变压器的连接点处，且该支路上串接有两个第一高压隔离开关，通过获取并检测第一电流传感器和第二电流传感器的电流信号，准确快速地定位高压过流故障区域，并根据逻辑关系，断开故障单元，保证列车的正常运行。

本发明利用各个主变压器串联的牵引变流单元及其并联的旁路构成主断路器控制环路，这样既实现了正常情况下判断所有牵引变流器单元工作状态，又实现了在高压隔离开关断开情况下将对应牵引变流器单元状态从环路中旁路掉，同时提高了列车的安全性与可用性。

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

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的高压供电回路原理图；

图2是本发明实施例的高压供电回路保护系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

参照图1和图2，本实施例提供了一种高压供电回路保护系统，其具体包括：高压供电保护主支路、高压母线隔离支路、主断路器控制回路和控制模块。

下面来详细介绍各个模块的具体工作原理：

(1)高压供电保护主支路

高压供电保护主支路，其由依次串接在受电弓和第一主变压器之间的第一电流传感器和主断路器构成。

(2)高压母线隔离支路

高压母线隔离支路，其两端分别连接在相应主断路器和第一主变压器的连接点处，且该支路上串接有两个第一高压隔离开关，每个第一隔离开关与一个第二电流传感器串联连接。

在一个或多个实施例中，所述两个第一高压隔离开关之间的连接点处还连接有至少一个第二主变压器。每个第二主变压器通过第二电流传感器与第二隔离开关串联连接。

本实施例以高压供电回路分为三个供电单元为例，这样使得整个高压供电回路具有较高冗余性。

在图1中，高压供电回路中设置有受电弓1和受电弓2，电流传感器1和电流传感器2，主断路器1和主断路器2。母线上设置高压隔离开关1，电流传感器3-1，高压隔离开关2，电流传感器3-2，高压隔离开关3，电流传感器3-3。

采用单弓受流方式，受电弓从接触网接收AC25kV的交流电，通过各节车之间的高压电缆母线贯穿全列，将电能分别输送到主变压器1，主变压器2，主变压器3。主变压器1给牵引变流器单元1供给电能，主变压器2给牵引变流器单元2供给电能，主变压器3给牵引变流器单元3供给电能。

3个高压隔离开关将整列车高压供电回路分为3个部分，当任意1个部分出现接地过流故障时，均可以通过打开高压隔离开关，将故障单元从供电回路中切除。具体判断逻辑如下表1所示：

表1故障判断逻辑

其中，○表示未检测到过流，●表示检测到过流。

(3)主断路器控制回路

主断路器控制回路，其由第一主变压器串联的牵引变流单元及其并联的旁路构成。

主断路器作为整列车高压供电的总开关，需要满足一定的限制条件，才允许其闭合。其限制条件为：供电回路中的所有牵引变流器单元需自检正常无故障。

但是，若出现某一单元接地过流故障时，上述接地过流故障检测控制动作，使部分高压隔离开关断开后，则高压供电无法给到该高压隔离开关对应的牵引变流器单元，对应的牵引变流器单元被切除并停止工作，列车以剩余部分动力维持运行。

此时，若主断路器闭合条件中，仍然对所有牵引变流器单元进行判断，则将可能导致：已经被切除并停止工作的牵引变流器单元，此时已对整车运行无作用且无影响，但是其内部自检或低压状态下的故障仍能导致整车主断路器断开，使列车丧失高压供电无法继续运行。这种情况下，极大增加了正线运营时主断路器断开的风险，降低了系统可用性。

在具体实施中，所述第二主变压器串联的牵引变流单元也并联有旁路。比如图2中的两条旁路。所述旁路上串联有若干可控开关。所述可控开关与控制模块相连。

主断路器控制回路中各触点含义及逻辑如下：

R1：采用继电器单刀双掷触点的受电弓1升弓状态。受电弓1升起时，1、2触点导通，1、3触点断开，受电弓1降下时，1、3触点导通，1、2触点断开。

R2：。采用牵引变流器单元内部继电器触点的牵引变流器单元故障状态。牵引变流器单元自检正常无故障时，R2触点闭合，牵引变流器单元发生故障时，R2触点断开。

R3：采用继电器单触点的受电弓1升弓状态。受电弓1升起时，触点断开，受电弓1降下时，触点闭合。

R4：采用继电器单触点的高压隔离开关1状态。高压隔离开关1断开时，触点导通，高压隔离开关1闭合时，触点断开。

R5：采用继电器单触点的高压隔离开关3状态。高压隔离开关3断开时，触点导通，高压隔离开关3闭合时，触点断开。

R6：采用继电器单触点的受电弓2升弓状态。受电弓2升起时，触点断开，受电弓2降下时，触点闭合。

R7：采用继电器单触点的高压隔离开关2状态。高压隔离开关2断开时，触点导通，高压隔离开关2闭合时，触点断开。

R8：采用继电器单刀双掷触点的受电弓2升弓状态。受电弓2升起时，1、2触点导通，1、3触点断开，受电弓2降下时，1、3触点导通，1、2触点断开。

表2升弓、高压隔离开关状态与各触点的联动关系

其中，√表示触点闭合，×表示触点断开。

各工况下，主断控制环路的建立条件及途径如下：

①升受电弓1，正常情况下，高压隔离开关1、2、3均闭合，环路方向为R1(2-1触点)—R2(牵引变流器单元1)—R2(牵引变流器单元2)—R2(牵引变流器单元3)—R8(1-3触点)—主断闭合使能

②升受电弓1，高压隔离开关1、3闭合，高压隔离开关2断开时，环路方向为R1(2-1触点)—R2(牵引变流器单元1)—R2(牵引变流器单元2)—R6—R7—R8(1-3触点)—主断闭合使能；

③升受电弓1，高压隔离开关1、2闭合，高压隔离开关3断开时，环路方向为R1(2-1触点)—R2(牵引变流器单元1)—R5—R2(牵引变流器单元3)—R8(1-3触点)—主断闭合使能；

④升受电弓1，高压隔离开关1、2断开，高压隔离开关3闭合时，环路方向为R1(2-1触点)—R2(牵引变流器单元1)—R7—R4—R6—R7—R8(1-3触点)—主断闭合使能；

⑤升受电弓2，正常情况下，高压隔离开关1、2、3均闭合，环路方向为R8(2-1触点)—R2(牵引变流器单元3)—R2(牵引变流器单元2)—R2(牵引变流器单元1)—R1(1-3触点)—主断闭合使能

⑥升受电弓2，高压隔离开关1、2断开，高压隔离开关3闭合时，环路方向为R8(2-1触点)—R2(牵引变流器单元3)—R4—R7—R4—R3—R1(1-3触点)—主断闭合使能；

⑦升受电弓2，高压隔离开关2、3闭合，高压隔离开关1断开时，环路方向为R8(2-1触点)—R2(牵引变流器单元3)—R2(牵引变流器单元2)—R4—R3—R1(1-3触点)—主断闭合使能；

⑧升受电弓2，高压隔离开关1、2闭合，高压隔离开关3断开时，环路方向为R8(2-1触点)—R2(牵引变流器单元3)—R5—R2(牵引变流器单元1)—R1(1-3触点)—主断闭合使能；

通过以上措施，实现了主断路器控制环路中，正常情况下判断所有牵引变流器单元工作状态，高压隔离开关断开情况下将对应牵引变流器单元状态从环路中旁路掉。

(4)控制模块

控制模块，其用于接收第一电流传感器和第二电流传感器的电流信号进而定位故障过流故障区域，及判断/旁路切除相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态。

在具体实施过程中，所述控制模块用于：当检测出现接地过流故障时，控制相应高压隔离开关断开，再将相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态旁路切除；

所述控制模块用于：当检测无接地过流故障时，判断所有主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态。

实施例二

本实施例提供了一种基于如上述实施例一所述的高压供电回路保护系统的保护方法，其具体包括如下步骤：

接收第一电流传感器和第二电流传感器的电流信号，判断是否高压供电回路是否出现接地过流故障；

当检测出现接地过流故障时，控制相应高压隔离开关断开，再将相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态旁路切除；

当检测无接地过流故障时，判断所有主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态。

实施例三

本实施例提供了一种车辆，其包括如上述实施例一所述的高压供电回路保护系统。

此处需要说明的是，本实施例中的车辆为轨道交通车辆，比如城际列车或是其他现有的轨道交通车辆，而且车辆中的其他结构均为现有结构，此处不再详述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高压供电回路保护系统，其特征在于，包括：

高压供电保护主支路，其由依次串接在受电弓和第一主变压器之间的第一电流传感器和主断路器构成；

高压母线隔离支路，其两端分别连接在相应主断路器和第一主变压器的连接点处，且该支路上串接有两个第一高压隔离开关，每个第一隔离开关与一个第二电流传感器串联连接；

主断路器控制回路，其由第一主变压器串联的牵引变流单元及其并联的旁路构成；

控制模块，其用于接收第一电流传感器和第二电流传感器的电流信号进而定位故障过流故障区域，及判断/旁路切除相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态；

所述控制模块用于：当检测出现接地过流故障时，控制相应高压隔离开关断开，再将相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态旁路切除；所述控制模块还用于：当检测无接地过流故障时，判断所有主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态。

2.如权利要求1所述的高压供电回路保护系统，其特征在于，所述两个第一高压隔离开关之间的连接点处还连接有至少一个第二主变压器。

3.如权利要求2所述的高压供电回路保护系统，其特征在于，每个第二主变压器通过第二电流传感器与第二隔离开关串联连接。

4.如权利要求2所述的高压供电回路保护系统，其特征在于，所述第二主变压器串联的牵引变流单元也并联有旁路。

5.如权利要求1或4所述的高压供电回路保护系统，其特征在于，所述旁路上串联有若干可控开关。

6.如权利要求5所述的高压供电回路保护系统，其特征在于，所述可控开关与控制模块相连。

7.一种基于如权利要求1-6中任一项所述的高压供电回路保护系统的保护方法，其特征在于，包括：

接收第一电流传感器和第二电流传感器的电流信号，判断是否高压供电回路是否出现接地过流故障；

当检测出现接地过流故障时，控制相应高压隔离开关断开，再将相应主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态旁路切除；

当检测无接地过流故障时，判断所有主变压器串联的牵引变流器单元的工作状态。

8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的高压供电回路保护系统。