CN202797978U

CN202797978U - 适用于牵引变电所的串联电容保护装置

Info

Publication number: CN202797978U
Application number: CN 201220506807
Authority: CN
Inventors: 孙金华; 王丹; 陈娜娜
Original assignee: Nanjing Guodian Nanzi Railway Traffic Engineering Co Ltd
Current assignee: Nanjing Guodian Nanzi Railway Traffic Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-09-29

Abstract

本实用新型提供了牵引变电所串联电容保护装置的设计方案，它由交流/采样模件、通信模件、保护CPU模件、开入模件；开出模件、出口模件、监控MMI模件、电源模件组成，所述保护CPU模件分别与所述交流/采样模件、开入模件、开出模件、出口模件、监控MMI模件相连。该方案设计的保护装置提供了串联电容补偿装置需要的保护合闸、自动分闸、加速合闸等保护及自动控制功能，并提供了线路故障测距功能，该设计方案能满足串联电容补偿装置的保护、测量、控制的综合要求，是一个实用性强、功能完整的设计方案。

Description

适用于牵引变电所的串联电容保护装置

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引供电系统领域。该发明创造实现了牵引变电所串联电容补偿装置的保护、测量及控制功能。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的快速增长和铁路事业的飞速发展，车流密度和载重量显著增加，当牵引供电系统的某供电区间运行的机车比较多时，牵引网上的电压迅速下降，末端电压往往低于允许的最小值，影响电力机车的正常运行。提高牵引网电压的方法可采用在牵引变电所或牵引网上安装串联电容补偿装置（简称串补装置）。

串联电容补偿以串联电容器的容抗补偿牵引供电系统的感抗来减少电压损失。串联电容补偿装置引起的电压上升是随着牵引网上的负荷电流成正比变化的，可以实现平滑无惯性补偿，不需要另设调整机构。与其他方法比较，它具有装置结构简单，工程造价低、运行可靠等优点。采用在供电臂上串联电容补偿来提高牵引网末端电压是一种较经济适用的方法。

目前，应用在电气化铁道牵引网的串补装置比较少，相应配置的保护装置也仅简单地实现了间隙过流保护合闸的功能，保护功能不完善，自动化控制配置简单，不能很好的满足串补装置的保护和控制使用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的串联电容保护装置适用于电气化铁道牵引变电所，实现串联电容补偿装置的保护、测量及控制功能。其特征在于以下几点：

1、提供了保护装置硬件设计方案，装置整体抗干扰能力较强。

装置硬件主要组成有：交流/采样模件、通信模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、出口模件、监控MMI模件、电源模件。所述交流/采样模件提供多个电压输入和电流输入回路，分别供保护和测量用；所述通信模件提供以太网和RS-232C通信接口，通过网络可接入变电站自动化系统；所述保护CPU模件：接收交流/采样模件采样数据和遥信信息，实现各种复杂的故障处理功能，通过内部专用CAN网络和监控MMI模件高速通信；所述监控MMI模件：负责键盘处理、液晶显示、保护报文存储及和通信模件的通信功能；所述开入模件：提供多路开入量，所有开入量进入装置后都通过光耦进行电气隔离；所述开出模件：提供多路开出量，所有开出量都以继电器空接点形式输出；所述出口模件：提供保护跳合闸动作回路和断路器位置信号输入；所述电源模件：提供多路稳压电源，给装置各模件供电。

2、提供保护合闸功能，保护电容器不被损坏。

保护装置检测到电容过电压、间隙过电流、间隙电流速断、线路失压等任一保护动作后合闸断路器，间隙回路和电容器组流过的放电电流和短路电流被断路器QF旁路，保护电容器不被损坏。

3、提供自动分闸功能，使线路瞬时故障过后电容器能自动投入恢复电压补偿功能。

保护装置检测到线路有压（大于保护分闸线路电压定值）且断路器和隔开均为合位时经分闸延时后自动分断路器，使电容器能自动投入恢复电压补偿功能。

4、提供加速合闸功能，可以和馈线保护装置配合减少电容器的损坏。

保护装置可以和馈线保护配合，馈线过流保护启动接点作为加速合闸开入接入装置，当装置检测到加速合闸开入动作后且电容器断路器为分位则起动加速合闸功能，自动合上电容器断路器，这样可避免电容器组受线路故障电流的冲击损坏，延长电容器和间隙设备的使用寿命。

5、采用线路电压实现线路故障测距功能，帮助用户明确线路故障点，尽快恢复供电。

保护装置采集线路电压和馈线电流，计算出电容出口处的线路电抗值，利用线路电抗的线性递增性，采用分段线性化电抗逼近法原理实现故障测距功能。

对常规保护来说一般采集的是母线电压和馈线电流计算出线路电抗来实现故障测距，但这存在电容器组投入和不投入的区别，这两种情况下的电抗分布曲线也是不同的，本保护装置采集线路电压来计算线路电抗可有效的避免电容器的影响，较好的解决了常规测距问题。

本发明设计的串联电容保护装置功能完善、自动化控制功能齐全，并同时提供线路故障测距功能作为馈线保护的补充，这对帮助用户准确、快速的确定故障位置，及时恢复供电，保证供电的稳定性有重要意义。相信本保护装置在牵引供电系统的运用前景会很广阔。

附图说明

图1为本发明实施例中串联电容保护装置硬件结构图。

图2为本发明实施例中变电所串联电容补偿装置主接线图。

具体实施方式

串联电容保护装置实现串联电容补偿装置的保护、测量及控制功能。

1、硬件设计方案。

装置在总体设计时对各模块设计、程序执行、信号指示、通信实现等方面均充分考虑了抗干扰的要求，装置整体抗干扰能力较强，组屏或安装于开关柜上时，不需加装另外的抗干扰器件，硬件主要组成有：交流/采样模件、通信模件、保护CPU模件、开入模件；开出模件、出口模件、监控MMI模件、电源模件。

各模件关系见图1，各模件功能如下。

交流/采样模件提供多个电压输入和电流输入回路，分别供保护和测量用。

通信模件提供了以太网和RS-232C等通信接口，通过网络可接入变电站自动化系统。

保护CPU模件：接收交流采样数据和遥信信息，可以实现各种复杂的故障处理功能，通过内部专用CAN网络和监控MMI面板高速通信，使各种事件都可得到快速响应。

监控MMI模件：负责键盘处理、液晶显示、保护报文存储及和变电站自动化系统的通信等功能。模件提供汉字液晶显示器和键盘输入，人机界面清晰易懂，操作方便、简单。

开入模件：模件提供了多路开入量，所有开入量进入装置后都通过光耦进行电气隔离。

开出模件：模件提供了多路开出量，所有开出量都以继电器空接点形式输出。

出口模件：模件提供了保护跳合闸动作回路和断路器位置信号等输入。

电源模件：提供多路稳压电源，给装置模件供电。

2、主要保护原理说明。

串联电容补偿装置串接在变电所馈线上，用以提高牵引接触网的电压。每套串联电容补偿装置包括电容器(C)、旁路开关(QS)及电流互感器(TA)、断路器(QF)、可触发保护间隙(FJ)、阻尼器(R)、阻尼电抗器(L)、避雷器等部分，如附图2所示。1QF、2QF为馈线主、备断路器,1TV为线路侧电压互感器，2TV为电容器电压互感器。

1）保护合闸功能。

正常运行时1QS为分位，2QS为合位，断路器QF打开，当接触网发生短路故障时，流过电容器C的故障电流很大，电容器电压升高，达到放电间隙FJ的动作值时，间隙被击穿。则间隙回路内流过放电电流和短路电流，保护装置检测到间隙电流保护出口后使断路器QF合闸，将电容器组旁路并保护了它。

保护合闸可以由以下保护启动。

a) 过电流保护：

当过电流保护投入，电容器间隙电流大于过电流电流整定值，经过电流延时后保护出口合断路器。

b) 电流速断保护：

当电流速断保护投入，电容器间隙电流大于电流速断电流整定值，经速断延时后保护出口合断路器。

c) 电容过电压保护：

当电容过电压保护投入，电容器电压大于过电压电压整定值，经过电压延时后保护出口合断路器。

d) 线路失压保护：

当线路失压保护投入，断路器QF处于分位、隔开2QS处于合位且线路电压低于线路失压电压整定值，经线路失压延时后保护出口合断路器。

2）保护分闸功能：

当线路有压（大于保护分闸线路电压定值）且断路器QF和隔开2QS均为合位时经保护分闸延时后保护分断路器。

3) 加速合闸功能：

和馈线保护配合，馈线过流保护启动接点作为加速合闸开入接入装置，当装置检测到加速合闸开入动作后且电容器断路器为分位则起动加速合闸功能，自动合上电容器断路器

4) 故障测距功能：

装置保护合闸后将启动故障测距功能；装置也可通过定值的设置投入开入启动测距功能；测距开入启动指装置检测到馈线断路器保护分闸动作开入后启动故障测距功能。

装置采用分段线性化电抗逼近法原理测距，装置可适用于线性化分段最多分为20段的馈线。装置可接入两路馈线电流，测距功能中的电抗计算取保护动作时的较大一路馈线电流值。

Claims

1.一种适用于牵引变电所的串联电容保护装置，其特征在于：它由交流/采样模件、通信模件、保护CPU模件、开入模件；开出模件、出口模件、监控MMI模件、电源模件组成，所述保护CPU模件分别与所述交流/采样模件、开入模件、开出模件、出口模件、监控MMI模件相连，其中，

所述交流/采样模件提供多个电压输入和电流输入回路，分别供保护和测量用；

所述通信模件提供以太网和RS-232C通信接口，通过网络可接入变电站自动化系统；

所述保护CPU模件：接收交流/采样模件采样数据和遥信信息，实现各种复杂的故障处理功能，通过内部专用CAN网络和监控MMI模件高速通信；

所述监控MMI模件：负责键盘处理、液晶显示、保护报文存储及和通信模件的通信功能；

所述开入模件：提供多路开入量，所有开入量进入装置后都通过光耦进行电气隔离；

所述开出模件：提供多路开出量，所有开出量都以继电器空接点形式输出；

所述出口模件：提供保护跳合闸动作回路和断路器位置信号输入；

所述电源模件：提供多路稳压电源，给装置各模件供电。

2.根据权利要求1所述的串联电容保护装置，其特征在于：装置组屏或安装于开关柜上，实现串联电容补偿装置的保护、测量和控制。