CN203014361U - 轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轨道交通线路的牵引变电站的框架保护系统，通过设置电流检测元件和电压检测元件，分别检测直流设备对接地外壳放电时的漏电流及该外壳与钢轨之间的电位差，若测得的数值大于门限值时，由控制器产生跳闸命令，使相应的交流及直流开关断开，从而迅速切除故障点，确保设备安全。本实用新型设置方便，运行可靠。

Description

轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通领域一种牵引变电站框架保护系统。

背景技术

当前，轨道交通已经成为解决大众城市交通拥堵问题的最佳方案，其中直流供电系统得到了越来越广泛地应用，其安全可靠运行是轨道交通运营关注的重点。

图1 显示了一个典型的牵引变电站的主接线图，所述牵引变电站用以将来自主变电站的交流35KV 中压电经整流机组降压整流形成直流1500V 电压，再经直流开关柜向接触网供电，从而为列车提供牵引动力。

每一个牵引变电站设置有框架保护，来应对其中直流设备的正极对机柜外壳（与大地相连），或接触网对架空地线短路时的情况。具体的框架保护范围是该牵引变电站中涉及的2台整流变开关111、112，2台整流变压器，2台整流器，2把正极闸刀2011、2012，2把负极闸刀2013、2014，4台直流开关（其中211、213供下行触网，212、214供上行触网）。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种能够可靠运行的框架保护系统，对牵引变电站内的直流系统短路故障进行检测，以及控制相应的开关及时跳闸，从而迅速切除、隔离故障点，减少故障影响范围，确保运营安全。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统，其包含：

电流检测元件，其与牵引变电站内将所有直流设备的外壳集中接地的分流器连接，来检测直流设备对外壳放电产生的漏电流；

控制器，其与所述电流检测元件信号连接并接收测得的漏电流，当漏电流超过门限值时，输出跳闸命令至相应的开关，以使本牵引变电站内的2台整流变开关跳闸，4台直流开关跳闸并闭锁，并使得左右相邻的牵引变电站中各自有2台向本区段供电的直流开关跳闸但不闭锁。

所述框架保护系统还进一步包含有电压检测元件，来检测直流设备的外壳与钢轨之间的电位差；

所述控制器也与该电压检测元件信号连接并接收测得的电位差，当电位差超过门限值时，输出跳闸命令至相应的开关，以使本牵引变电站内的2台整流变开关跳闸，且4台直流开关跳闸但不闭锁。

优选的实施例中，所述电流检测元件是在所述分流器上设置的一个隔离放大器，通过测量漏电流在该分流器两端产生的电压来实现检测；

所述电压检测元件是连接在直流设备的外壳与钢轨之间的另一个隔离放大器。

若所述牵引变电站内设置有检测钢轨与地之间电位差的钢轨电位限制装置，则所述框架保护系统的控制器根据电压检测元件测得的数据产生的跳闸命令中进一步包含使该跳闸命令能够延时输出的指令。

优选的实施例中，所述电流检测元件和电压检测元件，分别设置在牵引变电站的负极柜内。

在所述负极柜的面板表面上，设置有对电流检测和电压检测的门限值进行调节的按钮，以及进行人工复归的按钮。

在所述牵引变电站的整流变开关柜的面板上设置有继电保护装置，对整流变开关的跳闸进行显示；

在直流开关柜的面板上另外设置有继电保护装置，对直流开关的跳闸进行显示。

本实用新型所述牵引变电站的框架保护系统，其优点在于：通过设置电流检测和电压检测元件，分别检测设备对外壳放电时的漏电流及外壳与钢轨间的电位差，若测得的数值大于门限值时，控制器即产生跳闸命令，使相应的交流及直流开关断开，从而迅速切除故障点，确保设备安全。

附图说明

图1是一种典型的牵引变电站的主接线图；

图2是本实用新型所述牵引变电站框架保护系统的结构示意图；

图3是本实用新型所述牵引变电站框架保护系统的工作流程示意图。

具体实施方式

如图2所示，交流35KV母线通过整流变开关41连接至每个牵引变电站的整流变压器42；牵引变电站中还将所有整流器、直流开关柜、负极柜的金属机柜外壳43采用对地绝缘方法安装。降压整流后，牵引电源的正极经电缆从牵引变电站接到架空布置的接触网44，负极经电缆接到列车运行的钢轨上。钢轨45与大地也采用绝缘法安装，标号46所示即是其绝缘轨枕。

其中，上述所有直流设备的机柜外壳43，通过一个分流器47集中接地。因此，为了防止直流设备内部绝缘损坏闪络时造成人身危险，本实用新型所述框架保护系统，主要通过采集该分流器47的电流值作为框架故障保护的启动条件。

即，本实用新型中设置一个电流检测元件U22，用于检测设备对外壳放电并造成短路后的漏电流I大小。负极柜是牵引变电站内用于连接整流器阀侧负极与回流钢轨之间的开关设备，柜内装设有手动隔离开关等。本实用新型所述的电流检测元件U22即可以布置在该负极柜内。

具体的，所述的电流检测元件U22，可以是在所述分流器47上设置的一个隔离放大器，通过测量漏电流在分流器47两端产生的电压来实现检测。所述分流器47允许通过的短路电流值按可达100kA考虑，因此可以在该电流范围内调节门限值，当测得的漏电流超过设定的门限值（例如I>60A）时，将触发相应的开关进行跳闸。

另外，本实用新型还包含设置在负极柜内的一套S7-300型的PLC（可编程逻辑控制器），主要用以对电流检测元件U22采集的信号进行处理，进而生成相应的跳闸命令。该控制器还可以进一步提供一些通信接口，实现与外部的计算机或自动控制系统的数据传输功能。

具体的（1）在牵引变电站内直流系统正常运行的情况下，设备绝缘良好，电流检测回路的电流为零，跳闸保护装置不动作。（2）当直流设备绝缘发生变化，设备对机柜外壳放电或短路时，测得的漏电流达到门限值（例如，大于60A），框架保护动作，控制器向交直流开关发出跳闸命令。

此时，如图3所示，本实用新型将控制共10个开关跳闸，包括使：本牵引变电站中2台整流变开关跳闸，所有的4台直流开关跳闸并闭锁，还有左右相邻的牵引变电站中各自有2台向本区段供电的直流开关跳闸但不闭锁。必须在人工复归后，所有这些开关才能重新投入，恢复供电。

另外，本实用新型中除了将上述的电流检测元件U22作为框架保护的主保护，还进一步在负极柜内设置有一个电压检测元件U23作为后备保护。所述电压检测元件U23可以是另一个隔离放大器，用于检测设备外壳与钢轨之间的电位差U，也可以设定报警和触发跳闸的门限值（例如U>110V 时触发）。

上述的PLC控制器也对该电压检测元件U23采集到的电位差进行判断，当超过门限值时发出相应的跳闸命令，具体将使得本牵引变电站内的2台整流变开关跳闸，且4台直流开关跳闸但不闭锁。这些开关也需要在人工复归后才能合上。

另外，由于电压检测元件U23监视的电位差，等价于钢轨与保护地之间的电位差；后者是通过牵引变电站内独立设置的一个钢轨电位限制装置来进行检测的，在其测得的数据超过阈值时，能够产生用以降低钢轨与地之间电位差的命令。因此，如果同时设置有所述钢轨电位限制装置，则本实用新型中根据电压检测元件U23的监视数据产生的跳闸信号将延时输出，以方便在两种电压检测及保护方案之间进行选择。

本实用新型中将设置电流检测和电压检测门限值的按钮或复归的按钮等，都设置在负极柜的面板表面。进一步在整流变开关柜的面板上设置有7SJ62型的继电保护装置，还在直流开关柜的面板上设置有DPU96型的继电保护装置，两者起到对各自的开关进行数据监测和保护判定与处理的作用。当本实用新型的框架保护动作时，控制中心的信息屏会显示相应开关的跳闸信息；而现场的负极柜上会有框架保护的指示灯亮，且上述7SJ62和DPU96型的继电保护装置会分别显示相应的开关跳闸信息。

综上所述，本实用新型所述牵引变电站的框架保护系统，设置有电流检测和电压检测元件，分别检测设备对外壳放电时的漏电流及外壳与钢轨间的电位差，若测得的数值大于门限值时，由控制器产生跳闸命令，使相应的交直流开关断开，从而迅速切除故障点，确保设备安全。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统，其特征在于，包含：

电流检测元件，其与牵引变电站内将所有直流设备的外壳集中接地的分流器连接，来检测直流设备对外壳放电产生的漏电流；

控制器，其与所述电流检测元件信号连接并接收测得的漏电流，当漏电流超过门限值时，输出跳闸命令至相应的开关，以使本牵引变电站内的2台整流变开关跳闸，4台直流开关跳闸并闭锁，并使得左右相邻的牵引变电站中各自有2台向本区段供电的直流开关跳闸但不闭锁。

2.如权利要求1所述轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统，其特征在于：

所述框架保护系统还进一步包含有电压检测元件，来检测直流设备的外壳与钢轨之间的电位差；

所述控制器也与该电压检测元件信号连接并接收测得的电位差，当电位差超过门限值时，输出跳闸命令至相应的开关，以使本牵引变电站内的2台整流变开关跳闸，且4台直流开关跳闸但不闭锁。

3.如权利要求2所述轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统，其特征在于：

所述电流检测元件是在所述分流器上设置的一个隔离放大器，通过测量漏电流在该分流器两端产生的电压来实现检测；

所述电压检测元件是连接在直流设备的外壳与钢轨之间的另一个隔离放大器。

4.如权利要求2所述轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统，其特征在于：

所述牵引变电站内设置有检测钢轨与地之间电位差的钢轨电位限制装置，则所述框架保护系统的控制器根据电压检测元件测得的数据产生的跳闸命令中进一步包含使该跳闸命令能够延时输出的指令。

5.如权利要求2所述轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统，其特征在于：

所述电流检测元件和电压检测元件，分别设置在牵引变电站的负极柜内。

6.如权利要求5所述轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统，其特征在于：

在所述负极柜的面板表面上，设置有对电流检测和电压检测的门限值进行调节的按钮，以及进行人工复归的按钮。

7.如权利要求2所述轨道交通线路的牵引变电站框架保护系统，其特征在于：

在所述牵引变电站的整流变开关柜的面板上设置有继电保护装置，对整流变开关的跳闸进行显示；

在直流开关柜的面板上另外设置有继电保护装置，对直流开关的跳闸进行显示。

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