CN203093780U - 基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统 - Google Patents

Abstract

一种基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，包括：三跨锚段关节两分段中性段结构的接触网、电动隔离开关、避雷器、电流互感器、高压断路器、保护测控装置、通信管理装置、交直流电源和户外开关站箱体。通过控制连接中性段的断路器与分相两侧接触网连接，实现中性段的动态变化。通过设在两个中性段上的电流互感器检测机车电流情况，可判断机车所在中性段实际位置，并控制断路器实现电力机车地面自动过分相。本系统保证了自动过分相功能的可靠实现。同时本实用新型具有分相短路故障的快速保护功能，当检测电流超过最大机车负荷电流或两台电流互感器均有流时启动保护，切除过分相断路器，隔离故障，防止整个接触网范围断电。

Description

基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统

技术领域

本实用新型涉及电气化铁路的技术领域，具体说是一种基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统。

背景技术

高速和重载要求是我国电气化铁路的发展方向。按照国家中长期铁路发展规划，到2020年，全国电气化总里程将达到72000 km，，电化率超过60%，将承担铁路运输80%以上的运量。电气化铁路将成为我国铁路运输的主体，在铁路网中的地位及对铁路运输和安全的影响将日益重要和突出。电力机车准确、可靠运行关系到总体运输安全。

电气化铁路采用单相供电方式，设置有变电所、分区所等供电设施，机车通过接触网取电，由于采用换相供电方式，一般每隔20-30公里左右构成一个独立供电区，使得接触网上需要设置供电分区的电分相，当电力机车通过分相段时，需要进行机车断电切换通过分相区，这就会影响机车运行工况，机车司机在操作过程中高度紧张，稍有疏忽就会产生弓网间过渡电弧、严重时会导致烧损分相设施，引起相间短路，造成变电所保护跳闸形成行车中断事故。

采用自动过分相系统是解决上述问题，保障电力机车操作简便、行车安全、准时、可靠的关键技术之一。

目前主要采用车载自动过分相和地面过分相两种模式。

车载过分相是在电力机车上设置自动过分相控制装置，通过机车与地面信号的配合，通过分相时自动切换机车断路器实现自动过分相。

地面过分相是通过地面分相控制开关与地面机车位置信号配合，当机车通过分相时根据机车位置自动切换地面控制断路器实现自动过分相。

地面自动过分相系统的主要功能是当电力机车通过分相区时，机车无需任何操作，地面检测到机车后，根据机车位置、运行速度自动通过供电控制切换方式，使得机车平滑地由一相电源切换为另一相电源供电，实现了电力机车通过分相区的自动化，车辆上也无需任何设备及任何操作，大大降低了司机的工作强度，也有效提高了牵引供电的可靠性。

地面自动过分相的技术难点在于：快速准确检出机车运行位置；可靠控制高压真空断路器自动倒闸实现分相区段供电的快速切换；当某台断路器故障时快速进行备用断路器操作；当控制保护装置故障时自动切换为备用控制保护装置；要保证控制的快速性、稳定性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，包括：三跨锚段关节两分段中性段结构的接触网、电动隔离开关、避雷器、电流互感器、高压断路器、保护测控装置、通信管理装置、交直流电源和户外开关站箱体；上述带两分段中性段接触网和电动隔离开关连接，而电动隔离开关又分别与避雷器、保护测控装置、交直流电源相连接，避雷器又分别与电流互感器和高压断路器连接，电流互感器分别与高压断路器和保护测控装置连接，高压断路器分别与保护测控装置和交直流电源连接，而保护测控装置分别与交直流电源和通信管理装置连接，通信管理装置也与交直流电源相连，而上述各装置均设置在户外开关站箱体内。

本实用新型还可以采用如下技术措施:

所述的接触网分相为三跨锚段关节两段中性段结构，通过设在两个中性段上的电流互感器通过电流检测机车实际位置。

所述的接触网A相与左侧中性段M通过电流互感器C1和高压断路器1A连接；左侧中性段M与右侧中性段N通过电流互感器C1、C2和高压断路器3A连接；接触网B相与右侧中性段N通过电流互感器C2和高压断路器2A连接；高压断路器1B和高压断路器1A并联；高压断路器2B和高压断路器2A并联；高压断路器3B和高压断路器3A并联；电流互感器C1、C2的二次侧线圈和高压断路器1A、2A、3A、1B、2B、3B的控制端均与冗余配置的保护测控装置连接。

所述的电动隔离开关为户外双极或单极手动隔离开关。

所述的避雷器为户外氧化锌避雷器。

所述的电流互感器为户外双线圈电流互感器。

所述的高压断路器为户内长寿命真空手车式断路器。

所述的保护测控装置包括电源插件、主控插件、信号插件、控制插件、通信插件、液晶面板和箱体。

所述的通信管理装置包括电源模块、监控模块、通信接口模块、液晶显示模块和箱体。

所述的交直流电源包括交流输入切换电路、高频整流模块、绝缘监察模块、交流输出分配电路、直流输出分配电路、监控单元、免维护蓄电池组。

本实用新型具有的优点和积极效果是:

本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统中，设置有三跨锚段关节两段中性段结构的接触网分相，分相方式可以采用器件式也可采用关节式，通过断路器与分相两侧接触网连接，通过断路器控制可实现中性段的动态变化。通过设在两个中性段上的电流互感器检测机车取流情况，可判断机车所在中性段实际位置，为自动过分相断路器分合操作提供依据。本系统中采用双断路器、双控制装置冗余配置，在任意一台断路器故障或测控装置故障时都会自动切换到备用设备，不会影响自动过分相功能。同时本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统具有分相短路故障的快速保护功能，当检测电流超过最大机车负荷电流或两台电流互感器均有流时启动保护，切除过分相断路器，隔离故障，防止整个接触网范围断电。

附图说明

图1是本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统的第一实施例电路示意图；

图2是本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统的第二实施例的电路示意图；

图3是本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统的第三实施例的电路示意图。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明。

图1是本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统的第一实施例电路示意图；图2是本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统的第二实施例的电路示意图；图3是本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统的第三实施例的电路示意图。

本实用新型的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，包括：三跨锚段关节两分段中性段结构的接触网、电动隔离开关、避雷器、电流互感器、高压断路器、保护测控装置、通信管理装置、交直流电源和户外开关站箱体；上述带两分段中性段接触网和电动隔离开关连接，而电动隔离开关又分别与避雷器、保护测控装置、交直流电源相连接，避雷器又分别与电流互感器和高压断路器连接，电流互感器分别与高压断路器和保护测控装置连接，高压断路器分别与保护测控装置和交直流电源连接，而保护测控装置分别与交直流电源和通信管理装置连接，通信管理装置也与交直流电源相连，而上述各装置均设置在户外开关站箱体内。

接触网分相为三跨锚段关节两段中性段结构，通过设在两个中性段上的电流互感器通过电流检测机车实际位置。接触网中包括左侧中性段M和右侧中性段N。

电动隔离开关为户外双极或单极手动隔离开关。

避雷器为户外氧化锌避雷器。

电流互感器为户外双线圈电流互感器。

高压断路器为户内长寿命真空手车式断路器。

保护测控装置包括电源插件、主控插件、信号插件、控制插件、通信插件、液晶面板和箱体，用于保护和开关自动控制。

通信管理装置包括电源模块、监控模块、通信接口模块、液晶显示模块和箱体，用于信息收发和远程监控。

交直流电源包括交流输入切换电路、高频整流模块、绝缘监察模块、交流输出分配电路、直流输出分配电路、监控单元和免维护蓄电池组，用于装置供电和开关操作电源。

实施例1：如图1所示，接触网A相与左侧中性段M通过机车检测电流互感器C1和高压断路器1A连接；左侧中性段M与右侧中性段N通过电流互感器C1、C2和高压断路器3A连接；接触网B相与右侧中性段N通过电流互感器C2和高压断路器2A连接；高压断路器1B和高压断路器1A并联；高压断路器2B和高压断路器2A并联；高压断路器3B和高压断路器3A并联；电流互感器C1、C2的二次侧线圈和高压断路器1A、2A、3A、1B、2B、3B的控制端均与冗余配置的保护测控装置连接。所示的六台高压断路器均为长寿命断路器。

以上方案适合电力机车单方向通过分相的线路情况，当需要反向行车时，需进行工作模式切换，以正向行车为例其工作原理是：

当线路无电力机车时，连接左侧中性段和接触网A相的高压断路器闭合，其他断路器分闸，当电力机车从接触网A相越过分相点进入左侧中性段后，供电电流通过电流互感器C1流入电力机车，保护测控装置通过采集电流互感器C1的电流判断机车到达左侧中性段，控制左侧、右侧中性段之间的断路器闭合，使得两个中性段均与接触网A相同相，当电力机车继续行进到右侧中性段后，供电电流通过电流互感器C2流入电力机车，保护测控装置通过采集电流互感器C2的电流判断机车到达右侧中性段，控制左侧、右侧中性段之间的高压断路器断开，合上右侧中性段和接触网B相之间的高压断路器，此时电力机车取电与接触网B相一致，当机车继续前行越过右侧中性段和接触网B相之间的分相点后，电流互感器C2无电流流过，保护测控装置根据电流互感器的电流降为零判断机车已驶出分相，则断开右侧中性段和接触网B相之间的高压断路器，恢复初始供电状态。

实施例2：如图2所示，接触网A相与左侧中性段M通过电流互感器C1和普通断路器K相连接；左侧中性段M与右侧中性段N通过电流互感器C1、C2和高压断路器3A连接；接触网B相与右侧中性段N通过电流互感器C2和高压断路器2A连接；高压断路器2B和高压断路器2A并联；高压断路器3B和高压断路器3A并联；电流互感器C1、C2的二次侧线圈和高压断路器2A、3A、2B、3B的控制端均与冗余配置的保护测控装置连接。断路器K选择普通断路器，不设置备用断路器，正常时常闭，自动过分相操作过程由高压断路器3A、2A或3B、2B执行。所示的四台高压断路器2A、2B、3A、3B均为长寿命断路器。

实施例3：如图3所示，接触网A相与左侧中性段M通过电流互感器C1和普通断路器K相连接；左侧中性段M与右侧中性段N通过电流互感器C1、C2和高压断路器3A连接；接触网B相与右侧中性段N通过电流互感器C2和高压断路器2A连接；电流互感器C1、C2的二次侧线圈和高压断路器2A、3A的控制端均与冗余配置的保护测控装置连接。断路器K选择普通断路器，正常时常闭，自动过分相操作过程由高压断路器3A、2A执行。所示的高压断路器2A、3A均为长寿命断路器。本实施例为经济型设计，所有断路器均不设备用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于,包括：三跨锚段关节两分段中性段结构的接触网、电动隔离开关、避雷器、电流互感器、高压断路器、保护测控装置、通信管理装置、交直流电源和户外开关站箱体；上述两分段中性段接触网和电动隔离开关连接，而电动隔离开关又分别与避雷器、保护测控装置、交直流电源相连接，避雷器又分别与电流互感器和高压断路器连接，电流互感器分别与高压断路器和保护测控装置连接，高压断路器分别与保护测控装置和交直流电源连接，而保护测控装置分别与交直流电源和通信管理装置连接，通信管理装置也与交直流电源相连，而上述各装置均设置在户外开关站箱体内。

2. 根据权利要求1所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：接触网分相为三跨锚段关节两段中性段结构，通过设在两个中性段上的电流互感器通过电流检测机车实际位置。

3.根据权利要求2所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：带两分段中性段的接触网中包括左侧中性段（M）和右侧中性段（N）；接触网（A相）与左侧中性段（M）通过机车检测电流互感器（C1）和高压断路器（1A）连接；左侧中性段（M）与右侧中性段（N）通过电流互感器（C1、C2）和高压断路器（3A）连接；接触网（B相）与右侧中性段（N）通过电流互感器（C2）和高压断路器（2A）连接；高压断路器（1B）和高压断路器（1A）并联；高压断路器（2B）和高压断路器（2A）并联；高压断路器（3B）和高压断路器（3A）并联；电流互感器（C1、C2）的二次侧线圈和高压断路器（1A、2A、3A、1B、2B、3B）的控制端均与冗余配置的保护测控装置连接。

4.根据权利要求1所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：电动隔离开关为户外双极或单极手动隔离开关。

5.根据权利要求1所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：避雷器为户外氧化锌避雷器。

6.根据权利要求1所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：电流互感器为户外双线圈电流互感器。

7.根据权利要求1所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：高压断路器为户内长寿命真空手车式断路器。

8.根据权利要求1所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：保护测控装置包括电源插件、主控插件、信号插件、控制插件、通信插件、液晶面板和箱体。

9.根据权利要求1所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：通信管理装置包括电源模块、监控模块、通信接口模块、液晶显示模块和箱体。

10.根据权利要求1所述的基于电流检测的电力机车地面自动过分相系统，其特征在于：交直流电源包括交流输入切换电路、高频整流模块、绝缘监察模块、交流输出分配电路、直流输出分配电路、监控单元、免维护蓄电池组。

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