CN204641431U - 铁路接触网故障自动切除系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铁路接触网故障自动切除系统，包括：若干接触网锚段，将所述接触网主线锚段的电连接替换为通过隔离开关连接，在所述隔离开关的一侧安装有电流互感器，在所述电流互感器的二次侧加装故障电流检测装置，所述隔离开关与用于控制隔离开关通断的执行机构连接，所述执行机构和电流互感器分别与测控终端进行通信，所述测控终端通过通讯装置与管理中心进行通信；本实用新型有益效果：在电气化铁路接触网发生故障时，将故障段自动(手动)与非故障段隔离，再采用特殊降弓运行方式，利用列车运行的惯性通过故障区段，达到尽快恢复运输的目的。

Description

铁路接触网故障自动切除系统

技术领域

本实用新型涉及铁路电气化控制领域，尤其是一种铁路接触网故障自动切除系统。

背景技术

铁路牵引供电系统主要有牵引变电所、接触网、分区所等设备组成，一个牵引变电所分别向两边接触网供电约25公里，与另一个牵引变电所供电的接触网间设分区所，来隔离两牵引变电所电源。牵引变电所到分区所间的接触网叫供电臂。一个供电臂由多个锚段(每个锚段约1.5公里长)组成，每个锚段与下一个锚段采用电连接方式连接。

随着电气化铁路规模的不断扩大，接触网对列车安全、可靠运行起着至关重要的作用，接触网故障影响铁路安全运行的问题也愈来愈突出。目前，对于接触网故障的研究大多都基于接触网故障支线的自动切除，使得接触网支线发生故障时，通过故障自动切除系统能够及时将发生故障的支线与干线进行隔离，来保证干线接触网及其他支线的正常运行；

但是，对于铁路及客运专线、高速铁路的接触网发生故障鲜有研究。当接触网发生故障时，必须中断一个供电臂(约25公里)的运输供电，并且需要人工排查故障位置，造成大面积的停电事故，严重影响列车的正常运行。如列车停在发生故障的供电臂区段，由于一些列车没有自供电能力，车内空调(换气)系统及其他电力设施均无法运行，严重影响车厢内乘客的人身安全。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提出了一种铁路接触网故障自动切除系统，该系统在电气化铁路接触网发生故障时，将故障锚段自动(手动)与非故障锚段隔离，利用牵引变电所和分区所分别向非故障锚段供电，在列车通过故障锚段时，采用降弓滑行运行方式，利用列车运行的惯性通过故障锚段，达到接触网发生故障情况下不影响列车运行的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种铁路接触网故障自动切除系统，其特征是，若干接触网锚段，将所述接触网锚段的电连接替换为通过隔离开关连接，在所述隔离开关的一侧安装有电流互感器，在所述电流互感器的二次侧加装故障电流检测装置，所述隔离开关与用于控制隔离开关通断的执行机构连接，所述执行机构和电流互感器分别与测控终端进行通信，所述测控终端通过通讯装置与管理中心进行通信；

故障锚段确定后，断开故障锚段两侧的隔离开关，再由牵引变电所和分区所自两端分别送电至故障锚段两侧隔离开关，实现除故障锚段以外的全部接触网干线锚段恢复供电。

所述隔离开关的另一侧安装有电压互感器，用于监测接触网电压以及为接触网故障自动切除系统的设备供电，所述电压互感器与测控终端进行通信。

所述测控终端包括：信号输入端口、信号放大电路、A/D转换电路和信号处理装置依次串联连接；所述信号处理装置采用32位高速DSP+ARM双核处理器对A/D转换电路输出的数字信号进行64-256点每周波的高速采样。

所述监控设备与管理中心之间的通讯根据实际情况采用有线、无线或有线无线相结合的方式进行；所述无线方式利用Zigbee、电台、GPRS或CDMA形式进行配置。

本实用新型的有益效果是：

在电气化铁路干线接触网发生故障时，将故障段自动(手动)与非故障段隔离，再采用特殊降弓运行方式，利用列车运行的惯性通过故障区段，达到尽快恢复运输的目的。

采用32位高速处理器作为监控设备的处理核心，对27.5KV电压等级的接触网进行高速采样，除能够在正常情况下分合隔离开关之外，还能根据监测到的故障电流配合管理中心实现对故障区段接触网的可靠切除，恢复正常路段的供电。

在故障线路不影响列车通行的情况下，在列出通过故障锚段时，采用特殊降弓运行方式，利用列车运行的惯性通过故障区段，达到尽快恢复运输的目的。在故障线路导致列车无法正常前行的情况下(比如：高压接触网线路落在列车运行轨道上，导致列车无法正常通行)，列车在停靠期间仍然能够在正常接触网锚段上取电，不影响使列车上乘客在等待期间的正常乘车体验。

附图说明

图1为本实用新型铁路干线接触网结构示意图；

图2为本实用新型铁路干线接触网故障自动切除系统结构示意图。

其中，1.牵引变电所，2.分区所，3.锚段，4.电流互感器，5.电压互感器，6.隔离开关，7.执行机构，8.测控终端，9.通讯装置，10.管理中心。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：

铁路干线接触网故障自动切除系统结构示意图如图1和图2所示，将接触网两锚段3间的电连接线更换为隔离开关6连接，并在隔离开关6一端安装电流互感器CT4，对通过开关的电流进行检测，判断是否有故障电流通过；隔离开关6另一端安装电压互感器5，用于监测接触网电压以及为故障自动切除系统供电，隔离开关6与用于控制隔离开关通断的执行机构7连接，所述执行机构7、电流互感器4和电压互感器5分别与测控终端8进行通信，所述测控终端8通过通讯装置9与管理中心10进行通信。

铁路干线接触网故障自动切除系统的主要工作原理为：将接触网各锚段3间的电连接全部撤出，改用开关连接方式，在开关的一侧加装电流互感器4(CT)监测电流，也可以加装电压互感器5(PT)监测电压及为检测设备供电。在CT的二次侧加装故障电流检测设备。当接触网发生故障时，故障点与牵引变电所1间的各锚段间的CT都会监测到故障电流，故障点与分区所2间的各CT都不会监测到故障电流。因此，可以判断故障发生在离牵引变电所1最远的隔离开关6远端的锚段3，再利用微机自动控制(或者手动控制)将监测到离牵引变电所1最远故障电流的开关和没有检测到故障电流离分区所2最远的开关打开，完成了将故障锚段隔离任务。再将牵引变电所1和分区所2相对应的区段合闸送电，从而完成除故障锚段外的其他区段供电的任务。如果列车运行到故障区段可采用降下受电弓运行的方式，利用惯性通过该故障锚段，通过后可升起受电弓，恢复正常运行。如果列车停在故障供电臂非故障锚段，且故障段无条件通过，列车可以在接触网上取电以保证客运列车车厢内的供电，确保旅客在停车时的安全。

测控终端8包括：信号输入端口、信号放大电路、A/D转换电路和信号处理装置依次串联连接；所述信号处理装置采用32位高速DSP+ARM双核处理器对A/D转换电路输出的数字信号进行64-256点每周波的高速采样。将PT/CT信号接入测控终端，接入信号经隔离后进行放大，由A/D转换装置将模拟信号转换成数字信息，并进行逐次逼近式转换，保证信号的采集精度。通过光电隔离的采集电路，监测隔离开关6工作位置及其它的数字量，隔离电压不小于2500V。

故障切除后，牵引配电所1为配电所至故障段送电。故障段远端由两牵引变电所间的分区2所送电至故障段。从而达到除故障段以外的全部矛盾恢复供电。铁路干线路每个锚段的距离约为1.5Km-2Km之间，根据列车的运行速度，完全能够满足列车利用惯性通过故障锚段3。

在故障线路不影响列车通行的情况下，在列出通过故障锚段3时，采用特殊降弓运行方式，利用列车运行的惯性通过故障区段，达到尽快恢复运输的目的。在故障线路导致列车无法正常前行的情况下(比如：高压接触网线路落在列车运行轨道上，导致列车无法正常通行)，列车在停靠期间仍然能够在正常接触网锚段3上取电，不影响使列车上乘客在等待期间的正常乘车体验。

将采集的各种信息通过通讯装置9上传至管理中心。通讯装置9与管理中心10之间通过RS485工业总线或CAN-BUS总线进行数据的汇总，通讯装置9与管理中心10之间通过铁路内部专用通讯网络或GSM-R或CDMA/GPRS等方式将现场信息汇集至管理中心。

管理中心10一般设置在供电段或路局调度中心，如图2所示，包括前置机、数据服务器、WEB服务器、工作站等内容。结构可采用双网双备冗余形式。前置机负责通讯管理工作，是与监控设备直接进行信息交换的设备。数据服务器为整个系统的数据中枢，采用流行的Oracle、Sybase、DB2、SQL server等数据库进行数据存储，根据数据量情况可采用磁盘阵列等作为数据存储介质。WEB服务器可以提供信息的网络交换，供不同单位或个人查询系统信息。

管理中心10将实时数据信息或历史数据信息以表格、曲线、饼图、柱状图、接线图等形式展示在工作站的显示画面内，值班人员实时掌握接触网运行情况，并对故障情况下的各种信息进行抓拍，组织故障的分析、讨论，为避免类似故障的发生积累丰富的经验。同时，在某点出现故障的情况下，可以通过系统自动实施故障区段接触网的自动切除，也可以采用人工参与的方式将故障区段切除，恢复非故障区段的正常供电，保证在以分钟甚至以秒为计数单位的短时间内切除故障，降低由于接触网故障而造成的生产事故。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型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实用新型的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种铁路接触网故障自动切除系统，其特征是，包括：若干接触网锚段，将所述接触网锚段的电连接替换为通过隔离开关连接，在所述隔离开关的一侧安装有电流互感器，在所述电流互感器的二次侧加装故障电流检测装置，所述隔离开关与用于控制隔离开关通断的执行机构连接，所述执行机构和电流互感器分别与测控终端进行通信，所述测控终端通过通讯装置与管理中心进行通信；

故障锚段确定后，断开故障锚段两侧的隔离开关，再由牵引变电所和分区所自两端分别送电至故障锚段两侧隔离开关，实现除故障锚段以外的全部接触网干线锚段恢复供电。

2.如权利要求1所述的一种铁路接触网故障自动切除系统，其特征是，所述隔离开关的另一侧安装有电压互感器，用于监测接触网电压以及为接触网故障自动切除系统的设备供电，所述电压互感器与测控终端进行通信。

3.如权利要求1所述的一种铁路接触网故障自动切除系统，其特征是，所述测控终端包括：信号输入端口、信号放大电路、A/D转换电路和信号处理装置依次串联连接；所述信号处理装置采用32位高速DSP+ARM双核处理器对A/D转换电路输出的数字信号进行64-256点每周波的高速采样。

4.如权利要求1所述的一种铁路接触网故障自动切除系统，其特征是，在所述隔离开关上连接高压保护装置，所述高压保护装置为高压断路器，用于实现隔离开关的短路及接地保护。