一種直流牽引供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種直流牽引供電系統(tǒng)，由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成，牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)和鋼軌組成，牽引變電所SSk包括三相交流進(jìn)線斷路器QFJk、牽引變壓器TTk、二極管整流器Uk、直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk及其電流互感器LHk、直流母線Bk及其電壓互感器YHk、直流饋線隔離開關(guān)QSZk,1、QSZk,2及其電流互感器LHk,1、LHk,2以及直流母線保護(hù)裝置、直流饋線故障保護(hù)裝置。本實(shí)用新型可省卻直流斷路器，減少投資，實(shí)施方便，適于在不太長的線路，場(chǎng)合進(jìn)行新線建設(shè)或舊線改造。
【專利說明】—種直流牽引供電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于交通運(yùn)輸領(lǐng)域，尤其涉及直流牽引供電系統(tǒng)系統(tǒng)與繼電保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直流牽引供電系統(tǒng)是指從公用電網(wǎng)的交流電源經(jīng)整流得到直流電的牽引供電系統(tǒng)，多用于地鐵、輕軌等城市軌道交通和地面電車的供電。這種直流牽引供電系統(tǒng)由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成，通常，牽引變電所由兩路獨(dú)立的(中壓)交流電源和兩臺(tái)并列組成等效24脈波的12脈波牽引整流機(jī)組構(gòu)成，牽引整流機(jī)組由牽引變壓器和二極管整流器及附件構(gòu)成，牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)(或接觸軌)和鋼軌構(gòu)成。直流牽引供電系統(tǒng)在運(yùn)行中可能發(fā)生各種故障，擔(dān)當(dāng)發(fā)現(xiàn)和切除故障任務(wù)的是繼電保護(hù)裝置，其中最常見而且是最危險(xiǎn)的故障就是各種類型的短路故障，一般直流牽引供電系統(tǒng)的牽引網(wǎng)的電阻極小致使短路電流極大，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和切除短路故障，其危害極大，因此，繼電保護(hù)是城市軌道交通安全運(yùn)營的重要環(huán)節(jié)，如何及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)、切除、隔離并進(jìn)一步排除故障，特別是各種類型的短路故障，并最大限度地保證無故障供電區(qū)間的正常供電是保障城市軌道安全、良好運(yùn)行的重要舉措。
[0003]直流牽引供電系統(tǒng)直流側(cè)所用的直流斷路器切斷故障時(shí)，由于沒有電流過零點(diǎn)，因此熄滅電弧、耗散電弧能量以及抑制開斷過電壓等成為需要解決的難題。為解決這些難題，直流斷路器技術(shù)相比交流斷路器更加復(fù)雜，制造難度更大、造價(jià)更高，又反過來影響其可靠性以及使用壽命。到目前為止，我國用于城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)的直流斷路器依然依賴進(jìn)口，也增加了運(yùn)營和維護(hù)費(fèi)用。顯然，省卻直流斷路器是提高直流牽引供電系統(tǒng)技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能的重要舉措。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，盡可能地利用既有成熟、可靠的供電設(shè)備，提供一種省卻直流斷路器的新的直流牽引供電系統(tǒng)，節(jié)約投資，提高系統(tǒng)供電可靠性，更好地保障列車安全、正點(diǎn)運(yùn)行。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:直流牽引供電系統(tǒng)由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成，牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)和鋼軌組成；牽引變電所SSk包括三相交流進(jìn)線斷路器QFJk、牽引變壓器TTk、二極管整流器Uk、直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk及其電流互感器LHk、直流母線Bk及其電壓互感器YHk、直流饋線隔離開關(guān)QSZtK,1、QSZK,2及其電流互感器LHK,1、LHK,2以及直流母線保護(hù)裝置、直流饋線故障保護(hù)裝置；在牽引變電所SSk中，直流饋線故障保護(hù)裝置包括電流速斷保護(hù)、電流變化率di/dt及增量△ I保護(hù)；電壓互感器YHk的測(cè)量端、電流互感器LHk和電流互感器LHK,1、LHK,2的測(cè)量端與三相交流進(jìn)線斷路器QFJk的控制端、直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk和直流饋線隔離開關(guān)QSZtK,1、QSZK,2的控制端均與測(cè)控單元MCk相連；直流母線保護(hù)裝置出口 MJk、直流饋線故障保護(hù)裝置出口 KJK,l、KJk，2與三相交流進(jìn)線斷路器QFJk的控制端相連；測(cè)控單元MCk通過測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT與調(diào)度控制室DC連接，k=l, 2，…，N ;N為牽引變電所的總數(shù)。
[0006]為上述直流牽引供電系統(tǒng)通過交流進(jìn)線斷路器與直流隔離開關(guān)相配合來切除牽引側(cè)各種短路故障的繼電保護(hù)新方法，以及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，迅速切除和隔離故障，最大限度地縮小故障的影響范圍和時(shí)間?？刹捎眠@樣的作法:一種直流牽引供電系統(tǒng)與保護(hù)方法，在由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成的直流牽引供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)短路故障的判斷和切除，其中:
[0007]牽引變電所直流母線短路故障的判斷和切除方法:牽引變電所SSk的直流母線保護(hù)裝置出口 MJk輸出分閘信號(hào)時(shí)，直接使其三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘；測(cè)控單元MCk把直流饋線電流互感器LHt 1、LHt2測(cè)量的大于O的并流入該直流母線Bk的電流標(biāo)定為該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值=1，大于O的并流出該直流母線Bk的電流標(biāo)定為該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值=_1，等于O的電流標(biāo)定為該直流母線Bk的短路空載潮流符號(hào)值=0，計(jì)算該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值的和值:若三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘后測(cè)量和計(jì)算的該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值的和值大于或等于1，則判定該直流母線Bk發(fā)生永久性接地短路故障，由測(cè)控單元MCk經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT將此故障信息上傳到調(diào)度控制室DC，調(diào)度控制室DC令全線其他牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器分閘，再經(jīng)測(cè)控單元MCk令與該直流母線Bk相連接的直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk和直流饋線隔離開關(guān)QSZt 1、QSZm分閘，隨后調(diào)度控制室DC經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT令全線牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電，調(diào)度控制室DC記錄:該牽引變電所的直流母線Bk發(fā)生了永久性接地短路故障，已被隔離，亟待排除；若三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘后測(cè)控單元MCk經(jīng)直流饋線電流互感器LHt 1、LHt2測(cè)量和計(jì)算的該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值的和值為0，表明系統(tǒng)發(fā)生的是瞬時(shí)性故障并已消失，則令已分閘的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk合閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常供電；
[0008]牽引網(wǎng)的接觸網(wǎng)支路短路故障的判斷和切除方法采用:連接接觸網(wǎng)支路T 一端的牽引變電所SSk的直流饋線故障保護(hù)裝置出口輸出分閘信號(hào)時(shí)，直接使三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘；連接接觸網(wǎng)支路T另一端的牽引變電所SSk+1的直流饋線故障保護(hù)裝置出口輸出分閘信號(hào)時(shí)，直接使三相交流進(jìn)線斷路器QFJk+1分閘；牽引變電所SSk (SSk+1)的測(cè)控單元MCk (MCk+1)對(duì)電壓互感器YHk (YHk+1)測(cè)量的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk (QFJk+1)分閘前后的直流母線Bk (Bk+1)電壓的差值進(jìn)行計(jì)算，差值大于O標(biāo)定為該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值=1，差值小于O標(biāo)定為該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值=-1，差值等于O標(biāo)定為該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值=0 ;測(cè)控單元MCk (MCk+1)根據(jù)三相交流進(jìn)線斷路器QFJk (QFJk+1)分閘前的電壓互感器YHk (YHk+1)測(cè)量的電壓和該直流饋線電流互感器測(cè)量的電流計(jì)算短路電阻和故障點(diǎn)距離；測(cè)控單元MCk (MCk+1)經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT將端口故障電壓符號(hào)值和故障點(diǎn)距離信息上傳到調(diào)度控制室DC，計(jì)算該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值 的和值，分以下A、B、C三種情形:
[0009]A、若牽引變電所SSk的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk和牽引變電所SSk+1的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk+1均已分閘且計(jì)算的該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值的和值=2，則判定從牽引變電所SSk和SSk+1的直流饋線看進(jìn)去的該接觸網(wǎng)支路T都發(fā)生了永久性接地短路故障，調(diào)度控制室DC經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT下傳命令到各測(cè)控單元，令全線其他牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器分閘，再令與該接觸網(wǎng)支路T相連的兩端的直流饋線隔離開關(guān)QSZt2和QSZ1^1分閘，隨后令全線牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電，調(diào)度控制室DC記錄:該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生了永久性接地短路故障，已被隔離，亟待排除，并顯示故障點(diǎn)距離；
[0010]B、若牽引變電所SSk的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk和牽引變電所SSk+1的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk+1均已分閘且計(jì)算的該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值的和值小于1，表明系統(tǒng)發(fā)生的是瞬時(shí)性故障并已消失，則令已分閘的有關(guān)牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常供電；
[0011]C、若牽引變電所SSk (SSk+1)三相交流進(jìn)線斷路器QFJk (QFJk+1)分閘而牽引變電所SSk+1 (SSk)三相交流進(jìn)線斷路器QFJk+1 (QFJk)未分閘且計(jì)算的該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值的和值=1，則說明該接觸網(wǎng)支路T從牽引變電所SSk (ssk+1)—端看進(jìn)去發(fā)生了永久性接地短路故障，而從牽引變電所ssk+1 (SSk)—端看進(jìn)去發(fā)生了斷路(斷線)故障，調(diào)度控制室DC經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT下傳命令到各測(cè)控單元令，令全線其他牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器分閘，再令牽引變電所SSk (SSk+1)—端的直流饋線隔離開關(guān)QSZt2 (QSZm1)分閘，隨后令全線牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電，調(diào)度控制室DC記錄:從牽引變電所SSk (SSk+1)—端看進(jìn)去該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生了永久性接地短路故障，已被隔離，亟待排除，從牽引變電所SSk+1 (SSk)—端看進(jìn)去的該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生了斷路或斷線故障，未被隔離，并顯示故障點(diǎn)距離；若牽引變電所SSk (SSk+1)三相交流進(jìn)線斷路器QFJk (QFJk+1)分閘而牽引變電所SSk+1 (SSk)三相交流進(jìn)線斷路器QFJk+1 (QFJk)未分閘且計(jì)算的該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值的和值小于1，表明系統(tǒng)發(fā)生的是瞬時(shí)性接地故障并已消失，則令已分閘的牽引變電所SSk (SSk+1)的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk (QFJk+1)合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電，調(diào)度控制室DC記錄:從牽引變電所SSk+1 (SSk) 一端看進(jìn)去的該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生了斷路或斷線故障，亟待 處理，并顯示故障點(diǎn)距離。
[0012]同理尚可處理復(fù)線軌道、兩臺(tái)并列的的牽引整流機(jī)組(牽引變壓器和二極管整流器)、雙直流母線的牽引變電所的直流母線和接觸網(wǎng)支路的短路故障。
[0013]對(duì)于永久性故障，不論是直流母線還是接觸網(wǎng)，其短路容量將因最近的牽引變電所供電電源的切除而變?nèi)?、減小，短路電流隨之減小，危害也隨之降低。同時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，網(wǎng)壓大大降低，一般無法保證列車正常工作，為消除短路故障可能造成的行車隱患，在短路故障切除、隔離與排除過程中應(yīng)有行車調(diào)整預(yù)案，因此，處理永久性故障而極短時(shí)內(nèi)令全線牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器進(jìn)行分閘與合閘操作所產(chǎn)生的影響是正常的，甚至是可以忽略的。也正因?yàn)榇?，為減少過多的影響，本實(shí)用新型更適于不太長的線路(如20公里以內(nèi)、少于10個(gè)牽引變電所的)場(chǎng)合，但其基本方法仍可使用在較長線路的實(shí)踐中。此時(shí)，為減少長線路發(fā)生短路故障時(shí)操作過多的牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器而造成不必要的影響，可用直流斷路器對(duì)長線路的直流牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)。此時(shí)，用本實(shí)用新型方法判斷某分區(qū)內(nèi)的某一直流母線或接觸網(wǎng)支路發(fā)生永久性接地短路故障時(shí)，首先令該分區(qū)內(nèi)的其他牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器分閘，然后斷開該分區(qū)兩端的直流斷路器，再使相關(guān)直流隔離開關(guān)分閘，隨后令該分區(qū)兩端的直流斷路器合閘，最后令該分區(qū)內(nèi)所有牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電。顯然，用于分區(qū)的直流斷路器遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于現(xiàn)行的每個(gè)牽引變電所都要使用的直流斷路器數(shù)量。[0014]直流饋線故障保護(hù)裝置是指現(xiàn)行牽引變電所直流饋線保護(hù)配置中的電流速斷保護(hù)、電流變化率di/dt及增量△ I保護(hù)，反映直流饋線短路故障，此外還有其他保護(hù)供選配，如牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)，接觸網(wǎng)熱過負(fù)荷保護(hù)，被直流設(shè)備框架泄漏保護(hù)聯(lián)跳等。如果選配這些保護(hù)裝置，則其出口也應(yīng)與當(dāng)?shù)氐臏y(cè)控單元及三相交流進(jìn)線斷路器的控制端相連接，再經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全線三相交流進(jìn)線斷路器和當(dāng)?shù)刂绷鬟M(jìn)線隔離開關(guān)、直流饋線隔離開關(guān)相對(duì)應(yīng)的分合閘操作，以隔離故障。
[0015]通常，交流斷路器開斷額定短路電流的分閘次數(shù)(電氣壽命)大于直流斷路器的分閘次數(shù)，如交流斷路器為50次，直流斷路器為20次，而交流斷路器開斷額定電流的分閘次數(shù)(電氣壽命)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直流斷路器，如交流斷路器為20000次，直流斷路器為3000次。牽引側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，二極管整流器的等值阻抗和牽引網(wǎng)等值阻抗會(huì)聯(lián)合發(fā)揮限流作用，牽引變電所的三相交流進(jìn)線斷路器就可以避開在額定短路電流下進(jìn)行分閘(開斷)與合閘操作，距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，開斷的電流就越小，更接近額定電流，因此，斷路器的使用壽命大大延長。
[0016]另外，與空載合閘相比，三相交流進(jìn)線斷路器帶負(fù)載合閘可以更好地避免牽引變壓器涌流現(xiàn)象的發(fā)生與影響。
[0017]顯然，采用本實(shí)用新型系統(tǒng)，由于一條線路的各個(gè)牽引變電所供電容量基本相同，故障點(diǎn)的短路容量與發(fā)生短路后就近切除(分閘)的牽引變電所數(shù)量有關(guān)，就近切除的越多，短路容量就越小，短路造成的危害就越小，但分閘之際影響正常供電的范圍就會(huì)越大，因此，二者之間應(yīng)當(dāng)予以權(quán)衡。例如，為進(jìn)一步減小短路容量及短路故障造成的危害，可在直流母線Bk發(fā)生接地故障時(shí)，除牽引變電所SSk的三相交流進(jìn)線斷路器分閘外，還經(jīng)牽引變電所SSk的測(cè)控裝置MCk通過測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT令牽引變電所SSk前后相鄰的兩個(gè)牽引變電所SSk^1與SSk+1的三相交流進(jìn)線斷路器一起分閘；在接觸網(wǎng)支路T發(fā)生短路故障時(shí)，不僅令連接接觸網(wǎng)支路T的牽引變電所ssk、ssk+1的三相交流進(jìn)線斷路器分閘，還可進(jìn)一步令牽引變電所SSk、SSk+1前后的牽引變電所SSlri和ssk+2的三相交流進(jìn)線斷路器一起分閘。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019]一、本實(shí)用新型可省卻直流斷路器，以避免因直流斷路器開斷技術(shù)難度大而造成開斷失敗的嚴(yán)重后果，有利于提高系統(tǒng)可靠性；同時(shí)避免設(shè)備進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)軌道交通電氣設(shè)備全部國產(chǎn)化。
[0020]二、本實(shí)用新型能更好地利用交流斷路器電氣壽命長的優(yōu)勢(shì)，避免斷路器重合閘對(duì)電氣設(shè)備的沖擊影響，有利于減少維護(hù)，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
[0021]三、本實(shí)用新型可節(jié)約直流斷路器發(fā)生的高額投資，而相關(guān)裝置投資較少，實(shí)施方便，即便于新線建設(shè)，也便于舊線改造。
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的牽引變電所結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的牽引變電所測(cè)控結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0026]圖4是牽引變電所直流母線故障示意圖；[0027]圖5是牽引變電所直流母線故障判斷與處理流程示意圖。
[0028]圖6是兩臺(tái)牽引整流機(jī)組、單直流母線結(jié)構(gòu)的牽引變電所示意圖；
[0029]圖7是兩臺(tái)牽引整流機(jī)組、雙直流母線結(jié)構(gòu)的牽引變電所示意圖；
[0030]圖8是供電區(qū)間接觸網(wǎng)故障示意圖。
[0031]圖9是供電區(qū)間接觸網(wǎng)故障判斷與處理流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下以某市3號(hào)線地鐵工程為例:該線采用1500V直流牽引供電系統(tǒng)，全長18.84km，共9個(gè)牽引變電所。上行(下行)方向接觸網(wǎng)電阻0.0135 Ω/km，上行(下行)方向鋼軌電阻0.0137 Ω /km,采用兩臺(tái)12脈波整流機(jī)組并聯(lián)組成等效24脈波運(yùn)行。
[0033]圖1示出，本實(shí)用新型實(shí)施例的牽引變電所結(jié)構(gòu)示意圖，圖中是兩個(gè)相毗鄰的牽引變電所SSk和SSk+1。牽引變電所SSk包括牽引變壓器TTk、三相交流進(jìn)線斷路器QFJk、二極管整流器Uk、直流進(jìn)線隔離開關(guān)QZSk、直流母線Bk、直流饋線隔離開關(guān)QSZt 1、QSZt2等。直流饋線隔離開關(guān)QSZlu和QSZt2連接接觸網(wǎng)0CS，負(fù)極隔離開關(guān)QSZk* —端接鋼軌G，直流進(jìn)線隔尚開關(guān)QSZk與負(fù)極隔尚開關(guān)QSZk*之間設(shè)置聯(lián)鎖。
[0034]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的牽引變電所測(cè)控結(jié)構(gòu)示意圖。在牽引變電所SSk中，電壓互感器YHk的測(cè)量端、電流互感器LHk和電流互感器LHluJHt2的測(cè)量端與三相交流進(jìn)線斷路器QFJk的控制端、直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk和直流饋線隔離開關(guān)QSZtl、QSZk，2的控制端與測(cè)控單元MCk相連:測(cè)控單元MCk通過電壓互感器YHk的測(cè)量端、電流互感器LHk和電流互感器LHkyLHt2的測(cè)量端獲得電氣量、標(biāo)定端口電壓故障符號(hào)值，計(jì)算故障點(diǎn)電阻和距離，進(jìn)一步判斷故障的性質(zhì)，同時(shí)測(cè)控單元MCk通過三相交流進(jìn)線斷路器QFJk的控制端、直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk和直流饋線隔離開關(guān)QSZtl、QSZk，2的控制端進(jìn)行分合(分閘、合閘)操作并得到其分合狀態(tài)信息；直流母線保護(hù)裝置出口 MJk、直流饋線故障保護(hù)裝置出口 KJt1、KJt2與三相交流進(jìn)線斷路器QFJk的控制端相連，利用牽引變電所既有的直流母線保護(hù)裝置出口 MJk、直流饋線故障保護(hù)裝置出口 KJtl、KJk，2輸出的分閘信號(hào)直接作用于本牽引變電所的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk的控制端使其分閘；測(cè)控單元MCk通過測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT與調(diào)度控制室DC連接，k=l, 2，…，N (N為牽引變電所的總數(shù))。
[0035]圖3示出為測(cè)控網(wǎng)絡(luò)示意圖。測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT負(fù)責(zé)調(diào)度控制室DC與各牽引變電所測(cè)控單元MC的實(shí)時(shí)信息交換。調(diào)度控制室DC通過測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT接收各個(gè)測(cè)控單元MC上傳的同步信息，采集、識(shí)別和判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，下達(dá)控制命令，每個(gè)牽引變電所的測(cè)控單元負(fù)責(zé)接收?qǐng)?zhí)行控制命令，采集、傳送電流、電壓數(shù)據(jù)及斷路器和隔離開關(guān)的分合信息、標(biāo)定故障符號(hào)值等。測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT的數(shù)據(jù)通道一般采用光纖，它可以與微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及綜合保護(hù)裝置結(jié)合運(yùn)用。
[0036]圖4為實(shí)施例的牽引變電所直流母線故障示意圖。
[0037]牽引變電所SSk的直流母線保護(hù)裝置出口 MJk輸出分閘信號(hào)時(shí)，直接使其三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘；測(cè)控單元MCk把直流饋線電流互感器LHtl、LHm測(cè)量的大于O的并流入該直流母線Bk的電流標(biāo)定為該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值=1，大于O的并流出該直流母線Bk的電流標(biāo)定為該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值=_1，等于O的電流標(biāo)定為該直流母線Bk的短路空載潮流符號(hào)值=0，計(jì)算該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值的和值:若三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘后測(cè)量的直流進(jìn)線短路電流Ik=O (因三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘)，兩直流饋線電流互感器LHt PLHt2分別測(cè)量的兩直流饋線的短路電流的幅值均大于O并如圖4中所示的方向均流入該直流母線Bk，則標(biāo)定兩直流饋線對(duì)該直流母線Bk的短路故障潮流符號(hào)值均=1，計(jì)算其和值=2，即和值滿足“大于或等于I ”的判據(jù)，則判定該直流母線Bk發(fā)生永久性接地短路故障，由測(cè)控單元MCk經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT將此故障信息上傳到調(diào)度控制室DC，調(diào)度控制室DC令全線其他牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器分閘，再經(jīng)測(cè)控單元MCk令與該直流母線Bk相連接的直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk和直流饋線隔離開關(guān)QSZtl、QSZt2分閘，隨后調(diào)度控制室DC經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT令全線牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電，控制室DC記錄:該牽引變電所的直流母線Bk發(fā)生接地短路故障已被隔離，亟待排除；若三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘后測(cè)控單元MCk經(jīng)直流進(jìn)線電流互感器LHk測(cè)量的直流進(jìn)線短路電流Ik=O (因三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘)，兩直流饋線電流互感器LHt1、LHt2分別測(cè)量的直流饋線短路電流ItP It2均大于O并在圖4中電流Ilu為“ + ”而It2為“_，，，即Ilu流入該直流母線Bk計(jì)其故障潮流符號(hào)值=1，而Ik，2流出該直流母線Bk計(jì)其故障潮流符號(hào)值=_1，得其和值=0，即和值不滿足“大于或等于I”的判據(jù)，或者相反地，三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘后測(cè)控單元MCk經(jīng)直流進(jìn)線電流互感器LHk測(cè)量的直流進(jìn)線短路電流Ik=0(因三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘)，經(jīng)直流饋線電流互感器LHk；^LHt2測(cè)量的兩直流饋線電流Itl、Ik，2均大于O并如圖4中所示的方向電流Ilu為而It2為“ + ”，即Ilu流出該直流母線Bk計(jì)其故障潮流符號(hào)值=_1，而It2流入該直流母線Bk計(jì)其故障潮流符號(hào)值=1，得其和值=0，即和值不滿足“大于或等于I”的判據(jù)，表明系統(tǒng)發(fā)生的是瞬時(shí)性故障并已消失，則令已分閘的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk合閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常供電。
[0038]考慮到通過直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk和直流饋線隔離開關(guān)QSZtl、QSZk，2的分閘來切除和隔離發(fā)生永久性接地短路故障的直流母線Bk將使該牽引變電所SSk中斷供電，可在兩個(gè)直流饋線隔離開關(guān)QS Ztl、QSZk，2間設(shè)置縱聯(lián)隔離開關(guān)，在全線牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器分閘和合閘間隙，將該縱聯(lián)隔離開關(guān)合閘，實(shí)現(xiàn)大雙邊(越區(qū))供電，以改善因牽引變電所SSk的直流母線Bk故障而退出運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)供電能力；牽引變電所SSk的直流母線Bk故障排除后，該縱聯(lián)隔離開關(guān)分閘，恢復(fù)該牽引變電所的正常供電。
[0039]牽引變電所直流母線故障判斷與處理流程總結(jié)在圖5中。
[0040]圖6示出的是兩臺(tái)整流機(jī)組和單直流母線結(jié)構(gòu)的牽引變電所示意圖，每臺(tái)整流機(jī)組由一臺(tái)牽引變壓器和一套二極管整流器串聯(lián)而成，兩臺(tái)整流機(jī)組并列運(yùn)行。顯然，當(dāng)判定該直流母線故障時(shí)，應(yīng)同時(shí)令該牽引變電所的二路三相交流進(jìn)線斷路器同時(shí)進(jìn)行分閘或合閘操作，其他與圖4所示情形相同。
[0041 ] 圖7示出的是在圖4和圖6基礎(chǔ)上兩臺(tái)整流機(jī)組、雙直流母線結(jié)構(gòu)的牽引變電所，其中，雙直流母線每個(gè)母線分別發(fā)生故障的情形與圖4和圖6相同，不再贅述。
[0042]在圖6與圖7中，MVB為交流中壓母線。
[0043]圖8為實(shí)施例的供電區(qū)間(上行方向)接觸網(wǎng)支路T故障示意圖。
[0044]分以下A、B、C三種情形:
[0045]A、連接接觸網(wǎng)支路T兩端的牽引變電所SSk、SSk+1的直流饋線故障保護(hù)裝置出口均輸出分閘信號(hào)，分別使三相交流進(jìn)線斷路器QFJk和QFJk+1分閘；測(cè)控單元MCk (MCk+1)根據(jù)三相交流進(jìn)線斷路器QFJk (QFJk+1)分閘前的電壓互感器YHk (YHk+1)測(cè)量的電壓和該直流饋線電流互感器測(cè)量的電流計(jì)算短路電阻和故障點(diǎn)距離；牽引變電所SSk和SSk+1的電壓互感器YHk和YHw測(cè)量的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk、QFJk+1分閘前的直流母線Bk、Bk+1電壓分別是1179V和1195V，電壓互感器YHk和YHw測(cè)量的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk、QFJk+1分閘后的直流母線Bk、Bk+1電壓分別是759V和804V，分閘前后的差值分別是420V和391V，二者均大于O，則兩端均標(biāo)定該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值=1，測(cè)控單元MCk和MCk+1經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT將端口故障電壓符號(hào)值上傳到調(diào)度控制室DC，計(jì)算該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值的和值=2，則判定從牽引變電所SSk和SSk+1的直流饋線兩端看進(jìn)去的該接觸網(wǎng)支路T都發(fā)生了永久性接地短路故障，調(diào)度控制室DC經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT下傳命令到各測(cè)控單元，令全線其他牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器分閘，再令與該接觸網(wǎng)支路T相連的兩端直流饋線隔離開關(guān)QSZk，2、QSZ1^1均分閘，隨后令全線牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電，調(diào)度控制室DC記錄:從兩端看進(jìn)去的該接觸網(wǎng)支路T都發(fā)生了永久性接地短路故障，已被隔離，亟待排除，并顯示故障點(diǎn)距離；
[0046]B、連接接觸網(wǎng)支路T兩端的牽引變電所SSk、SSk+1的直流饋線故障保護(hù)裝置出口均輸出分閘信號(hào)，分別使三相交流進(jìn)線斷路器QFJk和QFJk+1*_ ;測(cè)控單元MCk (MCk+1)根據(jù)三相交流進(jìn)線斷路器QFJk (QFJk+1)分閘前的電壓互感器YHk (YHk+1)測(cè)量的電壓和該直流饋線電流互感器測(cè)量的電流計(jì)算短路電阻和故障點(diǎn)距離；牽引變電所SSk和SSk+1的電壓互感器YHk和YHw測(cè)量的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk、QFJk+1分閘前的直流母線Bk、Bk+1電壓分別是1179V和1195V，電壓互感器YHk和YHk+1測(cè)量的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk和QFJk+1分閘后的直流母線Bk和Bk+1電壓分別是1354V和1321V，分閘前后的差值分別是-175V和-126V，二者均小于0，則兩端均標(biāo)定該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值=_1，測(cè)控單元MCk和MCk+1經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT將端口故障電壓符號(hào)值上傳到調(diào)度控制室DC，計(jì)算該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值的和值=_2，即和值小于1，表明系統(tǒng)發(fā)生的是瞬時(shí)性故障并已消失，則令已分閘的有關(guān)牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常供電；
[0047]C、連接接 觸網(wǎng)支路T 一端的牽引變電所SSk的直流饋線故障保護(hù)裝置出口輸出分閘信號(hào)時(shí)，直接使該三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘，而連接接觸網(wǎng)支路T另一端的牽引變電所SSk+1的直流饋線故障保護(hù)裝置出口未輸出分閘信號(hào)，則說明從牽引變電所SSk的直流饋線一端看進(jìn)去該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生了接地短路故障，而從牽引變電所SSk+1的直流饋線一端看進(jìn)去該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生了斷路(斷線)故障，其三相交流進(jìn)線斷路器QFJk+1仍保持合閘的正常供電狀態(tài)；測(cè)控單元MCk根據(jù)三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘前的電壓互感器YHk的電壓和該直流饋線電流互感器的電流計(jì)算短路電阻和故障點(diǎn)距離；考慮牽引變電所SSk的電壓互感器YHk的測(cè)量結(jié)果并由此判斷該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生的接地短路故障是永久性的還是瞬時(shí)性的。如，電壓互感器YHk測(cè)得的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘前的直流母線Bk電壓是1050V，分閘后的直流母線Bk電壓是759V，分閘前后的差值是29IV，大于0，則標(biāo)定連接牽引變電所SSk的直流饋線一端的該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值為1，測(cè)控單元MCk經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT將該端口故障電壓符號(hào)值上傳到調(diào)度控制室DC，計(jì)算該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值的和值=1，則判定從牽引變電所SSk的直流饋線一端看進(jìn)去的該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生了永久性接地短路故障，調(diào)度控制室DC經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT下傳命令到各測(cè)控單元，令全線其他牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器分閘，再令與該接觸網(wǎng)支路T相連的該端直流饋線隔離開關(guān)QSZt2分閘，隨后令全線牽引變電所三相交流進(jìn)線斷路器合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電，調(diào)度控制室DC記錄:從牽引變電所SSk的直流饋線一端看進(jìn)去的該接觸網(wǎng)支路T發(fā)生了永久性接地短路故障，已被隔離，亟待排除，另一端發(fā)生了斷路(斷線)故障，未被隔離，并顯示故障點(diǎn)距離；若電壓互感器YHk測(cè)得的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk分閘前的直流母線Bk電壓是1050V，分閘后的直流母線Bk電壓是1354V，即分閘前后的差值是-304V，小于O，則標(biāo)定連接牽引變電所SSk的直流饋線一端的該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值=-1，測(cè)控單元MCk和MCk+1經(jīng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT將該端口故障電壓符號(hào)值上傳到調(diào)度控制室DC，計(jì)算的該接觸網(wǎng)支路T的端口故障電壓符號(hào)值的和值=-1，即和值小于1，表明系統(tǒng)發(fā)生的是瞬時(shí)性故障并已消失，則令已分閘的牽引變電所SSk的三相交流進(jìn)線斷路器QFJk合閘，系統(tǒng)恢復(fù)供電，控制室DC記錄:該接觸網(wǎng)支路T另一端發(fā)生斷路(斷線)故障，亟待處理，并顯示故障點(diǎn)距離。
[0048]顯然，下行方向接觸網(wǎng)支路T故障的判別原理、過程及操作方法與上相同，不再贅述。
[0049]供電區(qū)間接觸網(wǎng)故障判斷與處理流程總結(jié)在圖9中。
[0050]需要說明的是:故障切除時(shí)間=保護(hù)動(dòng)作時(shí)間+斷路器動(dòng)作時(shí)間。目前，快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可達(dá)60ms，最快達(dá)20ms，斷路器動(dòng)作時(shí)間可達(dá)60ms，最快達(dá)20ms，即是說,一般快速切除故障為120ms,最快為40ms。
【權(quán)利要求】
1.一種直流牽引供電系統(tǒng)，其構(gòu)成是:直流牽引供電系統(tǒng)由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成，牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)和鋼軌組成，其特征在于:牽引變電所SSk包括三相交流進(jìn)線斷路器QFJk、牽引變壓器TTk、二極管整流器Uk、直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk及其電流互感器LHk、直流母線Bk及其電壓互感器YHk、直流饋線隔離開關(guān)QSZt1、QSZt2及其電流互感器LHtl、LHm以及直流母線保護(hù)裝置、直流饋線故障保護(hù)裝置；在牽引變電所SSk中，電壓互感器YHk的測(cè)量端、電流互感器LHk和電流互感器LHt 1、LHt2的測(cè)量端與三相交流進(jìn)線斷路器QFJk的控制端、直流進(jìn)線隔離開關(guān)QSZk和直流饋線隔離開關(guān)QSZtl、QSZt2的控制端均與測(cè)控單元MCk相連；直流母線保護(hù)裝置出口 MJk、直流饋線故障保護(hù)裝置出口 KJtl、KJk；2與三相交流進(jìn)線斷路器QFJk的控制端相連；測(cè)控單元MCk通過測(cè)控網(wǎng)絡(luò)DT與調(diào)度控制室DC連接，k=l, 2，-,N;N為牽引變電所的總數(shù)。
【文檔編號(hào)】H02H7/26GK203445606SQ201320303125
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月29日
【發(fā)明者】李群湛, 黃彥全, 劉煒, 于松偉, 李亞楠, 靳守杰, 黃足平, 舒澤亮, 周偉志, 陳民武, 李子晗, 周陽, 張麗艷, 夏焰坤 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)