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铁路牵引供电臂一体化监控系统

阅读：889发布：2020-05-11

专利汇可以提供铁路牵引供电臂一体化监控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种铁路牵引供电臂一体化监控系统，该监控主要讨论供电臂，包括牵引变电所、分区所、接触网电动隔离开关站和开闭所发生故障时，通过牵引变电所、分区所、接触网电动隔离开关站、开闭所内的电气量特征来判断故障所在的供电臂位置，并通过光纤以太网实现故障信息的共享，即把各工点两端的保护联结起来，将各端采集的故障信息的状态量传送到对方，通过对两端的故障信息的状态量的进行比较，来判断故障点在本馈线范围内还是在馈线范围之外，从而准确、快速地判断故障所在的供电臂。进行选择性跳闸，提高铁路牵引供电选择性性和自动化程度。，下面是铁路牵引供电臂一体化监控系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.铁路牵引供电臂一体化监控系统，其特征在于：牵引变电所一侧供电臂上下行两条馈线，每个断路器配置一套馈线保护测控装置、区段内每个接触网电动隔离开关设一套测控装置、分区所的每台断路器配置一套馈线保护测控装置、相邻主站每台断路器分别设置一套馈线保护测控装置，分区所闭环可跨区供电；同一供电臂相邻保护装置为配对，共同完成保护动作跳闸；牵引变电所馈线过流 I 段、距离 I 段、距离 II 段、一次重合闸，保护范围至分区所线路全长；分区所馈线距离 II 段、过流 II 段，正向对应上行保护装置，反向对应下行保护装置，失灵保护，订阅同一供电臂相邻保护装置保护动作GOOSE、分区所断路器位置、上行或下行保护装置馈线电流幅值故障时刻；供电臂相邻保护装置，基于GOOSE技术进行状态发送及接收，当检测到馈线电流故障时，GOOSE中对应的保护启动位置“1”，分别置位，发送到网络上；通信网络基于IEC61850的GOOSE技术光纤以太网。
2.根据权利要求1所述的铁路牵引供电臂一体化监控系统，其特征在于：设置以状态量差动作为启动量的过电流保护和距离保护装置，牵引变电所馈线设过流 I 段、距离 I 段、一次重合闸、距离 II 段；分区所设馈线距离 I 段双向、过流 I 段双向、一次重合闸；均以状态量差动作为启动量的过电流保护和距离保护装置；接触网电动隔离开关由当地测控装置控制，控制逻辑由牵引所馈线装置实现。
3.如权利要求1所述的铁路牵引供电臂一体化监控系统，其特征在于：系统主接线图及规定的电流由母线流向线路为电流的正方向、分区所保护电流下行流向上行为正方向，确定各装置电流的方向D；根据系统线路模型计算各装置保护参数并下发到各保护装置，各保护装置实时测量故障线路电量并正确动作，具体规定：保护动作Dn，Dn=1代表正方向动作，Dn= -1代表反方向动作,n代表装置号，D1代表1QF；初始值Dn=0，动作后或重合闸后恢复初始值Dn=0；系统中各保护装置在线运行，当系统发生故障时，发送保护动作‘Dn’ GOOSE信息到牵引变电所主站保护装置及各订阅装置,牵引变电所、接触网电动隔离开关、分区所、对方相邻主站按逻辑立即、延时跳本地断路器或不跳断路器，实现供电臂一体化保护功能。
4.根据权利要求3所述的铁路牵引供电臂一体化监控系统，其特征在于：牵引变电所当收到供电臂电动隔离开关站、分区所动作GOOSE信息，保护按逻辑进行判断，满足动作条件时，能延时跳保护动作出口。
5.根据权利要求4所述的铁路牵引供电臂一体化监控系统，其特征在于：接触网电动隔离开关当收到供电臂分区所、主站动作GOOSE信息，开关控制按逻辑进行判断，满足动作条件时，控制装置执行合分指令。
6.根据权利要求3所述的铁路牵引供电臂一体化监控系统，其特征在于：分区所当收到供电臂电动隔离开关站主站动作GOOSE信息，保护按逻辑进行判断，满足动作条件时，保护动作出口。
7.根据权利要求3所述的铁路牵引供电臂一体化监控系统，其特征在于：对方主站当收到供电臂电动隔离开关站、分区所动作GOOSE信息，保护按逻辑进行判断，满足动作条件时，能延时跳保护动作出口。

说明书全文

铁路牵引供电臂一体化监控系统

技术领域

[0001] 本发明涉及铁路牵引供电臂一体化监控系统，通过牵引变电所监控主机直接与牵引变电所供电范围的保护、测控设备通讯，实现在牵引变电所对其供电臂分区所、接触网电动开关、或开闭所的运行监视与管理。

背景技术

[0002] 电气化铁道牵引供电系统在电气化铁路运输中担负着向电力机车供电的重要作用，对牵引供电系统的安全可靠性要求高，当供电臂发生故障时应能快速、准确地切除故障，迅速地恢复正常运行；传统的铁路牵引供电臂保护系统存在以下问题1）铁路双线区段一个牵引供电臂有分区所、接触网电动隔离开关，即一个供电臂划分为出多个单元；牵引变电所的馈线保护设置是在分区所并联供电，在靠近分区所出口发生故障时，牵引变电所上、下行两条馈线断路器和分区所断路器均可能动作（距离保护仅靠整定值来保证选择性），非故障供电臂通过重合闸供电（断路器动作次数增加），牵引变电所的保护无法准确地判断故障区段；2）断路器的开合过程有可能会出现误动的情况，这对整个牵引网来说亦有潜在的故障威胁。

[0003] 如果通过对牵引变电所、分区所、接触网电动隔离开关构成的供电臂实现一体化监控，在牵引供电臂出现故障的情况下，通过系统化管理对故障点准确定位，并进行选择性跳闸，切除故障点，保证非故障区域正常供电是非常重要的。

发明内容

[0004] 为克服上述现有技术的不足，本发明提出了通过构建牵引变电所、分区所、接触网电动隔离开关的一体化监控系统，以IEC61850通信技术为核心，以牵引变电所为主导，通过建立保护配置、保护GOOSE订阅关系及通信网络拓扑关系，即构建面向牵引变电所全景数据的过程层网络，实现原始模拟量信息、状态信息和操作控制的标准化网络共享，用GOOSE技术实现牵引变电所、分区所、接触网电动隔离开关供电臂故障分区功能，通过保护装置的快速信息交互，识别故障区段进而闭锁非故障供电臂断路器误动和重合闸；利用分区所保护距离 I 段的故障方向识别故障区段的故障信息，并利用GOOSE 网将信息传递给相应的保护装置，进而闭锁其 I 段一个短延时；本功能可以根据需要选择投入闭锁、闭锁过流 I 段、闭锁距离 I 段。增强馈线选择性功能，实现牵引供电系统的智能化。

[0005] 铁路牵引供电臂一体化监控系统，牵引变电所一侧供电臂上下行两条馈线，每个断路器配置一套馈线保护测控装置、区段内每个接触网电动隔离开关设一套控制测控装置、分区所的每台断路器配置一套馈线测控保护装置、相邻主站每台断路器分别设置一套馈线保护测控装置，分区所闭环可跨区供电；同一供电臂相邻保护装置为配对，共同完成保护动作跳闸；牵引变电所馈线过流 I 段、距离 I 段、距离 II 段、一次重合闸，保护范围至分区所线路全长；分区所馈线距离 II 段、过流 II 段，正向对应上行保护装置，反向对应下行保护装置，失灵保护，订阅同一供电臂相邻保护装置保护动作GOOSE、分区所断路器位置、上行或下行保护装置馈线电流幅值故障时刻；供电臂相邻保护装置，基于GOOSE技术进行状态发送及接收，当检测到馈线电流故障时，GOOSE中对应的保护启动位置“1”，分别置位，发送到网络上；通信网络基于IEC61850的GOOSE技术光纤以太网。

[0006] 牵引变电所馈线设过流 I 段、距离 I 段、一次重合闸、距离 II 段；分区所设馈线距离 I 段双向、过流 I 段双向、一次重合闸；均以状态量差动作为启动量的过电流保护和距离保护装置；接触网电动隔离开关由当地测控装置控制，控制逻辑由牵引所馈线装置实现。

[0007] 系统主接线图及规定的电流正方向，确定各装置电流的方向D；

[0008] 根据系统线路模型计算各装置保护参数并下发到各保护装置，各保护装置实时测量故障线路电量并正确动作，具体规定：保护动作Dn，Dn=1代表正方向动作，Dn= -1代表反方向动作,n代表装置号，D1代表1QF；初始值Dn=0，动作后或重合闸后恢复初始值Dn=0；

[0009] 系统中各保护装置在线运行，当系统发生故障时，发送保护动作‘Dn’ GOOSE信息到牵引变电所主站保护装置及各订阅装置,牵引变电所、接触网电动隔离开关、分区所、对方主站按逻辑立即、延时跳本地断路器或不跳断路器，实现供电臂一体化保护功能。

[0010] 装置在线运行，接收已订阅信息的装置发送来的GOOSE信息，进行保护逻辑判断。

[0011] 1）主站（牵引变电所）馈线保护1QF、2QF

[0012] 当收到供电臂电动隔离开关站、分区所动作GOOSE信息，保护按逻辑进行判断，满足动作条件时，可延时跳保护动作出口。

[0013] 2）接触网电动隔离开关3QS、4QS、5QS、6QS及测量用的电流互感器CT[0014] 当收到供电臂分区所、主站动作GOOSE信息，开关控制按逻辑进行判断，满足动作条件时，控制装置执行合分指令。

[0015] 3）分区所7QF、8QF

[0016] 当收到供电臂电动隔离开关站主站动作GOOSE信息，保护按逻辑进行判断，满足动作条件时，保护发动作出口。

[0017] 4）对方主站

[0018] 当收到供电臂电动隔离开关站、分区所动作GOOSE信息，保护按逻辑进行判断，满足动作条件时，可延时跳保护动作出口。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0020] 1、本发明提供的方法中，避免重合于永久故障点，避免重合时断路器受故障电流冲击。

[0021] 2、本发明提供的方法中，动作判据能够正确区分正常运行区域及故障区域，在系统网络图中具体标注显示。

[0022] 3、本发明提供的方法中，利用牵引变电所、分区所配置的保护装置，采用基于IEC61850的GOOSE技术，根据故障发生时各保护装置信号量实现逻辑闭锁。逻辑易实现、简单可靠。附图说明

[0023] 图1本发明方法供电臂一体化监控系统GOOSE网络图。

[0024] 图2为本发明方法的故障定位原理图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

[0026] 本实施例中，牵引变电所、电动隔离开关站、分区所均采用支持DL/T860《变电站通信网络和系统》的DL/T 860.81第8-1部分的GOOSE服务的保护装置。

[0027] 图1为本发明方法的某种应用：设牵引变电所一侧供电臂上下行两条出线（馈线），每个断路器配置1套馈线保护测控装置、接触网电动隔离开关（开闭所）设1套控制测控装置、分区所设一台馈线保护测控装置，运行方式分区所闭环可跨区供电。

[0028] 以图1系统图为例说明，具体包括以下步骤：

[0029] 步骤一、依据全系统及每个所的电气主接线，绘制主接线图及装置配置图。

[0030] 步骤二、分配每个所装置的IP地址范围，确定各装置IP地址。

[0031] 继电保护依据系统模型完成各装置的关联关系，生成装置整定定值，及动作逻辑下载到对应的保护装置。

[0032] 各装置订阅其它有关连装置的GOOSE信息见表1。

[0033] 表1 订阅信息表

[0034]

[0035] 1、确认装置动作逻辑,如图2中故障短路点

[0036] K1点发生故障，1QF、7QF状态量差动过流保护相继动作，同时1QF 依据3QS、5QS处的电流大小及电流方向判断出故障点在隔离刀3QS、5QS 之间，发3QS、5QS分闸指令，3QS、5QS 分开后，1QF重合闸、1QF发 7QF自重合闸指令，执行结果：1QF、7QF重合闸，3QS、5QS 分闸；2QF装置过流 I段、距离I 段，在系统分区所闭环运行时被闭锁，7QF处于合位，3QS、5QS 分位，2QF处于独立运行，过流 I段、距离I 段被开放，保护范围供电臂全长，7QF正向距离I 段保护7QF与5QS区间，此时如K2点发生故障，7QF装置反向过流 I段、反向距离I 段相继动作。

[0037] 动作结果：1QF、7QF分闸，3QS、5QS分闸后1QF、7QF再重合闸，2QF不动作，完成故障K1点隔离，同时开放2QF过流I段、距离I段保护，7QF 反向阻抗I 段保护7QF与5QS区间。

[0038] 2 、K2故障点（7QF闭环运行）

[0039] K2点发生故障，2QF、7QF状态量差动过流保护相继动作，同时2QF 根据4QS、6QS处的电流大小及电流方向判断出故障点在隔离刀4QS、6QS 之间，发4QS、6QS分指令，2QF、7QF重合闸，执行结果：2QF、7QF重合闸，4QS、6QS 分闸；1QF装置过流 I段、距离I 段，在系统分区所闭环运行时被闭锁，4QS、6QS 分闸后，1QF处于独立运行，过流 I段、距离I 段被开放，保护范围供电臂全长，7QF 反向阻抗I 段保护7QF与6QS区间。

[0040] 动作结果：1QF、7QF动作跳闸，3QS、5QS分闸，1QF、7QF重合闸，完成故障K2点隔离。

[0041] 3、跨区K3故障点（7QF开环运行）

[0042] 分区所跨区供电，7QF、8QF处于分位，1QS处于合位，2QS处于合位，1QF装置过流 Ⅱ段、距离Ⅱ 段被开放，K3点发生故障，1QF过流 Ⅱ段、距离 Ⅱ 段动作，保护范围供电臂全长加对侧供电臂全长。

[0043] 动作结果：1QF动作、断路器断开，1QF 根据3QS、5QS处的电流判断[0044] 出故障点在隔离刀5QS、9QF 之间，1QF发5QS分闸，1QF自重合闸，完成故障K3点隔离。其他点故障以此类推，实现牵引供电臂一体化保护动作控制。

[0045] 最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

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