一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置和方法，切换装置接入4路电压量：接触网母线a、b两相电压、电源母线Ⅰ和母线Ⅱ电压，以及4路开关位置信号：主变1B低压侧201A、201B开关，主变2B低压侧202A、202B开关。本发明专利技术应用时根据接入量识别牵引变电站当前的运行方式，运行方式正常则自动充电为切换做好前期准备，运行方式不正常则放电闭锁切换功能。有并联自动切换、并联半自动切换、串联切换三种切换方式；可根据合闸时电源母线电压与接触网母线之间的实时关系，选择最优的合闸模式：具有并联快速切换、快速切换、同相位越前相角切换、同相位越前时间切换、残压切换、长延时切换六种方式，可实现电气化铁路牵引变电站两电源的不间断供电切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气化铁路供电
，特别是一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置和方法。
技术介绍
目前我国电气化铁路事业的发展突飞猛进，在国家大规模基础设施建设的背景下，国家投资建设了一大批电气化铁路项目。电力机车需要铁路沿线的牵引变电站供电，需要建设大量的牵引变电站，牵引变电站电压等级采用110kV或者110kV。为保证供电可靠性，电气化铁路牵引站采用两回进线电源，变电站内按两台主变配置，正常运行时为单台变压器向接触网供电，两台主变互为备用。当变压器本身及两侧的开关设备需要检修或轮换运行需手动进行切换主变时，只能采取全所停电倒闸方式，影响铁路运输秩序。现有条件下只能采取提报月度施工计划，采取全所停电方式进行倒主变操作。普铁站的维修天窗需提前一个月申请，且每月只能申请一次，每次只有几十分钟。在这几十分钟内完成停电倒闸操作。这种方式会存在以下问题：1、检修计划兑现时间依据接触网“天窗”而定，不灵活，有的牵引站“天窗”时间安排在凌晨，影响检修人员的正常作息；2、受天气等因素影响，检修“天窗”会临时取消，只能申请下一次检修“天窗”，检修人员有时往返几次检修任务都无法完成。倒主变难的问题也时常影响公用电网公司110(220)kV线路检修，有时直接启动电源侧保护强行进行电源投切，给牵引供电带来了极大的安全隐患；3、受制于维修“天窗”只有几十分钟的时间限制，若备用电源的隔刀出现故障，可能无法在短时间内切换到备用电源，影响铁路正常供电。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换方法，解决目前牵引变电站主变倒闸作业中存在的问题，不需值班人员完成繁琐的手动倒闸作业，实现倒闸时对接触网的不间断供电，以减少对铁路运输的干扰，同时给牵引变电站设备检修提供方便，提高
工作效率。本专利技术采取的技术方案具体为：一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置，电气化铁路牵引站采用两回进线电源，变电站包括互为备用的主变1B和主变2B，主变1B和主变2B的高压侧分别连接母线Ⅰ和母线Ⅱ，低压侧分别通过主变开关接点组201A/201B和202A/202B连接牵引站接触网a相和b相母线；切换装置包括电压采集单元、开关状态量采集单元、分析处理单元、切换控制单元和人机接口单元，其中：电压采集单元分别采集母线Ⅰ、母线Ⅱ、接触网母线a相和接触网母线b相的电压信号，并传输至分析处理单元；开关状态量采集单元分别采集主变开关接点201A、201B、202A和202B的开关位置信号，并传输至分析处理单元；用户通过人机接口单元向分析处理单元发出切换指令；分析处理单元根据接收到的切换指令、电压信号以及开关位置信号，通过切换控制单元控制主变开关接点组201A/201B和202A/202B在合位与分位之间进行切换，从而实现牵引变电站主变及供电电源的切换。进一步的，本专利技术中所述切换指令包括切换启动信号和切换顺序信号，切换顺序信号包括串联切换命令和并联切换命令。分析处理单元根据切换启动信号启动主变切换流程，然后根据切换顺序信号选择相应的切换顺序。基于上述切换装置与牵引变电站电网的连接结构，本专利技术还提供一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换方法，包括以下步骤：步骤一，采集变电站电源母线Ⅰ和母线Ⅱ的电压信号、接触网母线a相和b相的电压信号，以及主变开关接点组201A/201B和202A/202B的开关位置信号；步骤二，基于采集到的实时信号，计算接触网母线电压与备用电源母线电压之间的压差、角差和频差；步骤三，根据采集到的实时信号，判断牵引站变电站系统的运行状态是否为充电完成或者为放电发生；其中，3.1需要由主变1B切换到主变2B时，充电条件为：1)主变1B到2B切换启动投入；2)接触网母线三相有压；3)201A和201B均在合位且202A和202B均在分位；4)无切换启动
信号；以上条件同时满足则充电至完成；放电条件为：1)电源母线Ⅱ不满足有压条件持续时间大于15秒；2)202A和202B在合位；3)手跳201A和201B；4)201A和201B、202A和202B中任一组开关位置异常；以上条件中任意一个条件满足则放电发生；3.2需要由主变2B切换到主变1B时，充电条件为：1)主变2B到1B切换起动投入；2)接触网母线三相有压；3)201A和201B均在分位且202A和202B均在合位；4)无切换起动信号；以上条件同时满足则充电至完成；放电条件为：1)电源母线Ⅰ不满足有压条件持续时间大于15秒；2)201A和201B合位；3)手跳202A和202B；4)201A和201B、202A和202B中任一组开关位置异常；以上条件中任意一个条件满足则放电发生；若牵引站变电站系统的运行状态为充电完成，则转入步骤四；若牵引站变电站系统的运行状态为放电发生，则闭锁主变切换功能；上述步骤3.1和3.2中，所述接触网母线三相有压即电压最小值大于有压定值；电源母线不满足有压条件持续时间大于15秒，即电压最大值小于有压定值时间大于15秒；上述有压定值可预先设定，如通过人机接口由用户设定或通过程序直接设定，为现有技术；本专利技术在判断牵引站变电站系统的运行状态是否为充电完成或者为放电发生时，还可同时判断是否有“其它闭锁切换条件”满足，即除本专利技术提到的铁路牵引变电站系统组成外，是否有其它用于闭锁切换功能的信号，此为现有技术，如用户可通过设置单独的闭锁切换开关，用于闭锁切换功能，本专利技术在应用时也将对此单独设置的闭锁切换开关进行开关位置信号获取，从而判断是否有其它闭锁切换条件，如有则系统为放电状态，如没有则满足系统充电条件之一；步骤四，判断是否有切换启动信号，若有则继续根据切换顺序信号判断主变开关的切换顺序是为串联切换还是并联切换，若为串联切换则转至步骤五，若为并联切换则转至步骤六；步骤五，进行串联切换：首先跳开当前工作电源对应的主变开关，然后判断合闸条件是否满足快速切换条件，若满足快速切换条件则利用快速切换方式合上备用电源对应的主变开关；若不满足快速切换条件则继续判断是否满足同相位切换条件，若满足则利用同相位切换方式合上备用电源对应的主变开关；若不满足同相位切换条件则继续判断是否满足残压切换条件，若满足则利用残压切换方式合上备用电源对应的主变开关；若不满足则利用长延时切
换方式合上备用电源对应的主变开关；转至步骤七；上述串联切换中，快速切换、同相位切换、残压切换以及长延时切换分别为现有技术，其对应的切换条件即为合闸条件；步骤六，进行并联切换：首先判断合闸条件是否满足快速切换条件，若满足则利用快速切换方式合上备用电源对应的主变开关，然后跳开当前工作电源对应的主变开关；转至步骤七；步骤七，切换完成，结束。进一步的，本专利技术上述方法的步骤五中，串联切换中快速切换条件为：接触网母线电压与备用电源母线电压之间的频差和相差，分别小于快速切换频差、快速切换相差；快速切换频差的取值范围为0.1～2.0Hz，快速切换相差的取值范围为0.5～60度，分别可根据具体应用环境确定，为现有技术。同相位切换包括同相位越前相角切换和同相位越前时间切换，其中同相位越前相角切换条件为：接触网母线电压与备用电源母线电压之间的频差小于同相位切换频差，且备用主变开关两侧的角差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置，一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置，电气化铁路牵引站采用两回进线电源，变电站包括互为备用的主变1B和主变2B，主变1B和主变2B的高压侧分别连接母线Ⅰ和母线Ⅱ，低压侧分别通过主变开关接点组201A/201B和202A/202B连接牵引站接触网a相和b相母线；其特征是，切换装置包括电压采集单元、开关状态量采集单元、分析处理单元、切换控制单元和人机接口单元，其中：电压采集单元分别采集母线Ⅰ、母线Ⅱ、接触网母线a相和接触网母线b相的电压信号，并传输至分析处理单元；开关状态量采集单元分别采集主变开关接点201A、201B、202A和202B的开关位置信号，并传输至分析处理单元；用户通过人机接口单元向分析处理单元发出切换指令；分析处理单元根据接收到的切换指令、电压信号以及开关位置信号，通过切换控制单元控制主变开关接点组201A/201B和202A/202B在合位与分位之间进行切换，从而实现牵引变电站主变及供电电源的切换。

【技术特征摘要】
1.一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置，一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置，电气化铁路牵引站采用两回进线电源，变电站包括互为备用的主变1B和主变2B，主变1B和主变2B的高压侧分别连接母线Ⅰ和母线Ⅱ，低压侧分别通过主变开关接点组201A/201B和202A/202B连接牵引站接触网a相和b相母线；其特征是，切换装置包括电压采集单元、开关状态量采集单元、分析处理单元、切换控制单元和人机接口单元，其中：电压采集单元分别采集母线Ⅰ、母线Ⅱ、接触网母线a相和接触网母线b相的电压信号，并传输至分析处理单元；开关状态量采集单元分别采集主变开关接点201A、201B、202A和202B的开关位置信号，并传输至分析处理单元；用户通过人机接口单元向分析处理单元发出切换指令；分析处理单元根据接收到的切换指令、电压信号以及开关位置信号，通过切换控制单元控制主变开关接点组201A/201B和202A/202B在合位与分位之间进行切换，从而实现牵引变电站主变及供电电源的切换。2.根据权利要求1所述的电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置，其特征是，所述切换指令包括切换启动信号和切换顺序信号，切换顺序信号包括串联切换命令和并联切换命令；分析处理单元根据切换启动信号启动主变切换流程，然后根据切换顺序信号选择相应的切换顺序。3.基于权利要求1至2所述的电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置的切换方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一，采集变电站电源母线Ⅰ和母线Ⅱ的电压信号、接触网母线a相和b相的电压信号，以及主变开关接点组201A/201B和202A/202B的开关位置信号；步骤二，基于采集到的实时信号，计算接触网母线电压与备用电源母线电压之间的压差、角差和频差；步骤三，根据采集到的实时信号，判断牵引站变电站系统的运行状态是否为充电完成或者为放电发生；其中，3.1需要由主变1B切换到主变2B时，充电条件为：1)主变1B到2B切换启动投入；2)接触网母线三相有压；3)201A和201B均在合位且202A和202B均在分位；4)无切换启动
\t信号；以上条件同时满足则充电至完成；放电条件为：1)电源母线Ⅱ不满足有压条件持续时间大于15秒；2)202A和202B在合位；3)手跳201A和201B；4)201A和201B、202A和202B中任一组开关位置异常；以上条件中任意一个条件满足则放电发生；3.2需要由主变2B切换到主变1B时，充电条件为：1)主变2B到1B切换起动投入；2)接触网母线三相有压；3)201A和201B均在分位且202A和202B均在合位；4)无切换起动信号；以上条件同时满足则充电至完成；放电条件为：1)电源母线Ⅰ不满足有压条件持续时间大于15秒；2)201A和201B合位；3)手跳202A和202B；4)201A和201B、202A和202B中任一组开关位置异常；以上条件中任意一个条件满足则放电发生；若牵引站变电站系统的运行状态为充电完成，则转入步骤四；若牵引站变电站系统的运行状态为放电发生，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴仕平，王汉林，李永国，严后杨，刘国毅，
申请(专利权)人：国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32