本发明专利技术公开一种地面自动过分相装置及其控制方法，该装置包括依次连接的列车识别单元、逻辑控制系统、阀控制单元、由两个晶闸管阀组串联构成的晶闸管阀组单元以及用于检测晶闸管阀组电流的电流检测单元，晶闸管阀组单元分别与接触网两相供电臂以及中性区连接，逻辑控制系统根据识别到的列车行驶位置、方向控制接入一个晶闸管阀组进行中性区供电，以及需要换相时，根据晶闸管电流的状态切换接入另一个晶闸管阀组；该控制方法通过控制两个晶闸管阀组实现过分相，换相时如果检测判断到晶闸管阀组电流达到过零状态时，立即开通另一个晶闸管阀组。本发明专利技术具有能够实现列车不断电自动过分相、可靠性高、运行稳定且中性区断电死区极小等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及列车过分相
，尤其涉及一种地面自动过分相装置及其控制方法。
技术介绍
我国电气化铁路牵引供电系统是采用27.5kV单相供电方式，牵引变电所将电力系统提供的110kV或220kV三相电转换成27.5kV的单相交流电给牵引供电网，但是单相供电容易在电网中产生负序电流，而负序电流对电网中的设备、输电线路、继电保护等会产生很大影响。为平衡电力系统的A、B、C三相电流，牵引变电所对接触网实行换相轮流供电方式；为防止相间短路，接触网各相间采用绝缘物分割，即为“电分相”，因此在变电所出口处及两牵引变电所之间(供电臂末端)必须设置电分相装置。目前国内交流电气化铁路上，一般每隔20～30km即会设置一个电分相区。根据列车在经过分相区时列车的主断路器是否断开，主要分为断电过分相和带电过分相两大类，其中断电过分相存在列车降牵引、速度损失大等问题，特别是在在大坡道低速行驶时，因过分相断电和合闸相距时间较长，因而列车速度损失大、牵引力丢失严重，且不能避免过电压冲击；带电自动过分相分为柱上式自动过分相和地面装置自动过分相两种方式，其中柱上自动过分相方式断电死区较长(约100ms)，列车程序需要特殊处理，且过电压冲击和涌流大，容易造成列车主断路器跳闸，真空开关带负荷分断，也需要经常维护，同时难以适用于临时限速和一度停车等特殊情况以及多弓列车中。地面自动过分相作为带电过分相方式，是通过安装在地面的装备给中性段供电，列车运行在分相区时也可以获得电能，因此不需断开列车的主断路器、列车牵引力损失小。目前的地面自动过分相通常是采用机械式真空断路器控制实现，机械开关的寿命低(通常在5万次以下)，响应时间慢，不能实现精确的合闸控制，控制通常只能精确达到士0.5ms(50Hz交流电的4.5°)，而且要达到该指标其控制很复杂，另外基于真空断路器还会产生过电压及涌流等。有从业者提出利用晶闸管控制实现地面自动过分相方案，但该类方案实现通常较为复杂，所需成本高，且晶闸管切换时由于无法准确判别晶闸管的关断点，因而中性区断电死区通常较长。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种所需成本低、能够实现列车不断电自动过分相、可靠性高、运行稳定且中性区断电死区极小的地面自动过分相装置及其控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种地面自动过分相装置，包括依次连接的用于识别列车行驶位置、方向的列车识别单元、逻辑控制系统、阀控制单元、由两个晶闸管阀组串联构成的晶闸管阀组单元以及用于检测晶闸管阀组电流的电流检测单元，所述晶闸管阀组单元分别与接触网两相供电臂以及中性区连接，所述逻辑控制系统根据所述列车识别单元识别到的所述列车行驶位置、方向控制接入一个所述晶闸管阀组进行供电，以及需要换相时根据所述电流检测单元检测到的晶闸管电流的状态，控制切换接入另一个所述晶闸管阀组。作为本专利技术装置的进一步改进：每个所述晶闸管阀组的输入端均设置有接入断路器；每个所述晶闸管阀组的两端还并联连接有旁路断路器。作为本专利技术装置的进一步改进：所述晶闸管阀组包括由反并联晶闸管构成的晶闸管元件单元、触发单元、用于提供电源的取能单元以及用于抑制晶闸管关断时的过电压的RC吸收单元、用于对晶闸管进行静态均压以及防止晶闸管过电压的BOD保护单元。作为本专利技术装置的进一步改进：所述电流检测单元包括分别设置在两个所述晶闸管阀组侧的两个电流互感器，所述晶闸管阀组通过对应的所述电流互感器连接接触网供电臂。作为本专利技术装置的进一步改进：所述装置集成于一箱体内，所述箱体上设有分别连接接触网两相供电臂以及中性区的连接接口，所述晶闸管阀组单元通过所述连接接口分别与接触网两相供电臂以及中性区连接；所述箱体包括第一箱体、第二箱体，所述逻辑控制系统、阀控制单元以及一个所述晶闸管阀组集成至所述第一箱体中，另一个所述晶闸管阀组、所述列车识别单元中含有列车行驶状态信息的列车识别系统集成至所述第二箱体中。作为本专利技术装置的进一步改进：所述第一箱体、第二箱体内均依次分隔设置有低压控制室、中间腔室以及开关室，所述逻辑控制系统、阀控制柜设置于所述第一箱体的低压控制室内，所述列车识别单元设置于所述第二箱体的低压控制室内，两个所述晶闸管阀组分别设置于所述第一箱体、第二箱体的开关室内，所述第一箱体、第二箱体的中间腔室用于设置所述装置中断路器。作为本专利技术装置的进一步改进：所述晶闸管阀组由多个晶闸管阀组串联构成，各个串联的所述晶闸管阀组依次重叠布置于所述箱体中；所述晶闸管阀组通过阀固定横梁、阀固定纵梁以及安装座固定安装于所述箱体中。作为本专利技术装置的进一步改进：所述第一箱体、第二箱体内还集成有散热装置以及辅助设备；所述第一箱体、第二箱体的内壁上还设置有保温层。作为本专利技术装置的进一步改进：所述列车识别单元包括含有列车行驶状态信息的列车识别系统，以及布置在分相处两边铁轨上的计轴检测传感器，所述计轴检测传感器实时检测列车行驶位置、方向信号，发送给所述逻辑控制单元；所述逻辑控制单元根据所述列车识别系统的列车行驶状态信息，识别列车行驶位置以及方向；所述列车识别系统具体集成于所述第二箱体内。本专利技术进一步提供上述地面自动过分相装置的控制方法，其特征在于步骤包括：1)当识别到列车到达第一位置时，将与所述第一位置对应的晶闸管阀组作为目标晶闸管阀组，控制目标晶闸管阀组导通以对列车进行供电；2)当识别到列车到达需要换相的第二位置时，在电压过零点封锁已导通的目标晶闸管阀组的脉冲信号并检测目标晶闸管阀组的电流过零点，当检测到电流过零点时转入执行步骤3)；3)立即开通另一组所述晶闸管阀组的触发脉冲。与现有技术相比，本专利技术地面自动过分相装置的优点在于：1)本专利技术地面自动过分相装置，通过控制晶闸管阀实现列车带电过分相，列车在分相区无需减速通过，能够大大缩短列车通过分相区的时间，且列车主断路器在经过分相区时无需动作，可显著提高列车主断路器的使有寿命，同时基于晶闸管阀开关能够实现柔性自动过分相，晶闸管的保护功能完善，可靠性高、运行稳定，可以精确控制合闸相位、抑制合闸涌流，且过电压水平低，能够实现过零关断，从而对车上的高压设备的主绝缘无影响，能够提高列车上高压设备的使用寿命，降低运营维护成本；2)本专利技术地面自动过分相装置，通过电流检测单元检测晶闸管电流，在需要换相时，逻辑控制系统根据晶闸管阀组电流的状态控制切换晶闸管阀组，能够基于晶闸管阀组电流的状态控制晶闸管阀组的开通、关断，提高换相控制的精度以及效率，有效减小中性区断电死区；3)本专利技术地面自动过分相装置进一步基于集装箱式，占地面积小、成本低且投切方便，可在分相区直接挂网运行，防护等级能够达到IP54；基于集装箱式结构还可以预先调试好装置，从而减小装置的在现场调试时间，具有极高的经济性和实用性；4)本专利技术地面自动过分相装置箱体进一步依次分隔设置有低压控制室、中间腔室以及开关室，以将装置的高低压区分开布置，实现高低压隔离，且方便调试操作及停电检修等。与现有技术相比，本专利技术地面自动过分相装置的控制方法的优点在于：本专利技术地面自动过分相装置的控制方法，通过实时检测晶闸管阀组的过零关断时间，能够精确、快速的控制另外一个晶闸管阀组的开通，有效减少了断电死区时间，使得中性区断电死本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地面自动过分相装置，其特征在于包括依次连接的用于识别列车行驶位置、方向的列车识别单元、逻辑控制系统(2)、阀控制单元(3)、由两个晶闸管阀组(7)串联构成的晶闸管阀组单元以及用于检测晶闸管阀组(7)电流的电流检测单元，所述晶闸管阀组单元分别与接触网两相供电臂以及中性区连接，所述逻辑控制系统(2)根据所述列车识别单元识别到的所述列车行驶位置、方向控制接入一个所述晶闸管阀组(7)进行供电，以及需要换相时根据所述电流检测单元检测到的晶闸管电流的状态，控制切换接入另一个所述晶闸管阀组(7)。
【技术特征摘要】
1.一种地面自动过分相装置，其特征在于包括依次连接的用于识别列车行驶位置、方向的列车识别单元、逻辑控制系统(2)、阀控制单元(3)、由两个晶闸管阀组(7)串联构成的晶闸管阀组单元以及用于检测晶闸管阀组(7)电流的电流检测单元，所述晶闸管阀组单元分别与接触网两相供电臂以及中性区连接，所述逻辑控制系统(2)根据所述列车识别单元识别到的所述列车行驶位置、方向控制接入一个所述晶闸管阀组(7)进行供电，以及需要换相时根据所述电流检测单元检测到的晶闸管电流的状态，控制切换接入另一个所述晶闸管阀组(7)。2.根据权利要求1所述的地面自动过分相装置，其特征在于：每个所述晶闸管阀组(7)的输入端均设置有接入断路器(4)；每个所述晶闸管阀组(7)的两端还并联连接有旁路断路器(5)。3.根据权利要求2所述的地面自动过分相装置，其特征在于：所述晶闸管阀组(7)包括由反并联晶闸管构成的晶闸管元件单元(14)、触发单元(17)、用于提供电源的取能单元(18)以及用于抑制晶闸管关断时的过电压的RC吸收单元(15)、用于对晶闸管进行静态均压以及防止晶闸管过电压的BOD保护单元(16)。4.根据权利要求3所述的地面自动过分相装置，其特征在于：所述电流检测单元包括分别设置在两个所述晶闸管阀组(7)侧的两个电流互感器，所述晶闸管阀组(7)通过对应的所述电流互感器连接接触网供电臂。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的地面自动过分相装置，其特征在于：所述装置集成于一箱体(1)内，所述箱体(1)上设有分别连接接触网两相供电臂以及中性区的连接接口，所述晶闸管阀组单元通过所述连接接口分别与接触网两相供电臂以及中性区连接；所述箱体(1)包括第一箱体、第二箱体，所述逻辑控制系统(2)、阀控制单元(3)以及一个所述晶闸管阀组(7)集成至所述第一箱体中，另一个所述晶闸管阀组(7)、所述列车识别单元中含有列车行驶状态信息的列车识别系统集成至所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周靖，吴明水，吕顺凯，邱文俊，周方圆，刘永丽，曹洋，罗仁俊，王才孝，高原，胡前，龙礼兰，熊强，朱建波，龚芬，张典，邓明，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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