一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法技术方案

一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法，包括步骤：检测每一个变电所的正极对地电压和负极对地电压，判定系统发生负极或正极对地故障，闭合正极或负极单向导通装置；计算每一个区段的差动电流；切除差动电流大于电流整定值的区段。还包括电流传感器断线判定和闭锁保护，以及电压传感器断线判定和闭锁投入单向导通装置的步骤。本发明专利技术能够可靠判定正极对地故障和负极对地故障，使各变电所投入非故障极单向导通装置构成故障回路；还能够使故障区段两侧的断路器可靠动作切除故障，非故障区段可靠不动作；电流传感器断线判据能够可靠避免电流传感器断线导致保护误动；电压传感器断线判据能够可靠避免电压传感器断线导致单向导通装置误动作。

【技术实现步骤摘要】
一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法
本专利技术涉及地铁牵引供电系统
，特别是一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法。
技术介绍
四轨牵引供电系统采用专用回流轨回流，从根源上消除杂散电流，在地铁领域拥有广阔的发展前景。四轨牵引供电系统是一种对称悬浮系统，其单极对地故障(包括正极对地故障或负极对地故障)及其继电保护方法必须加以重视。否则，第一个极对地故障的若不能尽早发现和切除，可能引发更为严重的极对极故障，从而对地铁安全可靠供电不利。四轨牵引供电系统既有的继电保护技术通过接入单向导通装置实现单极对地故障检测。但是，既有技术存在两个问题：(1)仅能检测正极对地故障；(2)当四轨牵引供电系统包含三个及以上变电所时，流过各所单向导通装置的电流大小接近难以区分，从而造成多个变电所跳闸，保护方法不具有选择性，扩大了停电范围。
技术实现思路
本专利技术公开一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法，该方法能够区分正极对地故障和负极对地故障，实现对单极对地故障的可靠保护，并且能够准确区分故障区段。本专利技术还公开了电流传感器断线检测方法和电压传感器断线检测方法，从而防止传感器断线导致保护不正确动作。实现本专利技术目的的技术方案如下：一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法，包括步骤一：检测每一个变电所的正极对地电压U+和负极对地电压U-；如果|U+|<Uset1且|U+-U-|>Uset2则延时整定时间Tset1后，闭合负极单向导通装置；如果|U-|<Uset1且|U+-U-|>Uset2则延时整定时间Tset1后，闭合正极单向导通装置；其中，Uset1为第一电压整定值，Uset2为第二电压整定值；步骤二：计算每一个区段的差动电流Id，Id＝|IM+IN|；其中，IM为区段左侧的单极对地故障电流，IN为区段右侧的单极对地故障电流；若电流正方向为正极由母线指向线路、负极由线路指向母线，则IM＝IM+-IM-，IN＝IN+-IN-；若电流正方向为正极和负极都由母线指向线路，则IM＝IM++IM-，IN＝IN++IN-；式中，IM+为区段左侧的正极线路电流，IM-为区段左侧的负极线路电流，IN+为区段右侧的正极线路电流，IN-为区段右侧的负极线路电流；步骤三：如果一个区段Id＞Iset1则延时整定时间Tset2后，切除该区段；其中，Iset1为第一电流整定值。进一步地，所述步骤一之前，还包括电流传感器断线判定和闭锁保护的步骤，具体为：检测每一个变电所的正极对地电压U+和负极对地电压U-，以及该变电所的每个馈电回路的正馈线u的电流Iu和负馈线w的电流Iw；如果任一变电所，|U+|>Uset3、|U-|>Uset3、|Iu|＜|Iw|且||Iu|-|Iw||＞Iset2，则延时整定时间Tset3后，判定该变电所的正馈线u的电流传感器断线，进行闭锁保护；或者任一变电所，|U+|>Uset3、|U-|>Uset3、|Iw|＜|Iu|且||Iu|-|Iw||＞Iset2，则延时整定时间Tset3后，判定该变电所的负馈线w的电流传感器断线，进行闭锁保护；其中，Iset2为第二电流整定值，Uset3为第三电压整定值。进一步地，所述步骤一之前，还包括电压传感器断线判定和闭锁投入单向导通装置的步骤，具体为：检测每一个变电所的正极对地电压U+和负极对地电压U-；如果任一变电所，|U+|<Uset3且Uset3＜|U-|<Uset4，则延时整定时间Tset4后，判定该变电所的正极电压传感器断线，闭锁投入单向导通装置；或者任一变电所，|U-|<Uset3且Uset3＜|U+|<Uset4，则延时整定时间Tset4后，判定该变电所的负极电压传感器断线，闭锁投入单向导通装置；其中，Uset3为第三电压整定值，Uset4为第四电压整定值。本专利技术的有益效果在于，(1)本专利技术能够可靠判定正极对地故障和负极对地故障，使各变电所投入非故障极单向导通装置构成故障回路；(2)本专利技术的保护方法能够使故障区段两侧的断路器可靠动作切除故障，非故障区段可靠不动作；(3)本专利技术的电流传感器断线判据能够可靠避免电流传感器断线导致保护误动；(4)本专利技术的电压传感器断线判据能够可靠避免电压传感器断线导致单向导通装置误动作。附图说明图1正极单向导通装置接入正极母排示意图。图2负极单向导通装置接入负极母排示意图。图3正极对地故障判定原理框图。图4负极对地故障判定原理框图。图5正极对地故障电流分布示意图。图6负极对地故障电流分布示意图。图7单极对地故障电流差动保护原理框图。图8变电所馈线电流图。图9馈线u电流传感器断线判定原理框图。图10馈线w电流传感器断线判定原理框图。图11馈线s电流传感器断线判定原理框图。图12馈线v电流传感器断线判定原理框图。图13正极电压传感器断线判定原理框图。图14负极电压传感器断线判定原理框图。图15正极对地故障示意图。图16负极对地故障示意图。图17电流传感器CT1断线故障示意图。图18电流传感器CT2断线故障示意图。图19电流传感器CT3断线故障示意图。图20电流传感器CT4断线故障示意图。图21电压传感器PT1断线故障示意图。图22电压传感器PT2断线故障示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。1、单向导通装置接入方案单向导通装置主要由可调电阻以及二极管两部分组成。正极和负极单向导通装置内置二极管的安装方向相反，为防止变电所正极和负极同时接入单向导通装置造成单向导通装置上始终存在电流，单向导通装置采用如下的接入方案：(1)当牵引供电系统正常运行时，各牵引变电所正极和负极母排的单向导通装置都不接入；(2)当系统发生负极对地故障时，各牵引所保护装置通过故障极判定方法确定负极故障，控制正极单向导通装置接入正极母排，如图1所示；(3)当系统发生正极对地故障时，各牵引所保护装置通过故障极判定方法确定正极故障，控制负极单向导通装置接入负极母排，如图2所示。2、故障极判定方法四轨直流供电系统正常运行时，正极和负极与地做到良好绝缘，整个系统是对称悬浮系统，正极对地电压和负极对地电压接近相等。当发生正极对地故障时，各个变电所的正极电压降低明显，负极电压相应地增大，正负极间电压基本不变。因此，提出正极对地故障判定的原理框图分别如图3所示。当发生负极对地故障时，变电所的负极电压降低明显，正极电压相应地增大，正负极间电压基本不变。因此，提出负极对地故障判定的原理框图如图4所示。图3和图4中，U+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法，其特征在于，包括/n步骤一：检测每一个变电所的正极对地电压U

【技术特征摘要】
1.一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法，其特征在于，包括
步骤一：检测每一个变电所的正极对地电压U+和负极对地电压U-；如果|U+|<Uset1且|U+-U-|>Uset2则延时整定时间Tset1后，闭合负极单向导通装置；如果|U-|<Uset1且|U+-U-|>Uset2则延时整定时间Tset1后，闭合正极单向导通装置；其中，Uset1为第一电压整定值，Uset2为第二电压整定值；
步骤二：计算每一个区段的差动电流Id，
Id＝|IM+IN|；
其中，IM为区段左侧的单极对地故障电流，IN为区段右侧的单极对地故障电流；
若电流正方向为正极由母线指向线路、负极由线路指向母线，则
IM＝IM+-IM-，
IN＝IN+-IN-；
若电流正方向为正极和负极都由母线指向线路，则
IM＝IM++IM-，
IN＝IN++IN-；
式中，IM+为区段左侧的正极线路电流，IM-为区段左侧的负极线路电流，IN+为区段右侧的正极线路电流，IN-为区段右侧的负极线路电流；
步骤三：如果一个区段Id＞Iset1则延时整定时间Tset2后，切除该区段；其中，Iset1为第一电流整定值。


2.如权利要求1所述的一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法，其特征在于，所述步骤一之前，还包括电流传感器断线判定和闭锁保护的步骤，具体为：
检测每一个变电所的正极对地电压U+和...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩正庆，左光耀，刘淑萍，沈睿，韦晓广，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51