一种列车地面自动过分相电阻故障检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种列车地面自动过分相电阻故障检测方法，涉及电阻故障检测的技术领域，首先形成中性段电阻单元，将中性段电阻单元作为列车地面自动过分相系统的导通负载，然后根据地面自动过分相的工作状态，结合中性段电阻单元的实时电压和中性段电阻单元上流过的实时电流，无盲点对电阻故障进行检测，判别出电阻故障类型，灵敏性好，可靠性佳，本发明专利技术还提出一种列车地面自动过分相电阻故障检测系统，有利于现场操作，进一步保障地面自动过分相的控制和牵引供电系统的安全

【技术实现步骤摘要】
一种列车地面自动过分相电阻故障检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及电阻故障检测的
，更具体地，涉及一种列车地面自动过分相电阻故障检测方法及系统
。

技术介绍

[0002]我国电气化铁路采用单相工频交流
27.5kV
供电制式，即将
110kV
或
220kV
电压从电网引入，然后降压为
27.5kV
并通过接触网输送给列车
。
然而，电气化铁路单相牵引负荷在三相电力系统侧会产生严重的负序电流，负序电流的增加会影响发电厂发电机正常运行，并且降低电力网的输送能力
。
[0003]为了治理上述问题，目前通常是将相邻牵引变电所换相连接，由于不同供电区段的供电臂相位不同，需要设置分相绝缘器，电分相由此产生，即由于电气化铁路单相供电的特殊性，造成两供电臂之间必然存在一段中性区用于供电臂之间的电气隔离
。
电分相通常设置于变电所出口处和不同牵引变电所之间的分区处，一般情况下，国内铁路每隔
20
～
30km
就会存在一处电分相
。
[0004]目前，主要有车载自动过分相和地面自动过分相两种方案
。
其中，采用车载自动过分相方案时，列车需要提前分断车载断路器，惰行通过中性段，会造成列车的牵引力丧失及速度损失，特别在一些高坡度
(
如坡度大于
30
％
)
区段，影响尤为严重，由于列车动力丢失明显，车载自动过分相方案不能有效地压缩运行时间
。
地面自动过分相方案通过安装在地面的装备给中性段供电，利用换相开关跨接两供电臂，在列车运行于中性段时，由地面装置控制换相开关完成供电臂切换，列车不需要任何操作，完全由地面自动过分相装置自动完成，降低了司机工作量和操作疲劳度，避免司机误操作造成列车带电闯过分相，且换相时间短
、
列车速度损失小，安全可靠性高，可以适用于各类列车实现过分相
。
[0005]列车地面自动过分相系统的电路结构可参见图1，在图1中，采用晶闸管阀作为换相开关，两处供电臂分别为供电臂
A
和供电臂
B
，
G1、G2、G3
均为钢轨上的传感器，用于检测列车是否到达各自对应的所在段，在两处供电臂接触网分相处设置有中性段，中性段与两个供电臂之间分别使用锚段关节
JY1、
锚段关节
JY2(
为满足供电
、
机械方面的分段要求，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，每一分段叫锚段
。
两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节
)
进行电气隔离，在锚段关节
JY1、
锚段关节
JY2
上分别跨接一个换相开关
K1
和换相开关
K2
，中性段的供电由两个换相开关完成切换，换相开关
K1、
换相开关
K2
和中性段接入分别串接断路器
QF1、QF2、QF3
进行保护和隔离，整个控制过程包括：
(1)
在没有列车经过时，中性段无电，当传感器
G1
检测列车到达时，控制换相开关
K1
闭合，由供电臂
A
为中性段供电；
(2)
当列车进入中性段到达传感器
G2
时且整列车进入中性段之后，换相开关
K1
断开
、
换相开关
K2
闭合，由供电臂
B
给为中性段供电；
(3)
当列车运行至传感器
G3
时，列车进入供电臂
B
供电区域，换相开关
K2
断开，中性段断电，等待下次列车进入
。
[0006]换相开关采用晶闸管阀，使用寿命长并可满足上述控制过程的可靠性要求
。
晶闸管阀的导通条件不仅需要正向电压，还需要使得阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极
电流以上
。
如图1所示，将电阻
R
作为空载时换相开关的导通负载，电阻是地面自动过分相的重要组成部件，在列车未进入中性段前，需要通过电阻将晶闸管阀提前导通，使得锚段关节锚段关节
JY1
或锚段关节
JY2
的两侧等电位，避免列车进入中性段时由于电位差而产生电弧，因此，作为导通负载的电阻应可靠安全，对电阻的故障检测也显得至关重要
。
目前，对电阻仅有定值过电流保护，主要依靠在电阻支路引入电流互感器，通过电流互感器采集实时电流，将实时电流与固定设置的保护定值进行比较实现电阻故障检测，但存在两方面的主要问题，包括：
1)
电阻支路电流与中性区电压有关，而中性区电压波动范围较大
(
中性区电压随接触网电压波动，允许范围
17.5kV
至
31.5kV)
，采用固定设置的保护定值不能在全电压范围内保持高灵敏性
。2)
过电流保护虽然能检测出电阻短路故障，对于开路故障无法检测，因此，存在检测盲点，严重影响地面自动过分相系统和牵引供电系统的安全
。

技术实现思路

[0007]为解决当前列车地面过分相中电阻故障的检测方式灵敏性低
、
可靠性差的问题，本专利技术提出一种列车地面自动过分相电阻故障检测方法，根据地面自动过分相的工作状态，无盲点对电阻故障进行检测，实时判别出电阻是否存在故障及其类型，灵敏性好，可靠性佳；本专利技术还提出一种列车地面自动过分相电阻故障检测系统，有利于现场操作，进一步保障地面自动过分相的控制和牵引供电系统的安全
。
[0008]本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题
。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种列车地面自动过分相电阻故障检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0011]S1:
将
n
个相同阻值的子电阻并联，构成一个子电阻单元，将
m
个子电阻单元依次串联，形成中性段电阻单元，以作为列车地面自动过分相系统的导通负载；
[0012]S2:
采集中性段电阻单元的实时电压和中性段电阻单元上流过的实时电流；
[0013]S3:
判断列车自动过分相系统是否处于工作状态，若是，开启中性段电阻单元故障检测，执行步骤
S4
；否则，闭锁中性段电阻单元故障检测；
[0014]S4:
利用实时电压和实时电流进行比较计算，根据计算结果，确定电阻是否存在故障及其故障类型
。
[0015]优选地，中性段电阻单元对应的电阻额定值为：
[0016][0017]其中，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种列车地面自动过分相电阻故障检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1:
将
n
个相同阻值的子电阻并联，构成一个子电阻单元，将
m
个子电阻单元依次串联，形成中性段电阻单元，以作为列车地面自动过分相系统的导通负载；
S2:
采集中性段电阻单元的实时电压和中性段电阻单元上流过的实时电流；
S3:
判断列车自动过分相系统是否处于工作状态，若是，开启中性段电阻单元故障检测，执行步骤
S4
；否则，闭锁中性段电阻单元故障检测；
S4:
利用实时电压和实时电流进行比较计算，根据计算结果，确定电阻是否存在故障及其故障类型
。2.
根据权利要求1所述的列车地面自动过分相电阻故障检测方法，其特征在于，中性段电阻单元对应的电阻额定值为：其中，
R
z
表示中性段电阻单元对应的电阻额定值，
R1表示子电阻单元中每一个子电阻的额定阻值
。3.
根据权利要求2所述的列车地面自动过分相电阻故障检测方法，其特征在于，在步骤
S2
中，利用电压互感器
PT
与电流互感器
CT
分别采集中性段电阻单元的实时电压和中性段电阻单元上流过的实时电流
。4.
根据权利要求3所述的列车地面自动过分相电阻故障检测方法，其特征在于，设地面自动过分相系统网压保护跳闸的下限定值为
U
min
，地面自动过分相系统网压保护跳闸的上限定值为
U
max
，设采集的中性段电阻单元的实时电压为
U
，若中性段电阻单元的实时电压
U
满足：
U
min
≤U≤U
max
则列车自动过分相系统处于工作状态
。5.
根据权利要求4所述的列车地面自动过分相电阻故障检测方法，其特征在于，若
m
个子电阻单元中的某个子电阻单元的任一个电阻发生短路故障，则短路故障后列车地面自动过分相系统换相开关的导通负载的电阻值
R
′
Z
为：将短路故障后列车地面自动过分相系统换相开关的导通负载的电阻值
R
′
Z
与中性段电阻单元的电阻额定值
R
z
比较，阻值变化
Δ
R1为：
Δ
R1小于0，当发生短路故障时，短路故障后列车地面自动过分相系统换相开关的导通负载的电阻值
R
′
Z
变小，阻值变化的绝对值为若
m
个子电阻单元中的某个子电阻单元的任一个电阻发生开路故障，则开路故障后列车地面自动过分相系统换相开关的导通负载的电阻值
R
″
Z
为：
将开路故障后列车地面自动过分相系统换相开关的导通负载的电阻值
R
″
Z
与中性段电阻单元的电阻额定值
R
z
比较，阻值变化
Δ
R2为：
Δ
R2大于0，当发生开路故障时，开路故障后列车地面自动过分相系统换相开关的导通负载的电阻值
R
″
Z
变大，且阻值变化的绝对值为
6.
根据权利要求5所述的列车地面自动过分相电阻故障检测方法，其特征在于，在步骤
S4
中，利用实时电压和实时电流进行的比较计算为电阻值比较计算，根据计算结果，确定电阻故障类型的过程为：设采集的中性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，吕顺凯，陈广赞，张志学，朱强，何健明，肖宇翔，仇乐兵，匡明霞，陶洪亮，刘正雄，田哲，
申请(专利权)人：重庆中车时代电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：