專利名稱：一種新型的牽引變電所交流回路異常檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)領(lǐng)域，該發(fā)明創(chuàng)造有效地實現(xiàn)了牽引變電所電流、電壓回路異常檢測功能。
背景技術(shù)：
隨著我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的實施，特別是在全球金融危機的背景下，我國又追加了2萬億元用于鐵路建設(shè)，我國的鐵路建設(shè)迎來了新一輪高峰，為保證供電系統(tǒng)的安全，在技術(shù)上要上一個大的臺階，鐵路的安全運行離不開牽引供電系統(tǒng)的保護。而長期以來，牽引變電所保護電壓、電流回路工作狀態(tài)異常導(dǎo)致設(shè)備跳閘的情況突出，特別是27. 5KV 高壓保險熔斷故障引發(fā)母線斷路器越級跳閘的現(xiàn)象較為普遍，使?fàn)恳╇姷目煽啃越档停?對鐵路安全運輸秩序造成干擾。由于牽引供電保護在檢測方法上一直沿用傳統(tǒng)模式，雖然設(shè)備發(fā)展到了綜合自動化水平，但對此類越級調(diào)整問題仍不能很好解決。牽引保護進行邏輯運算的電流、電壓參數(shù)是牽引變電所整個保護系統(tǒng)電量保護的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是準(zhǔn)確切除變電所、接觸網(wǎng)、部分機車設(shè)備電氣故障的基本要素。因此，及時發(fā)現(xiàn)牽引變電所電流、電壓回路工作狀態(tài)的異常現(xiàn)象，尤其是保護回路的異常，是牽引變電所運行工作中一項重要任務(wù)。但是，從鐵路牽引變電所目前的設(shè)備裝備及設(shè)備技術(shù)條件看，流互回路的運行監(jiān)控，僅局限于人工監(jiān)視及儀表顯示數(shù)據(jù)，采取人為設(shè)定越上限告警值，將實際采樣電流值與定值進行比較，越上限時給出告警信號方式；對電壓回路的監(jiān)控，則是采取對電壓值設(shè)置越限門檻值進行判斷，將采樣電壓值和整定值比較，越限時告警的方式。由于判斷方法單一， 實際運行中存在以下問題
牽引變電所的110KV和27. 5KV側(cè)低壓啟動過流保護，其閉鎖電壓基本取自27. 5KV壓互。但從27. 5KV電壓回路高壓保險熔斷故障現(xiàn)象看，由于殘壓較高(甚至可達^KVA),無法在故障初期進行判斷、處理，導(dǎo)致重載情況下母線斷路器低壓啟動過流保護越級誤跳閘， 直接影響行車。在實際運行中，部分牽引變電所雖然采取了雙壓互自動切換回路的補救方案。但由于切換繼電器返回電壓值低，與高壓保險熔斷初期殘壓高的原因類同，實際運用中也不能達到故障狀態(tài)下自動切換的要求，導(dǎo)致越級跳閘隱患不能消除。本問題在全國范圍內(nèi)的牽引變電所均長期存在，嚴(yán)重干擾了鐵路運輸秩序。由于110KV、27. 5KV電流保護回路均無告警設(shè)置，當(dāng)回路出現(xiàn)異常時，無法及時確認。實際運行中值班員僅通過儀表顯示電流值或流互發(fā)出嘯叫聲對電流回路異常進行判斷，判斷方法較為主觀，準(zhǔn)確性較差；另有部分綜自化牽引變電所對110KV側(cè)三相電流增設(shè)了 “CT回路異常告警”信號，判斷依據(jù)為當(dāng)任一相中有差流，但某一相僅有一側(cè)電流突變且電流減少至原先的二分之一以下時判為CT斷線。但對于電流回路的斷線開路、接觸不良導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱等故障，還是沒有科學(xué)而準(zhǔn)確的檢測途徑，設(shè)備監(jiān)控手段弱化，導(dǎo)致失控。因牽引負荷隨機車移動而變化，穩(wěn)定性差，僅僅通過儀表顯示和人為觀察來判斷電流異常，其準(zhǔn)確率極為低下。實際運行中，當(dāng)故障現(xiàn)象發(fā)展到音響異常時，實際回路中的大電流狀態(tài)維持已達一定時間，可能導(dǎo)致流互開路后的高電壓燒損一、二次電氣設(shè)備故障， 潛在保護誤動、拒動的危險。由此，從目前牽引變電所的監(jiān)測手段看，實際運行中對電壓回路高壓保險熔斷、接觸不良和電流回路常見的斷線、接觸不良等故障的監(jiān)控極端薄弱，嚴(yán)重干擾鐵路運輸秩序。 因此，為從根本上解決此類問題，確保牽引供電設(shè)備安全可靠。針對牽引變電所而專門開發(fā)的一種更簡潔、高效的電流、電壓回路異常監(jiān)測技術(shù)勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
為了概括本發(fā)明的目的，在這里描述了本發(fā)明的某些方面、優(yōu)點和新穎特征。針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，為了彌補牽引變電所電流、電壓回路異?，F(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種基于視在功率的交流回路異常實現(xiàn)方案。基礎(chǔ)判斷思路牽引變電所運行過程中，電壓、電流兩個參量既相互關(guān)聯(lián)又相互影響。如饋線電流、電壓線路空載時，額定空載電壓為27. 5KV，電流為“0”。隨著電流的增大，電壓趨于降低，兩者互相關(guān)聯(lián)。但是，其變化比率因供電系統(tǒng)容量不同而存在較大差異。 以昆明鐵路局管內(nèi)牽引變電所為例，對850A 900A范圍內(nèi)的負荷電流，電壓變化范圍涵蓋了 19. 03 沈.83KV。由此看出，由于數(shù)據(jù)的離散性，單獨考慮電流變化了多少、電壓變化了多少，判斷必將出現(xiàn)偏差。因此，必須從兩者的關(guān)聯(lián)性角度進行考慮。而直接由兩者關(guān)聯(lián)而成，且不受其它額外參數(shù)干擾的電量就只有視在功率S。所以，基于視在功率角度，申請人考慮對電壓、電流回路的工作狀態(tài)進行監(jiān)測。從電學(xué)上進一步思考牽引供電設(shè)備的運行特點，功率的傳遞和消耗(包括有功、無功部份)是其最主要特征。對牽引變電所的核心設(shè)備一一主變壓器而言，其最基本的電學(xué)原理是功率傳遞(除鐵芯渦流、銅損等極少部份損失外)，即110KV側(cè)的視在功率近似等于 27. 5KV側(cè)的視在功率。所以，利用這一特點，將回路電壓、電流聯(lián)系起來考慮，計算公式如下
SllO 義 S27. 5
而現(xiàn)有綜自保護往往通過基于傅式算法的功率測量原理計算實時數(shù)據(jù)P、Qo這樣，通過P、Q可方便的實現(xiàn)S的計算
權(quán)利要求
1.一種牽引變電所交流回路異常檢測方法，包括以下步驟步驟一、監(jiān)測變壓器高壓側(cè)各項電壓、電流，以及計算主變高壓側(cè)視在功率、主變低壓側(cè)視在功率；步驟二、基于視在功率基礎(chǔ)上，對電壓、電流回路的工作狀態(tài)做出判斷 當(dāng)有負載電流的情況下，若主變高壓側(cè)視在功率近似等于主變低壓側(cè)視在功率，則變壓器高低壓測電流、電壓回路均正常；否則，視為有問題出現(xiàn)，可預(yù)告警；當(dāng)有負載電流的情況下，若主變高壓側(cè)視在功率小于主變低壓側(cè)視在功率，則變壓器高壓測電流、電壓回路出現(xiàn)異常；當(dāng)有負載電流的情況下，若主變高壓側(cè)視在功率大于主變低壓側(cè)視在功率，則變壓器低壓測電流、電壓回路出現(xiàn)異常；當(dāng)空載情況下，可對電壓回路的異常直接進行判斷，但對電流回路則不作判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引變電所交流回路異常檢測方法，其特征在于步驟一中，監(jiān)測變壓器高壓側(cè)各項電壓UA、UB、UC和變壓器高壓側(cè)各項電流IA、IB、IC， 變壓器低壓側(cè)各項電壓Ua、Ub和變壓器低壓側(cè)各項電流la、Ib,以及計算主變高壓側(cè)視在功率SG、主變低壓側(cè)視在功率SL。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牽引變電所交流回路異常檢測方法，其特征在于 步驟二中，子步驟a 若SG SL狀態(tài)下，判斷Ua、Ub和la、Ib 步驟a-Ι，兩相空載1a = Ib = 0，循環(huán)監(jiān)測數(shù)據(jù)，若fe或證小于低壓側(cè)空載異常電壓定值，則對應(yīng)報a或b相電壓回路異常告警，置異常標(biāo)志； 步驟a-2，若Ia乒OUb乒0，a、b相回路均置正常標(biāo)記； 步驟a_3，若la、Ib 一相有流、一相無流，則有流相正常，無流相監(jiān)測電壓； 子步驟b 若SG<SL狀態(tài)下，判斷UA、UB、UC 步驟b-Ι，若三相電壓正常，則高壓側(cè)電流回路異常告警； 步驟b-2，若三相電壓有異常低的，則高壓側(cè)電壓回路異常告警； 子步驟c 若SG> SL狀態(tài)下步驟c-1，兩相空載若Ua或Ub小于低壓側(cè)空載異常電壓定值，則對應(yīng)報a或b相電壓回路異常告警，置異常標(biāo)志；步驟c-2，若la、Ib 一相有流、一相無流，則無流相檢測電壓； 步驟c-3，若Ia ^ O.Ib^ 0，低壓側(cè)高壓保險熔斷告警，監(jiān)測兩相電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的牽引變電所交流回路異常檢測方法，其特征在于步驟a-Ι中，對標(biāo)志異常相，閉鎖對應(yīng)母線斷路器出口，同時對該相啟動一套過流保護，若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘；步驟a-3中，若電壓大于低壓側(cè)空載異常電壓定值，則正常，否則，清正常標(biāo)志；對標(biāo)志異常相，閉鎖對應(yīng)母線斷路器出口，同時對該相啟動一套過流保護，若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的牽引變電所交流回路異常檢測方法，其特征在于步驟c-1中，對標(biāo)志異常相，閉鎖對應(yīng)母線斷路器出口，同時對該相啟動一套過流保護，若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘；步驟c-2中，若電壓大于^KV則正常，否則，清正常標(biāo)；若無流相正常，則有流相清正常標(biāo)志，該相電壓回路異常告警，閉鎖對應(yīng)母線斷路器出口，同時對該相啟動一套過流保護， 若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘；步驟c-3中，任何一相大于低壓啟動過流整定值，閉鎖對應(yīng)母線斷路器出口 ；同時，同時對該相啟動一套過流保護，若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型的牽引變電所交流回路異常檢測方法，利用電學(xué)視在功率守恒原理，切實、可靠地解決了現(xiàn)有牽引設(shè)備電壓、電流回路異常檢測技術(shù)的不足問題，主要包含了空載判電壓異常情況及有載判視在功率S異常情況，是一種簡單、方便、適用性強交流回路異常檢測方法，有效解決了牽引供電系統(tǒng)目前影響最大的高壓保險熔斷引發(fā)越級跳閘問題，確保了牽引供電設(shè)備安全可靠。在目前電氣化鐵路里程日益增多的背景下，本發(fā)明必將創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。
文檔編號G01R31/02GK102393496SQ20111029879
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉蘋, 包素麗, 曲偉, 殷少鵬 申請人:南京國電南自軌道交通工程有限公司