[发明专利]由外部触点启动的电气化铁路馈线自动选跳方法

说明书

技术领域

本发明属于牵引供电继电保护领域，更准确地说本发明涉及一种当牵引供电系统发生异相短路或牵引变压器后备保护将要越级跳闸时，变压器后备保护装置闭合相应的继电器常开触点来启动馈线保护装置自动选跳的方法。

背景技术

电气化铁路因节能环保、动力性能强，成为我国重点发展的绿色交通方式，目前的高速铁路、重载铁路全部电气化，按照铁路建设规划和当前的建设进度，未来几年，我国的电气化铁路总里程将超过5万公里，承担着绝大部分的客货运量，所以牵引供电对可靠性的要求越来越高。通过广大牵引供电继电保护工作者的努力，该领域的继电保护原理已趋于完善，但还是有些原理性的问题等待更好的解决办法，举两例如下（附图1是示意图）： 

例一， 电力机车在穿越牵引变电所出口处的电分相时（无电区），由于司机没有按照规程操作或机车自动过分相失灵，可能引发沿绝缘子表面放电而发生异相短路，其故障特征值通常超越了馈线保护装置配置的阻抗、过电流等保护的识别范围，馈线保护装置拒动将可能造成分相绝缘器、绝缘子烧毁，还可能使牵引变压器后备保护越级跳闸，导致母线所连接的所有馈电线路失电，扩大了事故范围，由于后备保护跳闸后不允许重合，所以供电恢复时间延长。针对该型的故障，广大继电保护工作者提出了几种解决办法。文献《牵引变电所异相短路故障及常规馈线保护动作行为分析》（铁道学报 2000年8月 第22卷第4期第24页）对异相短路时馈线保护动作行为进行了分析，最后提出了电流速断保护和特殊阻抗保护相配合的方案，但由于在馈线保护装置中引入自由相电压，需要额外增加电压互感器，即增大了投资又给检修带来了不便，同时还存在难以整定的问题； 文献《牵引供电系统异相短路保护原理的研究》（西南交通大学 2004硕士毕业论文）对异相短路进行了理论分析并结合大电流电弧模型、机车负荷模型进行仿真研究，提出了基于两供电臂相间电压幅值变化及其综合谐波含量比较高(3次谐波为主)这一特点的保护方案，该方案也需要增加电压互感器，此外，电力机车运行工况的复杂多变及功率补偿装置的投切都将使其可靠性降低；文献《基于故障分量相关分析的供电牵引网异相短路保护》（电力系统自动化 2007年3月25日 第31卷第6期第82页）根据两相电流故障分量波形呈现反向对称性,提出利用相关分析法快速提取此特征并使馈线装置跳闸，此方案由于相关分析算法增加了较多的计算量，受波形畸变的影响较大，对于复线铁路，该方案可能会造成两供电臂的馈线断路器多次跳合闸，对供电设备造成较大冲击，保护的选择性得不到保证。总的说来，异相短路故障的保护原理还需要完善。

例二，馈线发生常规故障，但由于馈线保护装置定值整定不合适导致装置拒跳，从而可能引起牵引变压器后备保护越级跳闸，扩大了停电范围，此种案例在电气化铁道并不少见，但目前业界没有给出可行的补救措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：牵引供电系统发生异相短路或牵引变压器后备保护将要越级跳闸时，如何切除故障或不致越级跳闸发生。

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

为便于描述，本说明书定义术语如下：

电压超前相与电压滞后相定义：牵引变电所左右方向各一个供电臂，每个供电臂都有各自的牵引供电母线，母线对地的电压为各自的相电压，正常负荷时，在矢量平面图中固定其中一个相电压矢量不动，另一相电压矢量按照逆时针方向旋转直至与固定的矢量重合，如旋转夹角小于180度则固定的相电压矢量简称为电压超前相，旋转矢量为电压滞后相，如旋转夹角大于于180度则固定的相电压矢量简称为电压滞后相，旋转矢量为电压超前相。

由外部触点启动的电气化铁路馈线自动选跳保护，其特征在于，包括下列步骤:

1)首先由牵引变压器后备保护装置来判断电分相是否发生短路，依据是：如异相短路保护投入，则看电压超前相的稳态功角是否在第四象限且电压滞后相的稳态功角是否在第二象限，在持续延时内二者都满足则判两相电流增量是否同步增大，以上条件均满足则闭合异相短路告警开出触点，脉冲宽度T1可调节；

2)上下行牵引供电馈线保护装置实时检测异相短路告警开入，如有开入且馈线自动选跳保护投入，则下一步判断测量阻抗是否在第四象限内，如在则自动选跳保护启动，否则判断异相短路告警开入在变位以后接触网电流增量是否大于100A，持续判断时间最多200ms，超时则退出逻辑，如满足则自动选跳启动,自动选跳启动后，在整定时间内如选跳的条件都成立则出口跳闸并启动一次重合闸；