[发明专利]单相工频交流电气化铁路牵引馈线保护的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及铁路电气化领域，尤其涉及单相工频交流电气化铁路牵引变电所、开闭所、分区亭馈电线路的保护方法及装置。

背景技术

随着我国中长期铁路网规划的实施，我国的铁路建设迎来了新一轮高峰，尤其是高速铁路成为铁路建设的重点。高速铁路的安全运行离不开牵引供电系统的保护，它在供电系统正常运行状态下能够满足列车运行的需求，在供电系统发生故障时能够迅速切除故障，保障列车、设备和旅客的人身安全。馈电线路保护是供电系统保护的一个重要单元，由于牵引供电系统馈线工作的条件比电力网复杂、恶劣，该类馈线是牵引供电系统中最容易发生故障的点，如何提高馈电线路保护的可靠性、快速性，使在牵引供电系统发生短路故障时能准确切除故障，减小影响范围，并通过线路重合闸或投入备用电源尽快回复供电，一直是国内外研究的重点。

目前，国内外企业和研究机构相继研制了一些铁路牵引馈电线路保护设备，实现了阻抗保护、电流速断保护、电流增量保护、过电流保护、一次自动重合闸和故障测距等功能，部分已经成功投入应用。然而，这些设备大多只有一路馈线保护电流，只能为一条牵引线路提供保护和测距，部分设备虽然实现了多条牵引线路的保护，但是针对过热、失压、PT断线、TWJ异常、故障和负荷录波等情况，尚没有形成完整的判定和保护方法；尤其是作为主保护的四边形特性距离保护，其性能也存在某些严重不足：当系统发生振荡时距离保护可能会误动作，过渡电路的存在可能会使距离保护误动作或拒动等。

发明内容

为了提高电气化铁路牵引变电所、开闭所、分区亭馈电线路的安全性和可靠性，尤其是正确识别各类距离保护故障，本发明提供了一种单相工频交流电气化铁路牵引馈线保护的方法及装置。

本发明提供的单相工频交流电气化铁路牵引馈线保护的装置，包括保护模块、辅助模块、测控模块、闭锁模块和通讯模块，保护模块分别与辅助模块、闭锁模块和测控模块相连接并进行双向通信，通讯模块与闭锁模块的另一端连接并双向通信，辅助模块和闭锁模块之间双向通信连接；

其中，保护模块由四段距离保护单元、电流断速保护单元、低电压过流保护、反时限过电流保护单元、高阻I段保护单元、高阻II段保护单元、失压保护单元、重合闸检有压单元、加速跳闸单元和过热保护单元构成；

辅助模块由断线告警单元、故障测距单元、谐波分析单元、负荷分析单元、检修压板单元、自检单元、故障记录单元和GPS对时单元构成；

测控模块包括由遥测单元、遥信单元和遥控单元构成；

闭锁模块由合分闸闭锁单元和闭锁重合闸单元构成；

此外，通讯模块包括一个标准的RS485接口、一个可选的FDKBUS接口、一个可选的光纤FDKBUS接口和一个可选的以太网接口。

优选的，上述保护功能模块具有以下功能：

电流断速保护单元采用的故障识别及处理方法，即在电流超过电流速断定值时，启动电流速断延时，在延时满足后保护动作跳闸；

低电压过流保护单元采用的故障识别及处理方法，即在电流超过过电流定值时，启动过电流延时，当延时满足后保护动作跳闸；

高阻I段保护单元采用的故障识别及处理方法，即在电流超过高阻I段电流定值，并且阻抗满足高阻I段保护动作条件时，启动高阻I段延时，当延时满足后保护动作跳闸；

高阻II段保护单元采用的故障识别及处理方法，即在电流超过高阻II段电流定值，并且阻抗满足高阻II段保护动作条件时，启动高阻I段延时，当延时满足后保护动作跳闸；

失压保护单元采用的故障识别及处理方法，即在母线电压小于低电压保护定值时，启动低电压保护延时，当延时满足后发跳闸，闭锁重合闸；

保护功能模块的重合闸检有压单元的重合闸启动方式有两种：保护启动及跳位启动、跳位启动可经控制字投退；

加速跳闸单元采用的故障识别及处理方法，即在手动合闸或保护合闸后若干秒内发生故障保护加速跳闸；

过热保护单元采用的故障识别及处理方法，即当接触网电流超过接触网长期允许的电流并达到一定时间，接触网将过热，保护功能模块的过热保护单元将计算热状态，以体现接触网的发热情况。

优选的，上述辅助功能模块的断线告警单元采用的故障识别及处理方法，当电流电压满足PT断线条件时，经一定的延时后，发PT断线告警。

优选的，上述测控功能模块具有以下功能：

上述遥测单元采用的故障识别及处理方法，实时测量接入装置的母线电压U，测量电流CI和频率F；

上述遥信单元采用的故障识别及处理方法，该单元具有16个外部开入量输入，均为高电平(24V)有效；