[发明专利]一种直流牵引馈电区段域保护系统及保护方法

说明书

技术领域

本发明属于继电保护技术领域，具体涉及一种地铁直流供电系统的保护。

背景技术

目前，地铁直流供电系统的主要保护算法都是围绕单端电流来展开的。例如，电流速断保护、过流保护、电流变化率结合电流增量保护，等等。在近端短路时，电流大、电流变化率大，因而故障特征明显，保护可以依据这些特征快速跳闸。而当中、远端发生短路故障时，短路电流较小，甚至小于正常负荷电流；电流变化率也很小，甚至低于机车启动或加速的电流变化率。因此，难以通过电流大小及电流变化率将故障与机车启动、加速等工况难以区分开来。必须增加延时才能躲开非故障情况。因此，保护动作时间较长。

发明内容

针对地铁直流保护的现状，本发明提出了一种利用馈电区段双端数据的区段域保护系统及保护方法，可实现全线速动，大大改善地铁直流供电系统保护的快速性、灵敏性和可靠性。

本发明具体采用以下技术方案：

一种直流牵引馈电区段域保护系统，进行馈电区段内的直流牵引供电系统的保护；其特征在于：

所述直流牵引馈电区段域保护系统由设置在馈电区段内的牵引变电站中的多个直流馈线保护装置和与这些直流馈线保护装置相连接的通信网络构成；

每一个直流馈线保护装置包括：

数据生成机构，通过该数据生成机构取得所述馈电区段本端的直流供电系统的电量，并生成表示有关电量信息的电量数据；

数据传送机构，通过该数据传送机构经由所述通信网络在馈电区段内牵引变电站中的多个直流馈线保护装置中发送所生成的电量数据；

数据集成机构，通过该数据集成机构将接收到的所述馈电区段另一端牵引变电站中的直流馈线保护装置发送的电量数据和本直流馈线保护装置的数据生成机构生成的电量数据集成而生成集成电量数据；

应用运算机构，利用所取得的集成电量数据，通过该运算机构进行保护的应用运算，并进行保护动作逻辑判断、发出保护动作信号；

所述生成的表示有关电量信息的电量数据包括作为电量信息种类的用同步向量或瞬时值表现形态表示的母线电压、馈线电流和馈线电压；

进一步，所述数据传送机构除发送上述电量数据外，还包括断路器位置信息、保护继电器动作及返回信息以及其它电力设备(如隔离开关等设备)开启关闭信息中的1个以上信息

所述数据生成机构能选择同步向量或瞬时值二者之一作为在发送的电量数据中使用。

所述直流牵引馈电区段域保护系统，在正常供电时，所述馈电区段是指某一牵引变电所与相邻牵引变电所之间以电分段为界构成的馈电区段。

所述直流牵引馈电区段域保护系统，在大双边供电时，所述馈电区段是指某一直流牵引变电所左右两侧相邻直流牵引变电所之间以电分段为界构成的馈电区段。

所述直流牵引馈电区段域保护系统根据直流牵引供电运行方式自动选择保护系统对应的馈电区段。

进一步，各直流馈线保护装置还具备原子时钟，利用该原子时钟的时刻通过上述数据生成机构在所述电量数据上附有时刻。

进一步，所述直流牵引馈电区段域保护系统还包括用于修正设置在各直流馈线保护装置中的原子时钟的时刻的共通原子时钟，所述共通原子时钟利用上述通信网络发出对时信号进行时刻匹配。

本发明还公开了一种基于上述直流牵引馈电区段域保护系统的保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)所述馈电区段两端牵引变电站的直流馈线保护装置采集直流牵引馈电区段两端的馈电电压(U1、U2)、馈电电流(I1、I2)、断路器位置信息、保护继电器动作及返回信息以及其它电力设备(如隔离开关等设备)开启关闭信息中的1个以上信息；

(2)所述馈电区段两端的牵引变电站的直流馈线保护装置通过所述通讯网络实时传送馈电区段两端的馈电电压和馈电电流，以及断路器位置信息、保护继电器动作及返回信息以及其它电力设备(如隔离开关等设备)开启关闭信息中的1个以上信息；

(3)计算馈电区段两端的“和电流”I₊：

I₊＝I₁+I₂；其中，I₊为线路两端“和电流”，I₁和I₂分别直流馈电区段两端的的牵引变电站的直流馈线保护装置所测量的馈电区段两端的实际电流值；

(4)如果所述“和电流”大于启动定值，则保护启动，保护启动后，若所述“和电流”小于返回定值，则保护返回；

(5)计算所述馈电区段内接触网与钢轨之间的电阻R_f：