[发明专利]一种高铁牵引供电臂末端短路与过负荷甄别方法

说明书

一种高铁牵引供电臂末端短路与过负荷甄别方法，基于现有电气化铁路牵引变电所的继电保护设备、馈线保护设备的应用，包括数据收集模块、数据处理模块、数据反馈模块和储存模块。本发明中，各模块采用统一网络接口，基于IEC61850协议，与供电臂上各所的继电保护装置经专用网络通道，统一进行数据交换，实现通信和互联。本发明采用数据实时处理技术，对于行车密度大，供电臂较长及越区供电的供电方式，将对其负荷运行状态进行实时监测，对传统的过负荷保护及过流类保护进行了自适应性升级改进，确保此类运行状态下的线路及设备安全，减少跳闸次数，为电气化铁路的正常运行提供有力技术支撑。

技术领域

本发明属于电气化铁路牵引供电技术领域，特别是一种高铁牵引供电臂末端短路与过负荷甄别方法。

背景技术

电气化铁路牵引变电所是电气化铁路运营的一个重要节点，牵引变电所接触网是为电力机车供电的核心设备，实际运行中，接触网常见跳闸原因有过负荷跳闸、金属性接地短路、带电过分相及高阻接地等。随着电气化高速铁路的发展，高速铁路行车密度加大，机车牵引负荷变化等问题导致供电线路能力日趋紧张，过负荷跳闸问题日益突出。目前，现有技术中，一般牵引变电所所采取的措施是投入反时限过负荷保护，其主要原理是利用反时限曲线，通过过负荷电流的大小，调整跳闸时间，防止接触网长时间大电流发热，从而保证列车及接触网安全。这种方式，对于一般的行车密度不大，不涉及越区供电的高速铁路线路，可以起到保护线路及机车安全的作用，但是过负荷时间达到定值后将仍会跳闸，中断供电。而对于供电线路较长，列车行车密度较大，或涉及越区供电的高速铁路线路，现有主保护均为变电所馈线距离保护；实际应用中，若供电区间线路较长，用电列车过多，则线路最大负荷电流将接近、甚至超过末端短路电流，因为既有牵引供电系统继电保护功能无法准确区分此类情况，会造成列车正常运行时不必要的跳闸情况发生，从而对行车安全和整个线路产生不利影响，因此，亟需尽快将其进行完善。

一般情况下，单台电力机车启动电流约为250A，运行电流约为180A，动车重联和满载货运列车电流可达460A以上。例如，按现有列车追踪时间，对于常规的长度为90KM的越区供电臂，其同时存在的列车数量极有可能超过4台。4台机车的负荷电流最大可达1840A，已经超过此长度供电臂的末端短路电流。因此，牵引变电所馈线继电保护装置将无法区分运行大电流是由过负荷引起还是由末端短路引起，对线路安全造成隐患。具体产生的安全隐患有：第一，线路末端短路时，靠近故障点附近的线路短路电流很大，但由于牵引变电所无法区分此大电流是过负荷电流还是短路电流，故其跳闸时间不能确定，因此会对故障点附近的线路及设备产生较长时间的冲击；第二，若线路已经处于过负荷状态，此时牵引变电所馈线保护装置检测到的电流接近甚至超过短路电流，若其根据过电流保护立刻跳闸，则会影响线路的负载能力，不利于应急状态及正常运行时的负荷调配；第三，现有过负荷保护没有统一的时限及安全预警功能，只是单纯的根据过负荷电流的大小，根据反时限方程计算出跳闸时间，这对于日益发展的高铁技术，已显得落后而僵化，难以与我国正在建设的智能牵引供电系统相适应。

发明内容

为了克服现有电气化铁路牵引变电所，因无法区分越区供电、行车密度大时的末端短路电流及过负荷电流导致的弊端，本发明提供了利用现有成熟通信技术，通过不同供电臂变电所间的数据交互，完成机车负荷与短路情况的判别，进而调整牵引变电所过负荷保护功能，应用中将牵引供电系统作为整体，同一供电臂内的牵引变电所，AT所、分区所进行配合计算，同时与相邻供电臂牵引变电所间进行数据信息交互。由作为电源供给的牵引变电所判断其整个供电臂的负荷情况，并将处理完成的数据实时发送至相邻供电臂的变电所，从而完成对过负荷及短路的判断，进而根据具体情况进行跳闸保护，由此尽可能减少了对电气化铁路运行带来影响的一种高铁牵引供电臂末端短路与过负荷甄别方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：