一種適用于高速鐵路的分布式光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣化鐵道領(lǐng)域，具體是一種適用于高速鐵路的分布式光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國高鐵普遍采用全并聯(lián)AT供電方式，該供電方式能顯著提高供電能力，并能實(shí)現(xiàn)上下行牽引網(wǎng)電氣上的并聯(lián)關(guān)系。然而，全并聯(lián)AT供電方式應(yīng)用時(shí)，任一部件故障都將導(dǎo)致系統(tǒng)供電中斷，這對(duì)牽引供電的可靠性和靈活性造成嚴(yán)重影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于高速鐵路的分布式光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)及方法，其應(yīng)用時(shí)通過光纖通信并采用縱差保護(hù)，能保證供電的可靠性和靈活性，進(jìn)而能滿足高速鐵路對(duì)牽引供電能力的要求。
[0004]本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種適用于高速鐵路的分布式光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)置在接觸網(wǎng)中每段線路首端和末端的微機(jī)保護(hù)裝置、斷路器、電流互感器及電壓互感器，其中，設(shè)置在接觸網(wǎng)每段線路首端的斷路器、電流互感器及電壓互感器均與設(shè)置在該段線路首端的微機(jī)保護(hù)裝置相連，設(shè)置在接觸網(wǎng)每段線路末端的斷路器、電流互感器及電壓互感器均與設(shè)置在該段線路末端的微機(jī)保護(hù)裝置相連，設(shè)置在接觸網(wǎng)每段線路首端的微機(jī)保護(hù)裝置與設(shè)置在該段線路末端的微機(jī)保護(hù)裝置通過兩根光纖電纜連接，且設(shè)置在接觸網(wǎng)每段線路首端和末端的微機(jī)保護(hù)裝置、斷路器、電流互感器及電壓互感器共同構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)元件。本發(fā)明在具體應(yīng)用時(shí)，對(duì)上行線路的每段線路和下行線路的每段線路均配備差動(dòng)保護(hù)元件，其中，每段線路位于變電所與AT所之間或AT所與分區(qū)所之間，每段線路的首端均配備微機(jī)保護(hù)裝置、斷路器、電流互感器及電壓互感器，每段線路的末端也配備微機(jī)保護(hù)裝置、斷路器、電流互感器及電壓互感器。
[0005]進(jìn)一步的，所述微機(jī)保護(hù)裝置還設(shè)有低電閉鎖元件，其中，低壓閉鎖元件在線路電壓小于低壓整定值時(shí)控制差動(dòng)保護(hù)元件啟動(dòng)、出口，在線路電壓不小于低壓整定值時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)元件。
[0006]進(jìn)一步的，所述微機(jī)保護(hù)裝置還設(shè)有重合閘元件，其中，重合閘元件用于差動(dòng)保護(hù)元件動(dòng)作后且滿足重合閘的條件時(shí)，啟動(dòng)重合閘來控制差動(dòng)保護(hù)元件上的斷路器合上。
[0007]進(jìn)一步的，所述微機(jī)保護(hù)裝置還設(shè)有檢有壓元件，其中，檢有壓元件投入時(shí)，如果檢測(cè)到線路無壓，則閉鎖重合閘，判定為無重合閘，檢測(cè)到線路有壓時(shí)，則開放重合閘元件。
[0008]進(jìn)一步的，所述微機(jī)保護(hù)裝置還設(shè)有后加速元件，其中，在差動(dòng)保護(hù)元件跳閘并且發(fā)出重合閘命令后，若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)差動(dòng)保護(hù)元件啟動(dòng)，則后加速元件發(fā)跳閘命令，判定為重合閘失??；若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)不到差動(dòng)保護(hù)元件啟動(dòng)，則判定為重合閘成功。
[0009]進(jìn)一步的，所述微機(jī)保護(hù)裝置還設(shè)有PT斷線元件，其中，PT斷線元件用于閉鎖差動(dòng)保護(hù)元件。
[0010]一種適用于高速鐵路的分布式光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)的縱差保護(hù)方法，包括以下步驟:當(dāng)鐵路接觸網(wǎng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，每段線路首端和末端的微機(jī)保護(hù)裝置采集本側(cè)線路電流，并將本裝置采集的保護(hù)電流傳到對(duì)側(cè)微機(jī)保護(hù)裝置，差動(dòng)電流大于整定值時(shí)，同時(shí)電壓低于低壓整定值，且裝置未檢測(cè)到PT斷線，則保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)出口，跳開本側(cè)線路上的斷路器，從而實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)。
[0011]進(jìn)一步的，所述差動(dòng)電流計(jì)算方法為:將線路首端和末端微機(jī)保護(hù)裝置采集到的基波電流通過光纖互相傳到對(duì)側(cè)裝置，各側(cè)微機(jī)保護(hù)裝置分別計(jì)算出各側(cè)差動(dòng)電流，差動(dòng)電流計(jì)算公式如下:
Icd-1 Ιτιι _Ιτ?2
其中，Im表示差動(dòng)電流，I m表示首端微機(jī)保護(hù)裝置采集到線路電流，I m表示末端微機(jī)保護(hù)裝置采集線路電流。
[0012]進(jìn)一步的，所述線路首端和末端的微機(jī)保護(hù)裝置采集線路電流時(shí)同步采樣。
[0013]進(jìn)一步的，所述PT斷線的判斷方法如下:當(dāng)微機(jī)保護(hù)裝置檢測(cè)到線路電壓低于PT斷線電壓整定值，同時(shí)線路電流低于電流整定值且高于0.1倍額定電流，則PT斷線出口發(fā)告警信號(hào)，同時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)元件。
[0014]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:(I)本發(fā)明的縱差保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)便于實(shí)現(xiàn)AT牽引網(wǎng)分段供電，在每一段上增設(shè)AT牽引網(wǎng)光纖差動(dòng)保護(hù)，能根據(jù)故障情況只切除故障段的一部分線路，如F線故障時(shí)，只切除該段F線，仍然可以行車；上(下)行T線故障時(shí)，只切除該段T線，下(上)行仍可行車。如此，本發(fā)明能達(dá)到“細(xì)分供電單元，縮小供電范圍，準(zhǔn)確判斷故障，壓縮故障停時(shí)”的目的，能滿足高速鐵路對(duì)牽引供電能力的要求。本發(fā)明能滿足高速鐵路繼電保護(hù)的可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性的要求，實(shí)現(xiàn)整個(gè)AT牽引網(wǎng)分段供電設(shè)備的完善保護(hù)，能使全并聯(lián)AT供電網(wǎng)供電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)被迅速切除隔離，縮小停電范圍，保證無故障部分線路正常運(yùn)行，從而繼續(xù)為電力機(jī)車安全可靠地輸送電能。
[0015](2)本發(fā)明應(yīng)用時(shí)采用光纖進(jìn)行通信，根據(jù)每段線路首端和末端采集到的線路電流來計(jì)算差動(dòng)電流，并根據(jù)差動(dòng)電流來實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)控制，如此，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)可靠性高，實(shí)現(xiàn)控制時(shí)便于參數(shù)的獲取和計(jì)算，使本發(fā)明應(yīng)用時(shí)便于實(shí)施。
[0016](3)本發(fā)明能解決全并聯(lián)AT供電的局限性，是牽引供電的未來發(fā)展方向之一。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中差動(dòng)保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為采用差動(dòng)保護(hù)元件構(gòu)成的光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)的示意圖；
圖3為光纖縱差保護(hù)裝置硬件原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為差動(dòng)保護(hù)原理圖；
圖5為PT斷線原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0019]實(shí)施例: 如圖1及圖2所示，一種適用于高速鐵路的分布式光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)置在接觸網(wǎng)中每段線路首端和末端的微機(jī)保護(hù)裝置、斷路器、電流互感器及電壓互感器，其中，設(shè)置在接觸網(wǎng)每段線路首端的斷路器、電流互感器及電壓互感器均與設(shè)置在該段線路首端的微機(jī)保護(hù)裝置相連，設(shè)置在接觸網(wǎng)每段線路末端的斷路器、電流互感器及電壓互感器均與設(shè)置在該段線路末端的微機(jī)保護(hù)裝置相連，設(shè)置在接觸網(wǎng)每段線路首端的微機(jī)保護(hù)裝置與設(shè)置在該段線路末端的微機(jī)保護(hù)裝置通過兩根光纖電纜連接，且設(shè)置在接觸網(wǎng)每段線路首端和末端的微機(jī)保護(hù)裝置、斷路器、電流互感器及電壓互感器共同構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)元件。
[0020]本實(shí)施例中的微機(jī)保護(hù)裝置采用可以智能的實(shí)現(xiàn)測(cè)量、控制、保護(hù)等功能的保護(hù)裝置。本實(shí)施例在具體應(yīng)用時(shí)，微機(jī)保護(hù)裝置用于實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)上(下)線路的保護(hù)功能、遠(yuǎn)程控制功能，向上級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行通信，傳遞回路的電流電壓、開關(guān)信號(hào)，調(diào)整保護(hù)設(shè)定值等。
[0021]如圖3所示，本實(shí)施例的微機(jī)保護(hù)裝置還設(shè)有低電閉鎖元件、重合閘元件、檢有壓元件、后加速元件及PT斷線元件，其中，低壓閉鎖元件在線路電壓小于低壓整定值時(shí)控制差動(dòng)保護(hù)元件啟動(dòng)、出口，在線路電壓不小于低壓整定值時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)元件。重合閘元件用于差動(dòng)保護(hù)元件