[发明专利]一种新型的牵引变电所交流回路异常检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引供电系统领域，该发明创造有效地实现了牵引变电所电流、电压回路异常检测功能。

背景技术

随着我国《中长期铁路网规划》的实施,特别是在全球金融危机的背景下,我国又追加了2万亿元用于铁路建设,我国的铁路建设迎来了新一轮高峰,为保证供电系统的安全,在技术上要上一个大的台阶，铁路的安全运行离不开牵引供电系统的保护。而长期以来，牵引变电所保护电压、电流回路工作状态异常导致设备跳闸的情况突出，特别是27.5KV高压保险熔断故障引发母线断路器越级跳闸的现象较为普遍，使牵引供电的可靠性降低，对铁路安全运输秩序造成干扰。由于牵引供电保护在检测方法上一直沿用传统模式，虽然设备发展到了综合自动化水平，但对此类越级调整问题仍不能很好解决。

牵引保护进行逻辑运算的电流、电压参数是牵引变电所整个保护系统电量保护的基础数据，是准确切除变电所、接触网、部分机车设备电气故障的基本要素。因此，及时发现牵引变电所电流、电压回路工作状态的异常现象，尤其是保护回路的异常，是牵引变电所运行工作中一项重要任务。

但是，从铁路牵引变电所目前的设备装备及设备技术条件看，流互回路的运行监控，仅局限于人工监视及仪表显示数据，采取人为设定越上限告警值，将实际采样电流值与定值进行比较，越上限时给出告警信号方式；对电压回路的监控，则是采取对电压值设置越限门槛值进行判断，将采样电压值和整定值比较，越限时告警的方式。由于判断方法单一，实际运行中存在以下问题：

牵引变电所的110KV和27.5KV侧低压启动过流保护，其闭锁电压基本取自27.5KV压互。但从27.5KV电压回路高压保险熔断故障现象看，由于残压较高（甚至可达26KVA），无法在故障初期进行判断、处理，导致重载情况下母线断路器低压启动过流保护越级误跳闸，直接影响行车。在实际运行中，部分牵引变电所虽然采取了双压互自动切换回路的补救方案。但由于切换继电器返回电压值低，与高压保险熔断初期残压高的原因类同，实际运用中也不能达到故障状态下自动切换的要求，导致越级跳闸隐患不能消除。本问题在全国范围内的牵引变电所均长期存在，严重干扰了铁路运输秩序。

由于110KV、27.5KV电流保护回路均无告警设置，当回路出现异常时，无法及时确认。实际运行中值班员仅通过仪表显示电流值或流互发出啸叫声对电流回路异常进行判断，判断方法较为主观，准确性较差；另有部分综自化牵引变电所对110KV侧三相电流增设了“CT回路异常告警”信号，判断依据为：当任一相中有差流，但某一相仅有一侧电流突变且电流减少至原先的二分之一以下时判为CT断线。但对于电流回路的断线开路、接触不良导致严重发热等故障，还是没有科学而准确的检测途径，设备监控手段弱化，导致失控。

因牵引负荷随机车移动而变化，稳定性差，仅仅通过仪表显示和人为观察来判断电流异常，其准确率极为低下。实际运行中，当故障现象发展到音响异常时，实际回路中的大电流状态维持已达一定时间，可能导致流互开路后的高电压烧损一、二次电气设备故障，潜在保护误动、拒动的危险。

由此，从目前牵引变电所的监测手段看，实际运行中对电压回路高压保险熔断、接触不良和电流回路常见的断线、接触不良等故障的监控极端薄弱，严重干扰铁路运输秩序。因此，为从根本上解决此类问题，确保牵引供电设备安全可靠。针对牵引变电所而专门开发的一种更简洁、高效的电流、电压回路异常监测技术势在必行。 

发明内容

为了概括本发明的目的，在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。

针对现有技术中存在的问题，为了弥补牵引变电所电流、电压回路异常现有监测技术的不足，本发明公开了一种基于视在功率的交流回路异常实现方案。

基础判断思路：牵引变电所运行过程中，电压、电流两个参量既相互关联又相互影响。如馈线电流、电压：线路空载时，额定空载电压为27.5KV，电流为“0”。随着电流的增大，电压趋于降低，两者互相关联。但是，其变化比率因供电系统容量不同而存在较大差异。以昆明铁路局管内牵引变电所为例，对850A～900A范围内的负荷电流，电压变化范围涵盖了19.03～26.83KV。由此看出，由于数据的离散性，单独考虑电流变化了多少、电压变化了多少，判断必将出现偏差。因此，必须从两者的关联性角度进行考虑。而直接由两者关联而成，且不受其它额外参数干扰的电量就只有视在功率S。所以，基于视在功率角度，申请人考虑对电压、电流回路的工作状态进行监测。