[发明专利]一种具备冗余功能的地面自动过分相装置及控制方法

说明书

本发明公开一种具备冗余功能的地面自动过分相装置及控制方法，该装置包括分别连接在两侧供电臂与中性段之间的两个主开关单元，通过在列车过分相区时依次控制两个主开关单元的通断，以控制进行换相，还包括相互连接的备用开关单元以及冗余切换控制单元，备用开关单元的两端均分别与两个主开关单元的两端连接，冗余切换控制单元控制当一个主开关单元故障时，切换接入备用开关单元替代故障的主开关单元。本发明能够实现地面自动过分相的冗余功能，且具有结构简单、成本低、不影响原装置运行以及使用灵活等优点。

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引供电技术领域，尤其涉及一种具备冗余功能的地面自动过分相装置及控制方法。

背景技术

电气化铁路接触网是采用单相工频交流供电方式，为了降低电力系统三相供电网的电压不平衡度以及提高电网利用率，电气化铁路采用分段分相供电，即在电压相位不同的两个供电臂之间嵌入一段无电的中性区，每个供电臂与中性区之间通过锚段关节平滑过渡。

为了减小接触网电分相区的不利影响，目前主要是采用车载自动过分相或地面自动过分相两种方式，其中车载自动过分相方式如图1所示，当列车得到从地面传输来的过分相预告信号后，首先进行确认，然后封锁牵引变流器的触发脉冲(等同于手动过分相时司机将牵引手柄回零)，延时断开主断路器，使列车惰行通过无电区；在通过无电区后，再按照相反的顺序重新启动列车。上述车载自动过分相方式本质上是一种断电过分相，断电区较长，速度损失大、牵引力丢失严重，且过电压现象严重，会影响电气设备的安全运行。

地面自动过分相方式根据采用的开关类型，可分为机械开关地面自动过分相和电子开关地面自动过分相，在列车经过分相区时，通过两套开关的先后切换来达到给中性区供电的目的，可以大大减少列车无电的时间，同时减小速度和牵引力损失。但是地面自动过分相方式必须依赖于两套开关的正常工作，该两套开关在长期使用过程中可能会发生损坏等故障，而当任意一套开关发生故障时即无法完成整个过分相过程，使得整个装置的冗余可靠性低，不能确保列车过分相时的稳定可靠运行。典型的地面自动过分相装置如图2所示，通过两组晶闸管阀组的切换实现自动过分相，但是如上述，当其中任意一组晶闸管阀组发生故障时，整个装置不能正常工作，设备可靠性较差。

为提高过分相装置的冗余可靠性，有从业者提出分别为两套开关设置独立的备用开关，但是通常都是分别为每一套开关设置一套备用开关，当其中一套开关发生故障时，切换使用对应的一套备用开关。但是上述分别为两套开关设置备用开关的方式，由于需要同时设置两套备用开关，增加了设备成本，尤其是使用电子式开关作为备用时，会大大提升设备成本，且两套开关同时发生故障的概率较小，通常都是单点故障，即仅有其中一套开关存在故障，设置两套独立备用开关会使得设备利用率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够实现地面自动过分相的冗余功能，且结构简单、成本低、不影响原装置运行以及使用灵活的地面自动过分相装置及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种具备冗余功能的地面自动过分相装置，包括分别连接在两侧供电臂与中性段之间的两个主开关单元，通过在列车过分相区时依次控制两个所述主开关单元的通断，以控制进行换相，其特征在于：还包括相互连接的备用开关单元以及冗余切换控制单元，所述备用开关单元的两端均分别与两个所述主开关单元的两端连接，所述冗余切换控制单元控制当一个所述主开关单元故障时，切换接入所述备用开关单元替代故障的所述主开关单元。

作为本发明装置的进一步改进：所述冗余切换控制单元通过接通所述备用开关单元与故障的所述主开关单元之间的连接回路，控制切换接入所述备用开关单元替代故障的所述主开关单元。

作为本发明装置的进一步改进：所述备用开关单元分别通过一个高压开关与两个所述主开关单元连接，每个所述高压开关与所述冗余切换控制单元连接，通过控制各所述高压开关的通断，控制切换接入所述备用开关单元替代对应侧的所述主开关单元。