[发明专利]直流牵引供电系统的保护方法及装置

说明书

本申请提供一种直流牵引供电系统的保护方法及系统，通过配置于正馈线开关的保护装置采集直流牵引供电区段本端正、负馈线电流幅值，并获取所述直流牵引供电区段对端正、负馈线电流幅值，保护装置实时计算直流牵引供电区段内的和电流。当计算出的和电流大于设定的保护动作阈值时，保护装置判断所在供电区段发生的接触网接地短路故障，跳开本端正馈线开关，并向对端保护装置发送联跳信号。计算出的和电流可以直接反映直流牵引供电系统故障区段以及对地支路电流的大小，有效消除地铁车辆负荷对于保护判断的影响，提高了保护对接触网接地短路故障判断的选择性和灵敏性，故障区段快速、准确的判别为地铁安全、可靠的运行提供保障。

技术领域

本申请涉及城市轨道交通直流供电系统的保护领域，具体而言，涉及一种直流牵引供电系统的保护方法及装置。

背景技术

城市轨道交通电力牵引网通常为直流供电，为地铁车辆提供动能，它由接触网(正极)和回流网(负极)组成。目前国内各城市轨道交通供电系统的牵引网多采用的是以架空接触网或者接触轨(第三轨)向车辆供电，通过钢轨留回牵引变电所。在这种以走行轨为回流网的供电方式下，牵引回流会通过钢轨进入道床形成杂散电流。杂散电流对钢轨、整体道床结构钢筋、隧道结构钢筋、桥梁钢筋以及地铁沿线的金属设备都将产生腐蚀，进而影响地铁沿线各建筑结构和金属设备的使用寿命。为抑制杂散电流腐蚀的影响，传统的处理方法通常采用增加钢轨对地绝缘、设置杂散电流收集网等多种手段，但无法从根本上解决杂散电流的腐蚀影响，随着地铁运营年代的增加，因潮湿、金属粉尘(闸瓦制动) 和车体重压下，钢轨与大地之间的绝缘阻抗逐渐减小，车辆运行产生杂散电流流向线路的部分逐年增大，电化学腐蚀现象会越来越严重。为了根本解决这一问题，部分城市轨道交通供电系统的牵引网设置专用的“回流轨”作为第四轨，其与机车的走行轨完全分开，彻底解决杂散电流腐蚀防护问题。

尽管直流牵引供电系统的回流轨和走行轨完全分开，可以有效解决杂散电流腐蚀防护的问题，然而当接触网(正极)接地短路故障发生时，回流轨和走行轨的完全独立，使得故障电流无法经地流向回流网，难以产生较大的故障电流，配置于馈线开关上的保护装置无法识别和清除故障。为此，采用回流轨和走行轨完全分开的直流牵引供电系统，通常会在直流牵引变电所的负极母线上配置阻值较小的接地电阻与大地相连，提高接触网(正极)接地短路故障时所产生的电流大小。众所周知，地铁车辆通过接触网(正极)取电运行，在加速、减速的过程中会产生较大的电流，为了不引起馈线开关上保护装置频繁的误动作，馈线开关上的保护装置过流动作门槛往往较高。这样，当发生接触网(正极)经大电阻接地短路故障时，流经馈线开关上的故障电流依然可能达不到过流动作门槛，使得保护装置无法动作。与此同时，配置于牵引变电所负极母线上的接地电阻因流经故障电流，使得地和牵引变电所负极母线之间产生较大的电位差，引起多个牵引变电所内用于防止设备绝缘损坏的电压型框架泄漏保护同时动作，造成牵引供电系统的大面积停电。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本申请提供了一种直流牵引供电系统的保护方法及装置，能有效消除地铁车辆负荷对于保护判断的影响，提高了保护对接触网接地短路故障判断的选择性和灵敏性，故障区段快速、准确的判别为地铁安全、可靠的运行提供保障。

本申请技术方案的特征和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请的一方面，提出一种直流牵引供电系统的保护方法，包括：

在直流牵引供电系统中设置独立的接触网和回流网，机车通过接触网和回流网获取直流电，回流网与走行轨完全独立且绝缘；

从牵引供电区段提供的正极母线和负极母线，正极母线通过馈线开关与接触网电连接，负极母线通过负馈线与回流网电连接，负极母线通过接地电阻与大地相连；

保护装置按照正馈线开关数量布置，即每个正馈线开关配置1台保护装置，采集所在的正馈线和对应的负馈线电流；