一種基于柔性牽引網的繼電保護方法及系統技術方案

本發明專利技術提供了一種基于柔性牽引網的繼電保護方法及系統，用以解決柔性牽引網繼電保護不完善、不可靠、不靈敏的問題。所述繼電保護方法，為變電所、分區所配置保護裝置并搭建局域網，再由變電所保護裝置采集本所及鄰所的母線電壓、各開關的電流及位置狀態并判斷運行方式，當母線電壓小于預設閾值時，選取進線開關電流為基準電流方向，通過電流相對比相計算其余各開關的電流方向，并與真值表中的電流方向比對；當與真值表一致時，確定故障位置并跳對應開關。本發明專利技術可快速、準確地切除故障點，減少停電時間，縮小停電范圍，提高牽引網安全可靠性；同時，可自適應所有的運行方式，不需要人工調整定值，并能避免調整定值時人為失誤，減少安全隱患。安全隱患。安全隱患。

【技術實現步驟摘要】
一種基于柔性牽引網的繼電保護方法及系統


[0001]本專利技術屬于鐵路電力安全領域，具體涉及一種基于柔性牽引網的繼電保護方法及系統。

技術介紹

[0002]鐵路列車的正常運行，需要牽引網提供電力。圖1所示為現有技術中常規的鐵路牽引網結構示意圖。如圖1所示。因各段牽引網的電壓相位不同，在變電所和分區所處的牽引網需要設置電分相，正常運行時，變電所和分區所的母線聯絡開關必須打開，以聯絡開關為界，兩側牽引網各自獨立運行。該運行方式下的牽引網保護配置如表1所示，其保護配置和配合較簡單，但是由于電分相存在無電區，在列車通過牽引網電分相時存在失電降速和易發生相間短路的問題。
[0003]表1單電源牽引網保護配置表
[0004]開關號保護配置1，2，11，12變壓器差動保護，低電壓啟動過電流保護3，4，15，16距離保護，低電壓啟動過電流保護5，6，13，14兩段距離保護，低電壓啟動過電流保護7，8，9，10距離保護，低電壓啟動過電流保護
[0005]為了提高鐵路運營效率和安全性，出現了柔性供電牽引網，圖2所示為現有技術中柔性牽引網的結構示意圖。如圖2所示，兩個變電所提供的電源相位相同，正常運行時，各所的母線聯絡開關閉合，牽引網不設置無電區，可實現列車運行全程不失電、不發生相間短路。柔性牽引網絡結構支持擴展變電所和分區所的數量。柔性牽引網的繼電保護是列車安全運行的保障。
[0006]現有技術中，可應用的繼電保護配置如表2所示。
[0007]表2柔性牽引網保護配置表
[0008]開關號保護配置1，2，11，12變壓器差動保護，低電壓啟動過電流保護3，4，15，16距離保護，低電壓啟動過電流保護5，6，13，14縱聯差動保護，兩段距離保護，低電壓啟動過電流保護7，8，9，10縱聯差動保護，距離保護，低電壓啟動過電流保護
[0009]其中：
[0010](1)縱聯差動保護成對設置，5與8、6與7、9與14、10與13分別成對。
[0011](2)5，6，13，14的兩段距離保護中，第一段距離保護的保護范圍是從變電所到分區所距離的85％，第二段距離保護的保護范圍為兩個變電所之間的全范圍。
[0012]表2所示的現有的柔性牽引網的繼電保護存在如下問題：
[0013](1)縱聯差動保護僅保護兩側電流互感器之間的范圍，保護不到電流互感器之外的范圍(如母線)，保護范圍不全。
[0014](2)縱聯差動保護整定時需要躲過正常運行列車取流帶來的差動電流，造成縱聯差動保護整定值較大，保護靈敏度不足。
[0015](3)短路后母線電壓很低，對于分區所處的距離保護來說，有很大范圍不能精確計算阻抗角，會導致分區所4條饋線的保護同時動作，失去保護選擇性。
[0016](4)多數故障情況下分區所的4條饋線都有故障電流，使得4條饋線的低電壓啟動過電流保護同時動作，不具備選擇性。
[0017](5)距離保護和低電壓啟動過電流保護都需要利用母線電壓，當發生PT斷線時，距離保護會誤動作或被閉鎖，過電流保護會因負荷電流較大而誤動作，這兩種保護都不完全可靠，距離保護或過電流保護有可能失效。
[0018](6)對于牽引網不同的運行方式(電源裝置故障，支援供電)，距離保護和低電壓啟動過電流保護設置不同的整定值，整定值的調整需要切換運行方式時人工調整，不方便使用。

技術實現思路

[0019]為了提高柔性牽引網繼電保護的可靠性、穩定性及靈敏性，本專利技術實施例提供了一種基于電流相對比相的柔性牽引網繼電保護方法及系統，通過配置保護裝置，將計算的各開關處的電流相對方向與真值表中的電流方向進行依次比對，快速、準確地切除故障點，減少停電時間，縮小停電范圍，提高牽引網安全可靠性。
[0020]為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下：
[0021]第一方面，本專利技術實施例提供了一種基于柔性牽引網的繼電保護方法，所述柔性牽引網的繼電保護方法包括如下步驟：
[0022]步驟S1，柔性牽引網內的變電所、分區所配置保護裝置，保護裝置之間搭建局域網；
[0023]步驟S2，各變電所的保護裝置采集本所及鄰所的母線電壓、各開關的電流及位置狀態；
[0024]步驟S3，所述保護裝置根據開關位置狀態判斷當前柔性牽引網的運行方式，并根據所述運行方式調用當前運行方式下的一組電流方向真值表；
[0025]步驟S4，在當前運行方式下，監測母線電壓，當母線電壓小于預設閾值時，進入步驟S5；當母線電壓大于或等于預設閾值時，重復步驟S4，持續監測母線電壓；
[0026]步驟S5，選取當前運行方式下進線開關電流為基準電流方向，通過電流相對比相計算其余各開關的電流方向；
[0027]步驟S6，將第i個開關的電流方向與真值表中第j個故障位置的第i個開關的電流方向依次進行比對：當電流方向出現不一致時，執行j＝j+1，再重復步驟S6；當每個電流方向均一致時，進入步驟S7；
[0028]步驟S7，保護出口，輸出第j個故障位置對應的開關號。
[0029]作為本專利技術的一個優選實施例，所述步驟S1中變電所、分區所所配置的保護裝置，至少為一個。
[0030]作為本專利技術的一個優選實施例，所述搭建局域網，基于IEC61850搭建SV/GOOSE網絡。
[0031]作為本專利技術的一個優選實施例，所述電流相對比相，是將各開關處電流與基準電流進行相位對比的方法，其結果是兩個開關間的相對電流方向。
[0032]作為本專利技術的一個優選實施例，相對電流方向判斷基于電流總是從高電勢點流向低電勢點。
[0033]作為本專利技術的一個優選實施例，所述i和j的初始值為1。
[0034]第二方面，本專利技術實施例還提供了一種基于柔性牽引網的繼電保護系統，所述系統包括柔性牽引網、網內變電所、分區所，所述系統還包括保護裝置及在保護裝置之間搭建的局域網，所述保護裝置配置在所述變電所和分區所內。
[0035]作為本專利技術的一個優選實施例，所述保護裝置包括：數據采集模塊、運行方式判斷模塊、母線電壓監測模塊、電流相對比相計算模塊、電流方向比較模塊和結果輸出模塊；其中，
[0036]所述數據采集模塊用于采集所述保護裝置所在本所及鄰所的母線電壓、各開關的電流及位置狀態；
[0037]所述運行方式判斷模塊用于根據開關位置狀態判斷當前柔性牽引網的運行方式并將運行方式發送給母線電壓監測模塊；還用于根據所述運行方式調用當前運行方式下的電流方向真值表，將真值表發送給所述電流方向比較模塊；
[0038]所述母線電壓監測模塊，用于在當前運行方式下，監測母線電壓，當母線電壓小于預設閾值時，啟動電流相對比相計算模塊；當母線電壓大于或等于預設閾值時，持續監測母線電壓；
[0039]所述電流相對比相計算模塊用于選取當前運行方式下進線開關電流為基準電流方向，并計算其余各開關的電流相對方向，同時發送給所述電流方向比較模塊；
[0040]所述電流方向比較模塊本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于柔性牽引網的繼電保護方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S1，柔性牽引網內的變電所、分區所配置保護裝置，保護裝置之間搭建局域網；步驟S2，各變電所的保護裝置采集本所及鄰所的母線電壓、各開關的電流及位置狀態；步驟S3，所述保護裝置根據開關位置狀態判斷當前柔性牽引網的運行方式，并根據所述運行方式調用當前運行方式下的一組電流方向真值表；步驟S4，在當前運行方式下，監測母線電壓，當母線電壓小于預設閾值時，進入步驟S5；當母線電壓大于或等于預設閾值時，重復步驟S4，持續監測母線電壓；步驟S5，選取當前運行方式下進線開關電流為基準電流方向，通過電流相對比相計算其余各開關的電流方向；步驟S6，將第i個開關的電流方向與真值表中第j個故障位置的第i個開關的電流方向依次進行比對：當電流方向出現不一致時，執行j＝j+1，再重復步驟S6；當每個電流方向均一致時，進入步驟S7；步驟S7，保護出口，輸出第j個故障位置對應的開關號。2.根據權利要求1所述的基于柔性牽引網的繼電保護方法，其特征在于，所述步驟S1中變電所、分區所所配置的保護裝置，至少為一個。3.根據權利要求1所述的基于柔性牽引網的繼電保護方法，其特征在于，所述搭建局域網，基于IEC61850搭建SV/GOOSE網絡。4.根據權利要求1所述的基于柔性牽引網的繼電保護方法，其特征在于，所述電流相對比相，是將各開關處電流與基準電流進行相位對比的方法，其結果是兩個開關間的相對電流方向。5.根據權利要求4所述的基于柔性牽引網的繼電保護方法，其特征在于，相對電流方向判斷基于電流總是從高電勢點流向低電勢點。6.根據權利要求1所述的基于柔性牽引網的繼電保護方法，其特征在于，所述i和j的初始值為1。7.一種基于柔性...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王純偉，沈菊，李漢卿，陳敏，閆兆輝，尹建斌，趙雙石，宋金川，范巧蓮，樊春雷，王志榮，桑梓杰，
申請(專利權)人：天津中鐵電氣化設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：