一种基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方法：由分散分布在变电所、AT所、分区所的采用四边形动作特性的阻抗保护元件和通信网络构成，各阻抗保护元件可通过通信网络向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送或接收联跳命令实现故障供电臂的快速隔离。变电所和AT所的阻抗保护元件共同保护变电所至AT所之间的全部供电区段;AT所和分区所的阻抗保护元件共同保护AT所至分区所之间的全部供电区段。当任一阻抗保护元件检出故障后，跳开所内故障供电臂的断路器，同时向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，其它阻抗保护元件收到命令后跳开对应断路器实现故障供电臂的快速隔离，不影响并联的另一供电臂供电。
【专利说明】一种基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高速电气化铁路牵引供电系统领域，该发明创造涉及采用并联自耦变压器(AT)供电方式的电气化铁路牵引网的保护。
【背景技术】
[0002]由于电气化铁路采用受电弓与牵引网滑动接触取流的方式，牵引网的故障率远高于电力线路。因此，牵引网的继电保护非常重要，直接关系到高速铁路的供电可靠性。我国高速铁路普遍采用全并联AT牵引网给动车组供电，其负荷和牵引网结构与电力系统有很大不同，电力系统中的方法，如故障分量法、模型识别法、综合阻抗法、行波差动原理等并不能适用于闻速铁路。
[0003]目前，我国高速铁路牵引网保护方法的故障隔离过程是当上行或下行供电臂发生故障时，首先由变电所跳开两条供电臂，再根据失压判据和重合闸实现并联解列和故障隔离，但是存在以下问题:
[0004]问题1、现有的保护方法只考虑变电所处测量阻抗和电流的大小，当AT所与分区所之间发生故障时无法判断故障发生在上行供电臂还是下行供电臂，所以当任意位置发生故障时，变电所都会将两条供电臂跳开，停电范围大，无法满足保护的选择性。
[0005]问题2、由于需要通过变电所、AT所和分区所重合闸的配合动作实现故障隔离，恢复供电所需时间较长，无法满足保护的速动性。
[0006]问题3、由于高速动车组负荷电流大，现有的保护方法要按照躲过变电所处的最大负荷电流整定，整定值大，导致无法识别末端高阻故障。
[0007]我国高速铁路运营里程已位居世界第一。因此，研究一种适用于我国全并联AT供电方式的高速铁路牵引网快速保护方法，满足故障隔离和供电恢复的选择性和速动性，无疑具有很高的应用价值和经济效益，并具有相当广阔的市场前景。
【发明内容】
[0008]鉴于现有方法的以上缺点，本发明的目的是，提供一种基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方法，适用于我国高速铁路中全并联AT牵引网，能够满足保护的选择性和速动性。
[0009]本发明的目的是通过如下的手段实现的。
[0010]一种基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方法，其特征在于:由分散分布在变电所、AT所、分区所的采用四边形动作特性的阻抗保护元件和通信网络构成，当任一阻抗保护元件检出故障后跳开所内断路器，并通过通信网络向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，实现故障供电臂的快速隔离。
[0011]变电所阻抗保护元件和AT所阻抗保护元件共同保护变电所至AT所之间的全部供电区段。当变电所与A T所之间的供电臂发生故障时，该供电臂上的变电所阻抗保护元件或AT所阻抗保护元件将检出故障并跳开所内故障供电臂的断路器，同时向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，其它阻抗保护元件接收到命令后跳开对应断路器，实现故障供电臂的快速隔离，不会影响并联的另一供电臂的供电。
[0012]AT所阻抗保护元件和分区所保护元件共同保护AT所至分区所之间的全部供电区段。当A T所与分区所之间的供电臂发生故障时，该供电臂上的AT所阻抗保护元件或分区所保护元件将检出故障并跳开所内故障供电臂的断路器，同时向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，其它阻抗保护元件接收到命令后跳开对应断路器，实现故障供电臂的快速隔离，不会影响并联的另一供电臂的供电。
[0013]实际实施时，变电所阻抗保护元件的电阻整定值按躲过变电所处的最小负荷电阻设置，电抗整定值按躲过AT所处发生各种短路故障的最小电抗设置；当测量阻抗满足基于该阻抗整定值确定的四边形动作特性时，变电所阻抗保护元件检出从变电所至AT所之间的供电臂发生故障。AT阻抗保护元件的电阻整定值按躲过AT所处的最小负荷电阻设置，电抗整定值按超过各种故障类型下AT所处测得的最大电抗设置；当测量阻抗满足基于该阻抗整定值确定的四边形动作特性时，AT所阻抗保护元件检出从AT所至变电所之间的供电臂发生故障，或从AT所至分区所之间的供电臂发生故障。分区所阻抗保护元件的电阻整定值按躲过分区所处的最小负荷电阻设置，电抗整定值按超过各种故障类型下分区所处测得的最大电抗设置；当测量阻抗满足基于该阻抗整定值确定的四边形动作特性时，分区所阻抗保护元件检出从分区所至AT所之间的供电臂发生故障。
[0014]这样，变电所阻抗保护元件能够保护从变电所至AT所供电臂的一部分，AT所阻抗保护元件能够保护从AT所至变电所供电臂的一部分，变电所阻抗保护元件和AT所阻抗保护元件共同保护变电所至AT所之间的全部供电区段。当变电所与A T所之间的供电臂发生故障时，该供电臂上的变电所阻抗保护元件或AT所保护元件将检出故障并跳开所内故障供电臂的断路器，同时向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，其它阻抗保护元件接收到命令后跳开对应断路器，实现故障供电臂的快速隔离，不会影响并联的另一供电臂的供电。
[0015]AT所阻抗保护元件能够保护从AT所至分区所供电臂的一部分，分区所阻抗保护元件能够保护从分区所至AT所供电臂的一部分，AT所阻抗保护元件和分区所保护元件共同保护AT所至分区所之间的全部供电区段。当A T所与分区所之间的供电臂发生故障时，该供电臂上的AT所阻抗保护元件或分区所保护元件将检出故障并跳开所内故障供电臂的断路器，同时向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，其它阻抗保护元件接收到命令后跳开对应断路器，实现故障供电臂的快速隔离，不会影响并联的另一供电臂的供电。
[0016]联跳命令的通信可以利用但不限于光纤以太网技术实现。
[0017]所述阻抗保护元件为一个相对独立的可完成判据识别的功能单元，同一个处所(变电所、AT所、分区所)的2个阻抗保护元件可以在同一个物理装置上实现，也可以分布在不同的物理装置上实现。
[0018]与现有方法相比，本发明方法的有益效果是:
[0019]I)充分利用近故障点的阻抗信息，快速准确识别故障供电臂。当故障点靠近变电所时，变电所的阻抗判据最能反映故障供电臂；当故障点靠近AT所时，AT所的阻抗判据最能反映故障供电臂；当故障点靠近分区所时，分区所的阻抗判据最能反映故障供电臂；通过本发明方法可以充分利用最靠近故障点的阻抗信息，实现故障供电臂的快速准确识别，防止误判；
[0020]2)停电范围小，不影响并联的另一供电臂。本发明方法能够准确识别故障供电臂，并通过联跳命令仅跳开故障供电臂的变电所、AT所、分区所开关，实现了停电范围最小，另一供电臂的列车可以继续正常行驶；
[0021]3)提高了保护灵敏度，能够准确识别供电臂末端高阻故障。本发明方法利用AT所和分区所阻抗识别故障，定值大，保护范围广，灵敏度高，解决了供电臂末端高阻故障时的拒动问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明实施例的高速铁路变电所与AT所之间发生短路故障时供电臂电流示意图。
[0023]图2是本发明实施例的高速铁路AT所与分区所之间发生短路故障时供电臂电流示意图。
[0024]图3是本发明实施例的阻抗保护元件四边形动作特性示意图。
[0025]图4-9分别是阻抗保护元件1-6的原理框图。
[0026]图10是本发明实施例的高速铁路牵引网保护方法。
[0027]图11是本发明所述的阻抗保护元件实施例的微机式继电保护装置构成示意图。【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施对本发明作进一步描述。附图和【具体实施方式】并不限制本发明要求保护的范围。
[0029]在AT牵引供电系统中，测量阻抗的计算公式一般为:
[0030]
【权利要求】
1.一种基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方法，其特征在于:由分散分布在变电所、AT所、分区所的采用四边形动作特性的阻抗保护元件和通信网络构成，当任一阻抗保护元件检出故障后跳开所内断路器，并通过通信网络向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，实现故障供电臂的快速隔离； 变电所阻抗保护元件和AT所阻抗保护元件共同保护变电所至AT所之间的全部供电区段。当变电所与A T所之间的供电臂发生故障时，该供电臂上的变电所阻抗保护元件或AT所阻抗保护元件将检出故障并跳开所内故障供电臂的断路器，同时向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，其它阻抗保护元件接收到命令后跳开对应断路器，实现故障供电臂的快速隔离，不会影响并联的另一供电臂的供电； AT所阻抗保护元件和分区所保护元件共同保护AT所至分区所之间的全部供电区段。当A T所与分区所之间的供电臂发生故障时，该供电臂上的AT所阻抗保护元件或分区所保护元件将检出故障并跳开所内故障供电臂的断路器，同时向同一供电臂上的其它阻抗保护元件发送联跳命令，其它阻抗保护元件接收到命令后跳开对应断路器，实现故障供电臂的快速隔离，不会影响并联的另一供电臂的供电。
2.如权利要求1所述的基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方法，其特征在于:联跳命令的通信可以利用但不限于光纤以太网技术实现。
3.如权利要求1所述的基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方法，其特征在于:所述阻抗保护元件为一个相对独立的可完成判据识别的功能单元，同一个处所的2个阻抗保护元件可以在同一个物理装置上实现，也可以分布在不同的物理装置上实现；所述处所可为:变电所、AT所、分区所。
【文档编号】H02H7/28GK103715670SQ201310746875
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】韩正庆, 刘淑萍, 高仕斌 申请人:西南交通大学