一种铁路隧道内双总线供电系统的制作方法

本实用新型涉及铁路供电领域，特别地，涉及一种铁路隧道内双总线供电系统。

背景技术：

随着我国铁路基础建设的加快，在多山地域，形成了多而长的山体隧道，机车在隧道内穿行时，需要电力的支持。为了满足隧道内用电设备的正常运行，需要在隧道沿线设置供电系统。由于隧道负荷等级要求高，因此，供电系统的可靠关系着隧道内电力电缆等设施的运行安全，同时，还一定程度上关系着城市的稳定发展。

目前我国电缆隧道供电主要采用双电源树干式供电方式，即采用两路独立的中压电缆线路沿隧道起点敷设至终点，隧道沿线1 公里左右设置配电站，内设两套变配电设备为隧道供电。这种供电方式具有安全可靠的优点，但对于长度16 公里的电缆隧道来说，需配置高压柜多达120 台，变压器40 台，中压电缆线路40 公里，电缆隧道供电系统设备非常多，施工实施难度大，投资成本高，给运行维护带来极大的不便。

另外，现有隧道内的电力系统供给，是把整条线路铺通电气化线路，建立多个变电站系统。由于地形地貌的原因，隧道多位于人烟稀少的地段，隧道地处偏僻之地，因此，此种供电方式又带来了投资成本的剧增的问题。整条电气化线路的接触网使用率极低，造成极大的资源浪费，同时不利于管理及保养，且后期的维护成本过高。

针对现有技术中电气化线路高建造成本、高维护成本与低使用率造成资源浪费的问题，目前尚未有有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种铁路隧道内双总线供电系统，该系统在降低铁路隧道运行成本的前提下，保证隧道内正常供电，避免因铁路信号设备出现短路时，影响电源供电电路内所有铁路信号设备的正常工作。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种铁路隧道内双总线供电系统，包括位于隧道内的铁轨和接触网，其特征在于：所述的铁轨的两端侧面设有电流感应器，电流感应器和接触网分别接入供电单元，所述的供电单元的输入端通过双路供电电路与变电站连通；所述的供电单元包括与双路供电电路连通的切换设备，切换设备分出至少两个支路，每个支路均经过整流器、逆变器分别与独立的总线连接，每个总线经转换模块与隧道内用电端口连接，在支路与切换设备之间设有一个用于支路切换的交流转辙机。

对上述方案作进一步优选，所述的电流感应器位于隧道进出口处，电流感应器均电性连接或无线连接至供电单元，电流感应器检测机车进入或离开隧道，并根据机车进入或离开隧道的情况，控制供电单元启停。

对上述方案作进一步优选，所述的电流感应器包括两个以上励磁线圈、控制监测单元及关断单元，励磁线圈的传输端口与关断单元的传输端口相接，控制监测单元的传输端口与关断单元的传输端口相接，控制监测单元对励磁线圈的输出电流进行检测，并与设定标准值比对，来控制关断单元的开关进行不同组合的关断与闭合，关断单元与控制监测单元汇入至用电设备。

对上述方案作进一步优选，所述的转换模块包括至少两支并联的子模块，子模块是由整流器和逆变器组成，子模块的数量与支路个数相同，每个子模块分别与一个总线连接。

对上述方案作进一步优选，所述的用电端口与用电设备相互匹配，其中用电端口包括机车动力电源、隧道监测电源、隧道通风电源和隧道照明电源，其中机车动力电源为25KV单相工频交流电，隧道监测电源为36V直流电源，隧道通风电源和隧道照明电源为220V普通交流电。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本实用新型中的铁路隧道内双总线供电系统，采用双总线供电的铁路设备电源，在隧道内采用接触网供电正常运行的前提下，利用电流传感器来监测机车进入与离开，实现控制隧道内设备的启停，大幅度降低了电气化线路的建造成本与维护成本，并相应地提高了电气化线路的使用率，极大地避免了资源浪费；

（2）本实用新型中的双总线供电系统，采用多个支路相互独立，并利用交流转辙机自动实现各个支路之间的切换，当一支路出现短路故障，不会影响另一个供电支路，从而保证铁路用电设备的正常工作；

（3）本实用新型中的电流感应器，利用控制监测单元与关断单元配合，成功地解决了供电电路突然短路时电流过大导致电流互感器饱和，电流感应器发热严重，用电设备损毁的问题，在测得故障短路电流的同时也成功对后继电路进行保护措施。

附图说明

图1是本实用新型的整体组成示意图；

图2是本实用新型中电流感应器的组成框架示意图；

图3是本实用新型中供电单元的组成示意图；

其中：1、隧道，2、电流感应器，3、供电单元，4、接触网，5、铁轨，6、变电站，7、立杆，8、整流器，9、逆变器，10、总线，11、转换模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图1中，本实用新型具体提供了一种铁路隧道内双总线供电系统，包括位于隧道1内的铁轨5和接触网4，铁轨5的两端侧面设有电流感应器2，电流感应器2用于监测机车是否进入或离开隧道，电流感应器2和接触网4分别接入供电单元3，供电单元3的输入端通过双路供电电路与变电站6连通；供电单元3设置于隧道出入口处，供电单元3为铁路隧道内的电气系统供电,用电设备在机车接近隧道时启动工作，机车离开隧道后停止工作。变电站6通双线立杆引导7输电线路进入供电单元3，进行电能变换后为铁路隧道内的电气系统供电。

本实用新型的供电单元3组成见附图3所示，其具体包括与双路供电电路连通的切换设备，切换设备分出至少两个支路，每个支路均经过整流器8、逆变器9分别与独立的总线10连接，每个总线10经转换模块11与隧道内用电端口连接，在支路与切换设备之间设有一个用于支路切换的交流转辙机；转换模块11包括至少两支并联的子模块，子模块是由整流器8和逆变器9组成，子模块的数量与支路个数相同，每个子模块分别与一个总线连接。整流器8和逆变器9可以对传输电具有稳压的作用，从而可以使铁路设备能够稳定地工作。切换装置用于对输入的两路市电进行切换，在输入的两路电均正常的情况下，切换装置有限切换到铁路专用电路中，而在专用电路出现故障的情况下，切换至备用电路中，从而实现各个支路中的用电顺利切换，并将切换一个支路输入至所对应的整流器8中。

本实用新型中的电流感应器2位于隧道1进出口处，电流感应器2均电性连接或无线连接至供电单元3，电流感应器2检测机车进入或离开隧道，并根据机车进入或离开隧道的情况，控制供电单元3启停。如附图2所示，电流感应器2包括三个励磁线圈、控制监测单元及关断单元，励磁线圈的传输端口与关断单元的传输端口相接，控制监测单元的传输端口与关断单元的传输端口相接，控制监测单元对励磁线圈的输出电流进行检测，并与设定标准值比对，来控制关断单元的开关进行不同组合的关断与闭合，关断单元与控制监测单元汇入至用电设备。其中的控制监测单元包括：电流互感器、分流模块、采样单元、A/D 转换器、微处理器及单片机控制模块，几部分的传输端口依次相接；电流互感器测得励磁线圈的输出电流；所述采样单元对分流模块输出电流进行采样； A/D 转换器对采样单元输出电流进行A/D 转换；微处理单元对转换后电流值与设定标准范围进行比对；单片机接受微处理单元信号后，对关断单元执行关断和闭合指令。

关断单元可以依据单片机控制模块的指令使用一个励磁线圈输出电流，也可以依据单片机控制模块的指令使用两个或多个励磁线圈输出电流，其中当使用多于（包括）两个励磁线圈输出电流时，关断单元根据单片机控制模块的指令进行关断，闭合以抵消短路电流，最后使输出电流保持在额定范围内。在检测电流超出额定范围并执行关断指令时，可以向上位机发出短路信号，以提醒工作人员进行检修。

在本实施例中，首先有控制监测单元对输出电流进行检测比对。当控制监测单元中检测到的电流处于额定输出电流范围内时，微处理器向单片机控制模块发送保持指令，此时，单片机控制模块不执行任何操作。当控制监测单元检测到电流超过额定输出电流范围时，微处理器向单片机控制模块发送限流保护指令，此时，单片机控制模块控制开关进行关断，使输出电流降到最小值；随后，控制监测单元继续对输出电流进行检测比对，微处理器继续向单片机控制模块发出指令，继续调整关断组合单元电路，直至输出电流在额定范围内。在控制监测单元发现被检测电路突然超过额定标准3 倍时，由微处理器向上位机发出短路警报。

本实用新型中供电单元中用电端口与隧道内的用电设备相互匹配，其中用电端口包括机车动力电源、隧道监测电源、隧道通风电源和隧道照明电源，其中机车动力电源为25KV单相工频交流电，隧道监测电源为36V直流电源，隧道通风电源和隧道照明电源为220V普通交流电。

本实用新型中的铁路隧道内双总线供电系统，采用多个支路相互独立，并利用交流转辙机自动实现各个支路之间的切换，当一支路出现短路故障，不会影响另一个供电支路，从而保证铁路用电设备的正常工作；采用双总线供电的铁路设备电源，在隧道内采用接触网供电正常运行的前提下，利用电流传感器来监测机车进入与离开，实现控制隧道内设备的启停，大幅度降低了电气化线路的建造成本与维护成本，并相应地提高了电气化线路的使用率，极大地避免了资源浪费；本实用新型中的电流感应器，利用控制监测单元与关断单元配合，成功地解决了供电电路突然短路时电流过大导致电流互感器饱和，电流感应器发热严重，用电设备损毁的问题，在测得故障短路电流的同时也成功对后继电路进行保护措施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。