用于城市轨道交通供电系统的漏电保护方法与流程

本发明涉及轨道交通运输技术领域，尤其涉及一种用于轻轨和磁悬浮这种城市轨道交通供电系统的漏电保护方法。

背景技术：

铁路设施，如高铁、地铁、磁悬浮交通、有轨电车等铁路设施，其电气设计是驱动线路以及故障保护的关键，对铁路设施的安全运行具有重要影响。铁路的综合接地就是将铁路沿线的牵引供电回流系统、电力系统、信号系统、通信及其他电子信息系统、建筑物、道床、站台等需要接地的装置通过贯通地线连成一体的接地系统，即形成一个共用接地系统，并通过等电位体连接构成一个等电位体。

目前，高铁交通没有设置直流接地保护，而由于轻轨与磁悬浮轨道交通直流牵引供电系统与传统地铁供电方式相比，其负极不通过走行轨回流，而是另设负极轨回流。轻轨及中低速磁悬浮列车是采用直流750v或1500v供电，接触轨与轨道梁之间通过绝缘子架空安装，轻轨是通过胶轮运行，磁浮列车是悬浮运行，这就使得轻轨及磁浮列车与地之间是相对绝缘的，随着时间的增长，各种漏电情况难以避免的时有发生，采用国内外传统的检测地与电源负极之间的电位差作为判断依据时，因全线地是相通的，负极在各供电所内也是相通的，且漏电保护装置是接在地与负极之间，因此，一旦发生接地或漏电故障时，靠单一的电压判断是极易造成全线跳闸的情况发生。

为了检测直流接地漏电及保证人身安全，需要在每个变电所内设置一套直流接地及漏电保护装置，轻轨及磁悬浮系统由于其自身的特点，采用三轨授流、四轨回流的方式，必须采用直流接地及漏电保护。

轻轨及磁悬浮列车是通过3轨“正母线”、4轨“负母线”供电的，各牵引变电所之间，无论是“正母线”、还是“负母线”都存在分断区。在一个供电区域内，只有最多2个供电网供电。供电系统直流接地保护动作时不区分上下行的，当故障发生时，直流接地保护可以启动跳闸实现断电，需同时跳开上下行的所有馈线，故障范围较大，严重时可能导致磁浮列车停运，而磁浮列车如果停运，救援的压力很大，因此需尽快恢复接触轨供电，确保磁浮列车不停运。

技术实现要素：

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，本发明提供一种用于城市轨道交通供电系统的漏电保护方法，列车在不同区域发生接地或漏电故障时，能够针对故障区域进行有效保护，而非故障区域仍可进行正常营运，防止一点故障全线跳闸情况的发生。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于城市轨道交通供电系统的漏电保护方法，在所述供电系统的每个供电区域的供电负极与接地线之间设置电流继电器和保护电阻；对流经保护电阻的电流进行实时检测，将检测的电流值与供电正负极的供电电流差异值进行对比，当检测的电流值超过预设的保护值时，分别进行预警或报警保护。

作为上述技术方案的进一步改进：

漏电保护方法，具体包括以下步骤：

a、在每个供电区域的负母线和接地线之间串联保护电阻和电流继电器，设置电流继电器的保护延时时间；

b、实时监测保护电阻的漏电电流，同时检测供电区域馈电柜正负极的电流差异，对漏电电流值和馈电柜正负极的电流差值进行处理分析，若漏电电流值未超过控制系统设置的预警值时，控制系统发出工作正常信号，若漏电电流值达到控制系统设置的预警值，则进行步骤c；

c、当漏电电流值达到控制系统设置的预警值且未超过报警保护值时，控制系统发出保护预警信号；当漏电电流值达到控制系统设置的报警保护值，进行步骤d；

d、当漏电电流值达到控制系统设置的报警保护值，控制系统发出报警信号，若在电流继电器的保护延时时间内，报警信号自动解除，则进行步骤b；若经过电流继电器的保护延时时间后，报警信号未自动解除，则进行步骤e；

e、在电流继电器的保护延时时间内，报警信号未自动解除，控制系统控制电流继电器进行分闸保护，非故障供电区域进行正常营运，对分闸保护的供电区域进行维修。

上述方法中，优选地，所述步骤a中保护延时时间为150ms～5s。

上述方法中，优选地，所述保护电阻为1ω～10ω的可调电阻。

上述方法中，优选地，所述保护电阻通过电流传感器与接地线连接，所述电流传感器实时监测保护电阻的漏电电流。

上述方法中，优选地，所述控制系统设置的预警值为40a，所述报警值为390a(接地电阻为5ω时)。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的用于城市轨道交通供电系统的漏电保护方法，将系统供电与漏电实时监测有机的结合起来，采用了漏电电流软件保护(漏电电流检测判断)、硬件保护(电流继电器限定保护)以及正负母线供电电流判断(正负电流差异判断)，通过三级保护联动，既可保证保护动作的可靠性，又可准确的对漏电区域进行有效保护。

2、本发明的用于城市轨道交通供电系统的漏电保护方法，在接地线与直流牵引系统的负极之间接入保护电阻，当直流牵引系统发生正极对地短路或绝缘降低的故障时，通过监测该保护电阻的漏电电流值和正负母线供电电流差异值进行综合判断，能够快速地判断漏电情况和漏电区域，并能够及时对直流设备进行保护。

3、本发明的用于城市轨道交通供电系统的漏电保护方法，列车在不同区域发生接地或漏电故障时，能够分区段、分上下行的针对故障区域进行有效保护，而非故障区域仍可进行正常营运，防止一点故障全线跳闸情况的发生。

4、本发明的用于城市轨道交通供电系统的漏电保护方法，能够确保报警“跳闸”操作的准确性。

附图说明

图1是本发明的供电系统结构示意图。

图2是本发明实施例中dsp单片机的电路原理图。

图3是本发明实施例中接地保护装置的电路原理示意图。

图4是本发明实施例中接地保护装置的框架结构示意图。

图5是本发明实施例中信号警报装置的电路原理示意图。

图号说明：

1、保护电阻；2、电流继电器；3、电流传感器；4、防逆流二极管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1至图5所示，本实施例的用于城市轨道交通供电系统的漏电保护方法，具体包括以下步骤：

a、在供电系统的每个供电区域的负母线和接地线之间串联保护电阻1和电流继电器2，保护电阻1通过电流传感器3与接地线连接，保护电阻10ω，设置电流继电器2的保护延时时间为150ms～5s，控制系统设置的预警值为40a，报警值为390a。采用进口的电流继电器2作为保护元件，其动作触点直接控制保护动作回路。

b、电流传感器3实时监测流经保护电阻1的漏电电流，同时检测同一供电区域馈电柜正负极的电流差异。采用dsp单片机对漏电电流值和馈电柜正负极的电流差值进行处理分析，再通过与dsp单片机配有的人机界面作为显示单元，方便信号显示和操作。若漏电电流值未超过控制系统设置的预警值时，信号警报装置发出工作正常信号，若漏电电流值达到控制系统设置的预警值，则进行步骤c。

c、当漏电电流值达到控制系统设置的预警值且未超过报警保护值时，信号警报装置发出保护预警信号，提醒监测人员注意，；当漏电电流值达到控制系统设置的报警保护值，进行步骤d；

d、当漏电电流值达到控制系统设置的报警保护值，信号警报装置发出报警信号，若在电流继电器2的保护延时时间内，报警信号自动解除，即排除感应电流或其它信号干扰造成的假“报警”信号，则进行步骤b；若经过电流继电器2的保护延时时间1s后，报警信号未自动解除，则进行步骤e；

e、在电流继电器2的保护延时时间内，报警信号未自动解除，控制系统控制电流继电器2进行分闸保护，非故障供电区域进行正常营运，根据显示的分闸位置，对分闸保护的供电区域快速进行维修。

由于轻轨或磁悬浮列车(以下简称列车)通常采用的是直流供电，其电流方向是正极流出，负极流入。当列车发生漏电或接地短路时，接地网电位高于负母线，电流从“接地线”流向“负母线”。保护电阻1连接于接地线与负母线之间，起到了“导流”作用，即当本区域的正极对地漏电或接地短路发生时，其漏电电流经本区域的保护电阻1回到负极。

本实施例中，电流继电器2和负母线之间连接有防逆流二极管4，防止列车启动时产生的逆流情况。

如图2、图3和图5所示，本实施例中，dsp单片机通过ki引脚与电流继电器2连接，通过sa1引脚与电流传感器3连接，信号警报装置通过不同的信号灯发出信号，每个信号灯都设有开关。当ka4接通时，预警电路启动，当ka3接通时，报警电路启动。无论是预警还是报警，其保护状态、保护动作发生时间都通过通信接口scada及时报送给上一级综合自动化系统，进行故障处理。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。