牵引变电所直流失电应急保护系统及方法与流程

本发明涉及一种失电保护系统，具体涉及牵引变电所直流失电应急保护系统及方法。

背景技术：

牵引变电所是电气化铁路重要设施，负责把电力系统的电能转变为适用于电力牵引的电能，通过接触网为电力机车供电。牵引变电所故障将导致接触网失电，影响铁路运输。牵引变电所的控制保护系统由牵引变压器保护、馈线保护等各个相互独立的保护装置构成，保护装置及开关设备操作电源由牵引变电所内直流电源供电。

控制保护系统是牵引变电所的重要设备，没有备用，属于弱电设备，当牵引变电所遭受雷击、高压开关绝缘击穿、地震、火灾、直流电源故障等情况时，影响所内控制保护系统的正常运行，将使牵引变电所一次设备处于一种无继电保护的状态，若牵引变电设备继续运行，就会存在很高的安全风险，因为在此情况下一旦发生短路、过负荷等故障或不正常状态，各级断路器均无法跳闸，将危及人身、设备和系统运行安全，严重情况下会引发设备起火等重大事故。因此针对所内控制保护系统不正常工作造成的严重后果应给予足够重视并研究出一种应急补救的方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是牵引变电所需要独立的应急保护系统，需要能够采用独立电源，能够采集综自保护装置控制回路电源监视节点信号，当综合自动化装置重要回路失电时，驱动牵引变电所进线高压侧断路器跳闸，目的在于提供牵引变电所直流失电应急保护系统及方法，解决上述的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

牵引变电所直流失电应急保护系统，包括ups电源为应急保护装置、远动管理单元和交换机提供直流电源，所述应急保护装置还与主变高压侧断路器的辅助触点和主变高压侧断路器的跳闸线圈二连接，所述应急保护装置还与交换机连接，所述交换机在与应急保护装置和ups电源连接的同时，还与远动管理单元和调度中心连接，所述保护系统中的主变高压侧断路的跳闸线圈一与综自保护装置的跳闸回路连接。本系统的主变高压侧断路器的跳闸线圈设置有两个，分别与综自保护装置的跳闸回路和应急保护装置连接，其中的主变高压侧断路器的跳闸线圈一与综自保护装置的跳闸回路连接，能够在综自保护装置的跳闸回路独立提供电流，控制主变高压侧断路器的跳闸线圈一进行跳闸，所述应急保护装置控制的主变高压侧断路器的跳闸线圈二对断路器进行分闸。通过综自保护装置的跳闸回路和应急保护装置能够稳定的进行失电后进行保护，通过主变高压侧断路器的跳闸线圈一和主变高压侧断路器的跳闸线圈二进行双重保障。

进一步地，所述ups电源输入电源采用交直流同时输入或只输入直流电流两种模式。所述ups电源输入的直流为110v或220v。采用两种输电模式，能够让系统兼容直流电流和交直流电流两种，并且采用电源输入为110v和220v能够适应不同的规格，目前在中国国内采用220v电压，能够减少传输时损耗，减少变电器的工作负荷；而国外通常采用的110v则较220v更为安全，本系统同时适应两种电压，能够适应不同环境的变化。

进一步地，所述ups电源内部自备电池，在输入交直流断电情形下，自备电池能向负载输电10min以上。在输入的交直流电断电后，ups电源需要能够自身向系统进行供电，为了保证电力员工进行处理，并且为了保护系统的安全，自备电池需要向负载输电10min以上，能够让电力员工有充足的时间进行处理，保障系统运行安全。

进一步地，所述应急保护装置设置四路直流采集回路，通过定值和逻辑关系判断直流系统失电，并驱动主变高压侧断路器的跳闸线圈二进行分闸，同时记录直流电源变化情况及主变高压侧跳闸情况，形成故障报告及故障录波。在通过定值和逻辑关系判断直流系统失电后，通过驱动主变高压侧断路器的跳闸线圈二分闸，对系统进行保护，并且记录下直流电源更换为ups电源自备的电源后才生的变化情况，将跳闸情况和电源变化情况记录成为故障报告进行传输。

进一步地，所述应急保护装置的第一段失压保护在电压判别逻辑退出/投入时进行两种动作，第二段失压保护在电压判别逻辑退出/投入时进行两种动作。所述应急保护装置在第二段失压保护动作后，切断高压侧断路器的控制回路电源，投入应急保护系统直流电源，并触发跳闸命令让主变高压侧断路器跳闸。在第一段失压保护时，控制字“电压判别或逻辑”退出，进行逻辑与计算，其控母km1～km4的电压同时小于等于失压整定值，在经过失压保护时限整定值向调度中心发送告警信号；在第一段失压保护的控制字“电压判别或逻辑”投入时，先进行逻辑或，在进行逻辑与，控母km1～km4的电压其中一个小于等于失压整定值，在经过失压保护限定向调度中心发送告警信号；在第二段失压保护时，当控制字“电压判别或逻辑”退出，进行逻辑与，其控母km1～km4的电压同时小于等于失压整定值，在经过失压保护时限整定值向调度中心发送告警信号，同时将主变高压侧断路器进行跳闸；当第二段失压保护时，控制字“电压判别或逻辑”投入，先进行逻辑或，在进行逻辑与，控母km1～km4的电压其中一个小于等于失压整定值，在经过失压保护限定向调度中心发送告警信号，同时将主变侧高压断路器进行跳闸。

进一步地，所述应急保护装置内部设置有多路以太网通信接口，采用采用光纤冗余自愈双环网结构进行网通信。应急保护装置支持多种网络结构，可以满足不同类型的变电站对通信网络的需求。装置最多同时支持1个使用iec103协议的tcp连接和6个使用xj104协议的tcp连接。与gps采用sntp协议、b码校正装置的时钟。

进一步地，应急保护装置内设置有检测装置，实时检测内部控母，当电压大于设定值时，经过延时向控制回路发送信号。装置在正常运行时，检测km1～4路直流电压，当电压大于有预设值时，经延时发“控母有压”信号。当检测的电压低于预设值时，进行第一段失压保护，经过时间依然低于预设值，进行第二段失压保护。

进一步地，所述应急保护装置通过远动管理单元向调度中心传输送故障报告，调度中心通过远动管理单元监视应急保护装置的运行情况。通过应急保护装置发送的故障报告，调度中心内的工作人员能够及时发现并进行处理；调度中心的工作人员还能够通过远动管理监视单元对应急保护装置的运行情况进行实时的查看，能够让整个系统随时处于监督状态。

进一步地，所述交换机扩展远动管理通道网口，在直流失电时，能将应急保护装置的跳闸信息及时发送至调度中心。应急保护系统的远动管理机和交换机均由ups电源直流输出供电，可以保证所内直流失电时能将应急保护跳闸信息准确及时送到调度中心。

进一步地，所述综自保护装置的跳闸回路控制主变高压侧断路器跳闸线圈一，通过综自保护装置的电源提供分闸电源。综自保护装置和应急保护装置采用两套独立的电源，能够保证两个装置的正常运转，当其中一个装置出现故障，能够及时发现，提高整个系统运行的稳定度。

牵引变电所直流失电应急保护方法，通过独立电源向整个系统进行供电，包括以下步骤：

s1：ups电源分别向应急保护装置、远动管理单元、交换机输入直流电源，应急保护装置控制主变高压侧断路器的跳闸线圈二，并由另一个独立电源所控制的综自保护装置跳闸回路控制主变高压侧断路器的跳闸线圈一。s2：当应急保护装置的定值及逻辑关系变化判断系统失电，触发控制的主变高压侧断路器的跳闸线圈二动作，主变高压侧断路器跳闸，当综自保护装置的跳闸回路失电后，触发控制的主变高压侧断路器的跳闸线圈一动作，同样使得主变高压侧断路器跳闸，当主变高压侧断路器跳闸后，应急保护装置同时记录直流电源变化情况及主变高压侧跳闸情况，形成故障报告及故障录波。s3：应急保护装置将故障报告及故障录波通过交换机发送至调动中心，调动中心对故障报告及故障录波进行处理，并且调度中心通过远动管理单元监视应急保护装置的运行情况。

所述步骤s2中应急保护装置分别采集从直流系统引至综自系统的四路直流电压回路，分别采集的为主线和馈线两路。通过采集两路数据，利用直流失压判据为四路直流电压与或关系可在装置整定值里整定。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明牵引变电所直流失电应急保护系统及方法，ups电源输入电源采用两种模式，能够提高整个系统的兼容性；

2、本发明牵引变电所直流失电应急保护系统及方法，采用双线圈进行跳闸和分闸，提高系统精确度；

3、本发明牵引变电所直流失电应急保护系统及方法，电调中心能够及时对故障报告进行处理，并且能够实时监测应急保护装置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明系统流程图。

图2为本发明第一失压保护当控制字“电压判别或逻辑”退出时动作逻辑图；

图3为本发明第一失压保护当控制字“电压判别或逻辑”投入时动作逻辑图；

图4为本发明第二失压保护当控制字“电压判别或逻辑”退出时动作逻辑图；

图5为本发明第二失压保护当控制字“电压判别或逻辑”投入时动作逻辑图。

附图中的符号表示名称：

u_km1为控母1电压；u_km2为控母2电压；u_km3为控母3电压；u_km4为控母4电压；

u<_set1为第一段失压整定值；u<_t1为一段失压保护时限整定值；

u<_set2为第二段失压整定值；u<_t2为二段失压保护时限整定值。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1所示，本发明牵引变电所直流失电应急保护系统及方法，牵引变电所直流失电应急保护系统及方法，包括ups电源为应急保护装置、远动管理单元和交换机提供直流电源，所述应急保护装置还与主变高压侧断路器的辅助触点和主变高压侧断路器的跳闸线圈二连接，所述应急保护装置还与交换机连接，所述交换机在与应急保护装置和ups电源连接的同时，还与远动管理单元和调度中心连接，所述保护系统中的主变高压侧断路的跳闸线圈一与综自保护装置的跳闸回路连接。本系统的主变高压侧断路器的跳闸线圈设置有两个，分别与综自保护装置的跳闸回路和应急保护装置连接，其中的主变高压侧断路器的跳闸线圈一与综自保护装置的跳闸回路连接，能够在综自保护装置的跳闸回路独立提供电流，控制主变高压侧断路器的跳闸线圈一进行跳闸，所述应急保护装置控制的主变高压侧断路器的跳闸线圈二对断路器进行分闸。通过综自保护装置的跳闸回路和应急保护装置能够稳定的进行失电后进行保护，通过主变高压侧断路器的跳闸线圈一和主变高压侧断路器的跳闸线圈二进行双重保障。所述应急保护装置通过远动管理单元向调度中心传输送故障报告，调度中心通过远动管理单元监视应急保护装置的运行情况。通过应急保护装置发送的故障报告，调度中心内的工作人员能够及时发现并进行处理；调度中心的工作人员还能够通过远动管理监视单元对应急保护装置的运行情况进行实时的查看，能够让整个系统随时处于监督状态。

所述交换机扩展远动管理通道网口，在直流失电时，能将应急保护装置的跳闸信息及时发送至调度中心。应急保护系统的远动管理机和交换机均由ups电源直流输出供电，可以保证所内直流失电时能将应急保护跳闸信息准确及时送到调度中心。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上能够进行优化，所述ups电源输入电源采用交直流同时输入或只输入直流电流两种模式。所述ups电源输入的直流为110v或220v。采用两种输电模式，能够让系统兼容直流电流和交直流电流两种，并且采用电源输入为110v和220v能够适应不同的规格，目前在中国国内采用220v电压，能够减少传输时损耗，减少变电器的工作负荷；而国外通常采用的110v则较220v更为安全，本系统同时适应两种电压，能够适应不同环境的变化。

所述ups电源内部自备电池，在输入交直流断电情形下，自备电池能向负载输电10min以上。在输入的交直流电断电后，ups电源需要能够自身向系统进行供电，为了保证电力员工进行处理，并且为了保护系统的安全，自备电池需要向负载输电10min以上，能够让电力员工有充足的时间进行处理，保障系统运行安全。

实施例三

牵引变电所直流失电应急保护方法，通过独立电源向整个系统进行供电，包括以下步骤：

s1：ups电源分别向应急保护装置、远动管理单元、交换机输入直流电源，应急保护装置控制主变高压侧断路器的跳闸线圈二，并由另一个独立电源所控制的综自保护装置跳闸回路控制主变高压侧断路器的跳闸线圈一。s2：当应急保护装置的定值及逻辑关系变化判断系统失电，触发控制的主变高压侧断路器的跳闸线圈二动作，主变高压侧断路器跳闸，当综自保护装置的跳闸回路失电后，触发控制的主变高压侧断路器的跳闸线圈一动作，同样使得主变高压侧断路器跳闸，当主变高压侧断路器跳闸后，应急保护装置同时记录直流电源变化情况及主变高压侧跳闸情况，形成故障报告及故障录波。s3：应急保护装置将故障报告及故障录波通过交换机发送至调动中心，调动中心对故障报告及故障录波进行处理，并且调度中心通过远动管理单元监视应急保护装置的运行情况。

所述步骤s2中应急保护装置分别采集从直流系统引至综自系统的四路直流电压回路，分别采集的为主线和馈线两路。通过采集两路数据，利用直流失压判据为四路直流电压与或关系可在装置整定值里整定。

实施例四

如图2～5所示，本发明中所述应急保护装置的第一段失压保护在电压判别逻辑退出/投入时进行两种动作，第二段失压保护在电压判别逻辑退出/投入时进行两种动作。所述应急保护装置在第二段失压保护动作后，切断高压侧断路器的控制回路电源，投入应急保护系统直流电源，并触发跳闸命令让主变高压侧断路器跳闸。在第一段失压保护时，控制字“电压判别或逻辑”退出，进行逻辑与计算，其控母km1～km4的电压同时小于等于失压整定值，在经过失压保护时限整定值向调度中心发送告警信号；在第一段失压保护的控制字“电压判别或逻辑”投入时，先进行逻辑或，在进行逻辑与，控母km1～km4的电压其中一个小于等于失压整定值，在经过失压保护限定向调度中心发送告警信号；在第二段失压保护时，当控制字“电压判别或逻辑”退出，进行逻辑与，其控母km1～km4的电压同时小于等于失压整定值，在经过失压保护时限整定值向调度中心发送告警信号，同时将主变高压侧断路器进行跳闸；当第二段失压保护时，控制字“电压判别或逻辑”投入，先进行逻辑或，在进行逻辑与，控母km1～km4的电压其中一个小于等于失压整定值，在经过失压保护限定向调度中心发送告警信号，同时将主变侧高压断路器进行跳闸。

所述应急保护装置内部设置有多路以太网通信接口，采用采用光纤冗余自愈双环网结构进行网通信。应急保护装置支持多种网络结构，可以满足不同类型的变电站对通信网络的需求。装置最多同时支持1个使用iec103协议的tcp连接和6个使用xj104协议的tcp连接。与gps采用sntp协议、b码校正装置的时钟。

应急保护装置内设置有检测装置，实时检测内部控母，当电压大于设定值时，经过延时向控制回路发送信号。装置在正常运行时，检测km1～4路直流电压，当电压大于有预设值时，经延时发“控母有压”信号。当检测的电压低于预设值时，进行第一段失压保护，经过时间依然低于预设值，进行第二段失压保护。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。