本发明涉及电气化铁道领域，尤其涉及一种适用于高速铁路接触网馈线保护的附加综合谐波相位判别的励磁涌流闭锁方法。
背景技术：
电气化铁道牵引供电系统一般采用轮换相序、分相区供电，不同供电区间之间存在电分相环节。动车组在通过电分相时车载变压器会依次进行一次分闸和合闸操作，在恢复供电时可能产生励磁涌流，且断路器操作间隔时间短，变压器磁通衰减量小，涌流现象会更突出。
高速铁路接触网以距离保护的主保护，电流增量保护的后备保护，在接触网发生故障时，将快速切除故障部分，保证高速动车组的安全供电。为防止动车组过分相时车载主变压器励磁涌流引起的误动，普遍采用传统二次谐波闭锁提高可靠性。
二次谐波闭锁虽然只是采用单一设定值对励磁涌流进行判断，但由于上述方法在普速电气化铁路中能达到可靠目的得到了良好的应用。由于二次谐波闭锁系数为馈线电流中二次谐波幅值与基波幅值之比，随着高铁的大规模发展，crh380al高速动车组的大量上线，以及长编车组和重联车组的高密度运行，追踪间隔的缩短，牵引变电所馈线最大负荷电流随着增大。由于动车组交直交电力传动特性，馈线负荷电流中二次谐波几乎可忽略不计，馈线电流中二次谐波幅值只与车载主变压器的励磁涌流有关，即二次谐波幅值未随着馈线电流的增大而增大。
在实际运行中，当高铁供电臂轻载时，动车组过分相车载变压器发生励磁涌流，即使在车载主变压器剩磁含量较高，且合闸初相角较恶劣的合闸条件下，馈线电流的二次谐波含量仍将大于15％，二次谐波涌流闭锁方案将继续有效，能实现可靠闭锁。在高速铁路，动车组过分相变得更加频繁，同时动车组过分相时，馈线电流时常处于大电流状态，车载变压器发生励磁涌流时馈线电流中二次谐波含量将可能低于15％，若此时馈线保护元件达到启动条件，如电流增量保护中保护电流大于启动电流，距离保护中当前阻抗值和阻抗角度落入距离保护区，二次谐波闭锁方法将失效，进而可能导致馈线保护的误动作。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种适用于高速铁路接触网馈线保护的附加综合谐波相位判别的励磁涌流闭锁方法，在动车组过分相时主变压器剩磁较大、合闸初相角较恶劣、馈线负荷电流较大等不利条件引起馈线电流中二次谐波含量较低的情况，仍能保证馈线保护识别元件准确识别出励磁涌流，有效地区分涌流和故障，防止馈线保护误动作。
一种适用于高速铁路接触网馈线保护的附加综合谐波相位判别的励磁涌流闭锁方法，其特征在于，包括以下步骤：
判别馈线保护识别元件是否达到启动条件，如电流增量保护中保护电流大于启动电流，距离保护中当前阻抗值和阻抗角度落入距离保护区，则启动识别元件，进行下列步骤：
获取高速铁路接触网馈线当前电流当前电流i(n)；计算出二次谐波含量k，三次谐波相位φ3，五次谐波相位φ5；
若二次谐波含量k＞k1，则不考虑谐波相位差，判定馈线电流中含有励磁涌流，闭锁动作元件；
若二次谐波含量k≤k2，则不考虑谐波相位差，判定馈线电流中励磁涌流可忽略，开放动作元件；
若二次谐波含量k1≥k＞k2，则比较三、五次谐波相位差，若|φ3-φ5|≤φ或者180°-φ≤φ3-φ5≤180°+φ，判定馈线电流中含励磁涌流，闭锁动作元件；三次谐波与五次谐波相位差不在闭锁判定区域，则判定馈线电流中励磁涌流可忽略，开放动作元件。
所述的适用于高速铁路接触网馈线保护的附加综合谐波相位判别的励磁涌流闭锁方法，其特征在于该方法只适用于高速铁路馈线保护的距离保护和电流增量保护。
所述高速铁路接触网馈线保护的附加综合谐波相位判别的励磁涌流闭锁方法，k1等于15％，k2等于10％，φ等10°。
本发明的有益效果为：本发明所提出的高铁馈线保护的励磁涌流闭锁新判据在大多数情况下能够正确区分车载变压器的励磁涌流和故障。充分利用了动车组过分相时，车载变压器发生励磁涌流时馈线电流二次谐波含量和三、五次谐波相位角的信息，有效改善了在负载电流较大时，车载主变压器励磁涌流二次谐波特征不明显，二次谐波含量较小时的闭锁性能。同时馈线发生过负荷故障时，也不会误闭锁距离保护。附加综合谐波相位判定的励磁涌流闭锁新判据对提高高速铁路铁牵引供电系统馈线保护的可靠性，确保接触网馈线保护快速准确动作具有重要的工程实际意义。
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，但不构成对本发明实施例的限定，在附图中：
图1，车载主变励磁涌流馈线电流二次谐波含量示意图；
图2，馈线电流三五次谐波相位差趋势示意图；
图3，励磁涌流闭锁平面示意图；
图4，本发明流程图。
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，本发明的示意图实施方式以及说明仅用于解释本发明，并不作为本发明的限定。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，图中a、b表示供电臂轻载时，动车组过分相车载变压器空载合闸时馈线电流中二次谐波含量；图中c表示供电臂重载时，车载变压器励磁涌流时的馈线电流中二次谐波含量，分析可看出，轻载情况二次谐波含量远大于15％，如果此时馈线保护元件达到启动条件，利用传统二次谐波闭锁判据，馈线距离保护可以有效闭锁。然而当供电臂重载运行，馈线负荷电流较大时，动车组车载变压器在合闸参数较恶劣时，励磁涌流较大，可能使得馈线保护元件达到启动条件，然而馈线电流的二次谐波含量低于15％，传统二次谐波闭锁判据，将导致馈线保护误动作。
根据对牵引供电系统动车组过分相车载变压器励磁涌流、过负荷、短路故障的仿真分析发现，当车载变压器励磁涌流较大时，即使在馈线电流较大，馈线电流中二次谐波特征仍为励磁涌流的特征，过负荷以及短路情况，二次谐波含量普遍低于10％,仍可作为馈线电流中含励磁涌流的判据，但为了进一步加强二次谐波在10％-15％间的判断。因为变压器励磁涌流时，存在较大的三、五次谐波，但是三、五次谐波的含量关系难以判断且不易与过负荷、短路故障相区分，此处采用三、五次谐波的相位差进行判断，如图2所示，在车载变压器发生励磁涌流时，馈线电流中三、五次谐波的相位差在0°、180°的附近波动，而在过负荷和短路情况，由于三、五次谐波较小，可忽略，相位差比较杂乱，无规律可循。针对车载变压器发生励磁涌流时馈线电流中三、五次谐波相位差的特征，可以做出如图3所示的励磁涌流闭锁平面。
如图4所示，一种适用于高速铁路接触网馈线保护的附加综合谐波相位判别的励磁涌流闭锁方法，其特征在于，包括以下步骤：
判别馈线保护识别元件是否达到启动条件，如电流增量保护中保护电流大于启动电流，距离保护中当前阻抗值和阻抗角度落入距离保护区，则启动识别元件，进行下列步骤：
获取高速铁路接触网馈线当前电流当前电流i(n)；计算出二次谐波含量k，三次谐波相位φ3，五次谐波相位φ5；
若二次谐波含量k＞k1，则不考虑谐波相位差，判定馈线电流中含有励磁涌流，闭锁动作元件；
若二次谐波含量k≤k2，则不考虑谐波相位差，判定馈线电流中励磁涌流可忽略，开放动作元件；
若二次谐波含量k1≥k＞k2，则比较三、五次谐波相位差，若|φ3-φ5|≤φ或者180°-φ≤φ3-φ5≤180°+φ，判定馈线电流中含励磁涌流，闭锁动作元件；三次谐波与五次谐波相位差不在闭锁判定区域，则判定馈线电流中励磁涌流可忽略，开放动作元件。
所述的适用于高速铁路接触网馈线保护的附加综合谐波相位判别的励磁涌流闭锁方法，其特征在于该方法只适用于高速铁路馈线保护的距离保护和电流增量保护。
所述高速铁路接触网馈线保护的附加综合谐波相位判别的励磁涌流闭锁方法，k1等于15％，k2等于10％，φ等10°。