一种电气化铁道自耦变压器的保护测控装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及变压器保护技术领域，具体涉及一种电气化铁道自耦变压器的保护测控装置及系统。


背景技术：

2.高速铁路的牵引动力一般为电力牵引，在高速铁路下，列车运行速度高、行车密度大，要求列车牵引功率大、供电分区尽量少、可靠性高。全并联at供电方式由于供电功率大、供电区段长、适应高速、可靠性更高的特点，而受到人们青睐。由于在每一个at站进行电气的横联后，牵引网内的电流分布及牵引网的测量阻抗将发生相应的变化，从而使得整个牵引网的电路拓扑结构变得极其复杂；在at自耦变压器产生故障时，我们应尽量减少因at自耦变压器的故障而给整个系统带来的损害。
3.对于at供电方式下，由于传统的变压器保护系统往往不能精准地满足对自耦变压器的保护跳闸。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是：对于at供电方式下，由于传统的变压器保护系统往往不能精准地满足对自耦变压器的保护跳闸，自耦变压器的故障给整个系统带来较大的损害，本实用新型的目的在于提供一种电气化铁道自耦变压器的保护测控装置及系统，基于现有的保护测控装置进行改进，通过断路保护设备配合断路信号发生器发出断路保护信号，实现在自耦变压器故障的情况下及时的切断自耦变压器，实现对自耦变压器的保护跳闸功能。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.本方案提供一种电气化铁道自耦变压器的保护测控装置，包括：
7.断路信号发生器，用于在自耦变压器故障时发出断路保护信号；
8.断路保护设备，连接在自耦变压器上，断路保护设备用于根据断路保护信号切断自耦变压器。
9.本方案工作原理：电气化铁道at供电方式下，由于传统的变压器保护系统往往不能精准地满足对自耦变压器的保护跳闸，自耦变压器的故障给整个系统带来较大的损害，本实用新型的目的在于提供一种电气化铁道自耦变压器的保护测控装置及系统，基于现有的保护测控装置进行改进，通过断路保护设备配合断路信号发生器发出断路保护信号，实现在自耦变压器故障的情况下及时的切断自耦变压器，实现对自耦变压器的保护跳闸功能。
10.进一步优化方案为，所述保护测控装置应用于at供电方式下，上行线自耦变压器和下行线自耦变压器通过断路保护设备连接在t线和f线上。
11.进一步优化方案为，所述断路保护设备由隔离开关构成，所述上行线自耦变压器通过隔离开关连接在t线和f线上，下行线自耦变压器通过隔离开关连接在t线和f线上，上
行线自耦变压器与下行线自耦变压器之间的t线和f线上还连接有隔离开关。
12.进一步优化方案为，还包括辅助断路器，所述下行线自耦变压器上与上行线自耦变压器上分别并联一个辅助断路器。当下行线自耦变压器或上行线自耦变压器发生故障时，与故障自耦变压器直接相连的隔离开关不能直接跳开，而是先跳开与故障自耦变压器紧邻的辅助断路器，当上行线自耦变压器与下行线自耦变压器之间的联络隔离开关在合位时跳开与故障自耦变压器距离较远的辅助断路器，否则与故障自耦变压器直接相连的隔离开关才跳开。
13.进一步优化方案为，所述断路保护设备由隔离开关和断路器构成，上行线自耦变压器先连接断路器，断路器再经过隔离开关连接在t线和f线上；下行线自耦变压器线连接断路器，断路器再经过隔离开关连接在t线和f线上，下行线自耦变压器与上行线自耦变压器之间的 t线和f线上还串联有断路设备。
14.进一步优化方案为，所述断路设备为一个隔离开关或一个断路器两侧分别串联一个隔离开关。
15.当下行线自耦变压器或上行线自耦变压器发生故障时，直接跳开与故障自耦变压器紧邻的断路器即可。
16.进一步优化方案为，还包括电流监测单元，所述电流监测单元包括低压启动过流监测电路和采集模块；所述采集模块用于采集自耦变压器的故障信号；低压启动过流监测电路与采集电路连接用于对故障信号进行低压过流保护判定发出断路保护信号。
17.进一步优化方案为，所述采集模块包括：
18.启动电压信号采集器用于采集启动电压u并判断u是否小于低压整定值u
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；
19.二次谐波闭锁信号采集器采集二次谐波闭锁开关是否已投入；
20.二次谐波电流整定信号器采集基波电流i1、二次谐波电流i2后判断二次谐波电流i2与基波电流i1的比值是否大于等于二次谐波含量整定值i2；
21.低压投入信号采集器采集低压启动开关是否已投入；
22.第一基波电流比较器采集基波电流后i1比较基波电流i1是否大于等于过电流保护电流整定值i
》》
；
23.综合谐波抑制信号采集器采集综合谐波抑制开关是否投入；
24.综合谐波整定比较器采集基波电流i1、二次谐波电流i2、三次谐波电流i3和五次谐波电流i5并比较计算i
1-k
res
(i2+i3+i5)≥i
》》
；
25.综合电流比较器采集基波电流、二次谐波电流、三次谐波电流和五次谐波电流并计算比较：二次谐波电流i2、三次谐波电流i3与五次谐波电流i5的和与基波电流i1的比值是否大于等于综合谐波含量整定值k
∑
；
26.第二基波电流比较器采集基波电流并比较基波电流i1是否大于等于2倍的过电流保护电流整定值i
》》
，i
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为过电流保护时限整定值。
27.进一步优化方案为，所述低压启动过流监测电路为：
28.二次谐波电流整定信号采集器和二次谐波电流整定信号器采集分别连接与非门的两个输入端；
29.启动电压信号采集器和低压投入信号采集器分别连接与a的两个输入端；
30.低压投入信号采集器连接非门a后接入或门a的第一输入端，与a的输出端接入或
门a 的第二输入端；
31.综合谐波抑制信号采集器连接非门b后接入或门b的第一输入端，综合谐波抑制信号采集器和综合谐波整定比较器分别连接与门c的两个输入端，与门c的输出端连接非门b后接入或门b的第二输入端，或门b的输出端和第一基波电流比较器分别连接与门b的两个输入端；
32.与门c的输出端和综合电流比较器分别连接与门d的两个输入端，与门d的输出端、与门b的输出端和第二基波电流比较器分别连接或门b的三个输入端；
33.或门b的输出端、或门a的输出端和与非门的输出端分别连接与门e的三个输入端，与门e的输出端连接延时器后连接至断路信号发生器。
34.过电流保护主要是为了保护外部短路引起的变压器过电流，它同时也可以做为变压器差动保护的后备保护，对于本实用新型中的变压器，由于过电流保护往往不能满足灵敏度要求，所以采用低电压启动的过电流保护。
35.本方案还提供一种电气化铁道自耦变压器保护测控系统，包括上述所述的保护测控装置。
36.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
37.本实用新型的目的在于提供一种电气化铁道自耦变压器的保护测控装置及系统，基于现有的保护测控装置进行改进，通过断路保护设备配合断路信号发生器发出断路保护信号，实现在自耦变压器故障的情况下及时的切断自耦变压器，实现对自耦变压器的保护跳闸功能。
附图说明
38.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
39.图1为电气化铁道自耦变压器的保护测控装置结构示意图；
40.图2为断路保护设备连接示意图a；
41.图3为断路保护设备连接示意图b；
42.图4为断路保护设备连接示意图c；
43.图5为低压启动过流监测电路结构示意图。
具体实施方式
44.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
45.实施例1
46.本实施例提供一种电气化铁道自耦变压器的保护测控装置，如图1所示，包括：
47.断路信号发生器，用于在自耦变压器故障时发出断路保护信号；
48.断路保护设备，连接在自耦变压器上，断路保护设备用于根据断路保护信号切断自耦变压器。
49.所述保护测控装置应用于at供电方式下，上行线自耦变压器和下行线自耦变压器
通过断路保护设备连接在t线和f线上。
50.如图2所示，所述断路保护设备由隔离开关构成，所述上行线自耦变压器通过隔离开关连接在t线和f线上，下行线自耦变压器通过隔离开关连接在t线和f线上，上行线自耦变压器与下行线自耦变压器之间的t线和f线上还连接有隔离开关。
51.当自耦变压器(以1at为例说明)发生故障时，保护装置不能直接跳隔离开关，上下行并联断路器与隔离开关的动作顺序为：
52.①
分1qf；
53.②
当联络隔离开关3qs(c14)在合位，分2qf，否则转
③
；
54.③
分1qs。
55.还包括辅助断路器，所述下行线自耦变压器上与上行线自耦变压器上分别并联一个辅助断路器。
56.图2中，上行线自耦变压器通过隔离开关1qs连接在t线和f线上；下行线自耦变压器通过隔离开关2qs连接在t线和f线上；隔离开关3qs连接在t线和f线上，并位于上行线自耦变压器和下行线自耦变压器之间。
57.所述断路保护设备由隔离开关和断路器构成，上行线自耦变压器先连接断路器，断路器再经过隔离开关连接在t线和f线上；下行线自耦变压器线连接断路器，断路器再经过隔离开关连接在t线和f线上，下行线自耦变压器与上行线自耦变压器之间的t线和f线上还串联有断路设备。
58.如图3所示，上行线自耦变压器连接断路器1qf，断路器1qf连接隔离开关1qs后连接在t线和f线上；下行线自耦变压器连接断路器2qf，断路器2qf连接隔离开关2qs后连接在t线和f线上；隔离开关3qs、断路器3qf和隔离开关4qs按顺序依次连接在t线和f线上，并位于上行线自耦变压器和下行线自耦变压器之间。
59.如图4所示，位于上行线自耦变压器和下行线自耦变压器之间的在t线和f线上连接隔离开关gk0。
60.图3和图4中，当自耦变压器(以1at为例说明)发生故障时，保护装置直接跳断路器 1qf即可。
61.所述断路设备为一个隔离开关或一个断路器两侧分别串联一个隔离开关。
62.还包括电流监测单元，所述电流监测单元包括低压启动过流监测电路和采集模块；所述采集模块用于采集自耦变压器的故障信号；低压启动过流监测电路与采集电路连接用于对故障信号进行低压过流保护判定发出断路保护信号。
63.所述采集模块包括：启动电压信号采集器、二次谐波闭锁信号采集器、二次谐波电流整定信号器、启动电压信号采集器、低压投入信号采集器、第一基波电流比较器、综合谐波抑制信号采集器、综合谐波整定比较器、综合电流比较器和第二基波电流比较器。
64.所述低压启动过流监测电路为：
65.二次谐波电流整定信号采集器和启动电压信号采集器分别连接与非门的两个输入端；
66.启动电压信号采集器和低压投入信号采集器分别连接与a的两个输入端；
67.低压投入信号采集器连接非门a后接入或门a的第一输入端，与a的输出端接入或门a 的第二输入端；
68.综合谐波抑制信号采集器连接非门b后接入或门b的第一输入端，综合谐波抑制信号采集器和综合谐波整定比较器分别连接与门c的两个输入端，与门c的输出端连接非门b后接入或门b的第二输入端，或门b的输出端和第一基波电流比较器分别连接与门b的两个输入端；
69.与门c的输出端和综合电流比较器分别连接与门d的两个输入端，与门d的输出端、与门b的输出端和第二基波电流比较器分别连接或门b的三个输入端；
70.或门b的输出端、或门a的输出端和与非门的输出端分别连接与门e的三个输入端，与门e的输出端连接延时器后连接至断路信号发生器。
71.实施例2
72.本实施例提供一种电气化铁道自耦变压器保护测控系统，包括上一实施例所述的保护测控装置。
73.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。