一种地面过分相故障处理方法及系统与流程

本发明主要涉及列车过分相技术领域，特指一种地面过分相故障处理方法及系统。

背景技术：

我国电气化铁路牵引供电系统采用27.5kv单相供电方式，牵引变电所将电力系统提供的110kv或220kv三相电转换成27.5kv的单相交流电，给牵引供电网。但是单相供电容易在电网中产生负序电流，而负序电流对电网中的设备、输电线路、继电保护等产生很大影响。为平衡电力系统的a、b、c三相电流，牵引变电所对接触网实行换相轮流供电方式。为防止相间短路，接触网各相间要采用绝缘物分割，称为“电分相”。因此，在变电所出口处及两牵引变电所之间（供电臂末端），必须设置电分相装置。现有国内交流电气化铁路上，一般每隔20～30km会设置一个电分相区。

根据机车在经过分相区时机车的主断路器是否断开，主要分为断电过分相和带电过分相两大类。

一、断电过分相即机车通过电分相区时机车断路器断开，机车与分相区无电接触。而断电过分相可以分为司机手动操作过分相和车载自动过分相两种。

司机手动过分相，是自动过分相设备失效后的保障措施，因此在铁路运输中一直沿用至今。车载自动过分相优点：减轻了司机的劳动强度，避免了因司机误操作带来的危害，适应多弓列车；国内技术成熟，在国内多个线路已有应用。

断电过分相的不足之处：存在列车降牵引、速度损失大，特别是在在大坡道低速行驶时，因过分相断电和合闸相距时间较长，机车速度损失大、牵引力丢失严重；不能避免过电压冲击；随着我国高速铁路和重载铁路的发展，断电过分相的方式越来越不能满足高速铁路和重载铁路的需求。

二、带电自动过分相：带电过分相方式有柱上式自动过分相和地面装置自动过分相两种方式。

a、柱上自动过分相的工作原理是将真空开关和线包控制系统安装在接触网分相绝缘器附近的支柱平台上，电力机车接近分相绝缘器时，通过磁控线包控制真空开关分、合闸操作，缩短电力机车过分相的距离和断电时间，司机可以不操纵机车使其惰性运行驶过分相绝缘器。该方案的设备体积小，可以安装在接触网的支柱上。缺点是：过电压冲击和涌流大，容易造成机车主断路器跳闸。真空开关带负荷分断，需要经常维护。该方案运行的可靠性与机车通过分相区的速度有关，该方案难以适应临时限速和一度停车等特殊情况，难以适应多弓列车，因多弓列车过分相会造成真空开关多次动作。柱上自动过分相装置以瑞士af公司为代表。福州铁路分局鹰厦段永安机务段管区、京郑铁路都曾引进过瑞士公司的设备，但都不是很成功。在试验运行过程中出现了拉弧、烧弓、线路跳闸等现象。

b、地面自动过分相工作原理是通过安装在地面的装备给中性段供电，列车运行在中性区时由地面装置完成供电臂切换，列车不需要任何操作。该装置换相时间短，列车速度损失小，地面过分相方式主要以日本为代表，国内西安铁路局科研所也长期致力于此研究和试验。

地面自动过分相原理：如图1所示，接触网分相处设置中性区，中性区与供电臂之间用分相绝缘器1jy、2jy绝缘，两个换相开关k1、k2分别跨接在1jy、2jy上，中性区供电由两个换相开关完成切换。在列车行驶路线上安装四个列车位置传感器g1～g4。没有列车经过的时候中性区无电，当传感器g1检测列车到达时，机械开关k1闭合，a臂给中性区供电；当列车进入中性区到达g2时，机械开关k1断开，中性区断电，列车惰性；当列车到达g3时，机械开关k2闭合，b臂给中性区供电；当列车运行至g4时，列车进入b臂供电区域，机械开关k1断开，中性区断电，等待下次列车进入，一次循环往复。该方案列车断电时间小，约0.1s～0.15s，无需司机操作，无需断开车载断路器，该方案对于多坡山区重载铁路解决坡停和速度损失问题具有重要意义。

目前地面过分相装置常见的故障有多种，如计轴传感器失灵、过分相装置的切换开关误触发等，这些情况下如果不进行故障隔离，而且如果列车并不能察觉这一故障，列车继续通过电分相可能出现带电闯分相情况，给车载电气设备带来严重冲击，可能烧毁车载设备，并且闯分相过程中可能出现拉弧，此时由于分相区两端供电臂不同相，属于异相短路情况，这给牵引变电所的电气设备带来损害，变电所的继电保护装置如配合不当可能造成停电范围扩大，影响非故障线路的正常运行。

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，本发明提供一种安全可靠性高的地面过分相故障处理方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种地面过分相故障处理方法，包括以下步骤：

s01、在列车运行过程中，实时检测地面过分相装置的故障；

s02、当检测所述地面过分相装置产生故障时，断开故障地面过分相装置与变电所之间的连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤s02中，通过断开变电所馈线断路器以断开故障地面过分相装置与变电所之间的连接。

在步骤s02中，当上下行供电线路末端并联供电时，在断开故障地面过分相装置与变电所之间的连接时，同时断开上下行供电线路的并联连接完成上下行供电线路的分离以缩小故障范围。

通过断开分区所馈线并联断路器以断开上下行供电线路的并联连接。

在步骤s01中，所述地面过分相装置的故障包括以下的一种或多种：位置传感器中一个或多个失灵；主切换开关中一个或多个误触发或不能正常分合；控制与保护系统故障。

本发明还公开了一种地面过分相故障处理系统，包括：

故障检测模块，用于在在列车运行过程中实时检测地面过分相装置的故障；以及

故障处理模块，用于当检测所述地面过分相装置产生故障时，断开故障地面过分相装置与变电所之间的连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述故障检测模块为地面过分相装置的自检装置。

所述故障处理模块包括远动单元和变电所馈线断路器；所述远动单元分别与故障检测模块和变电所馈线断路器相连，用于在故障检测模块检测地面过分相装置故障时控制变电所馈线断路器断开。

所述故障处理模块还包括分区所馈线并联断路器，所述远动单元与所述分区所馈线并联断路器相连，用于在故障检测模块检测地面过分相装置故障时控制分区所馈线并联断路器断开。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的地面过分相故障处理方法，完全避免了过分相装置故障情况下，列车未察觉地面过分相故障而带电闯分相和分相区拉弧造成异相短路情况发生，对保护列车车载设备和变电所电气设备具有重要意义，同时故障地面过分相装置进行了隔离，避免故障线路对非故障线路的影响，缩小故障范围，保障非故障线路的正常运行。本发明的地面过分相故障处理系统同样具有如上方法所述的优点，而且结构简单、大多借助于目前过分相装置中的自检信号以及现有的断路器开关，成本低。

附图说明

图1为现有技术中地面过分相原理图。

图2为本发明中地面过分相装置的具体应用实施例图。

图3为本发明的故障处理系统的具体应用实施例图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图2和图3所示，本发明中的牵引供电网，包括上行和下行供电线路，上行供电线路和下行供电线路均设置有地面过分相装置（结构相同），其中变电所与上行供电线路之间设有变电所馈线断路器qf11和qf13；变电所与下行供电线路之间设有变电所馈线断路qf12和qf14，另外上行供电线路与下行供电线路之间设有分区所馈线并联断路器qf15和qf16，其中地面过分相装置的结构以及具体过分相方法同现有技术，如图3所示，其中列车行驶路线上安装三个列车位置传感器cg1～cg3，用于检测列车位置，其中pt1、pt2、pt3为电压互感器，ta1、ta2、ta3为电流互感器，qf1、qf2为支路断路器，qs1、qs2、qs3为隔离开关，jy1、jy2为分相绝缘器，开关1#和开关2#为主切换开关，具体结构以及过分相方法同现有技术，在此不再赘述。

如图2和图3所示，本实施例的地面过分相故障处理方法，包括以下步骤：

s01、在列车运行过程中，实时检测地面过分相装置的故障；

s02、当检测地面过分相装置产生故障时，断开故障地面过分相装置与变电所之间的连接。

本发明的地面过分相故障处理方法，实时对地面过分相装置的故障进行检测，在故障产生时，及时断开故障线路与其它非故障线路，实现隔离，缩小故障范围，保障非故障线路的正常运行。

本实施例中，在步骤s02中，通过断开变电所馈线断路器以断开故障地面过分相装置与变电所之间的连接。如图2所示，当上行供电线路中的地面过分相装置故障时，断开变电所馈线断路器qf11和qf13；如下行供电线路中的地面过分相装置故障时，断开变电所馈线断路器qf12和qf14。

本实施例中，在步骤s02中，当上下行供电线路末端并联供电时，在断开故障地面过分相装置与变电所之间的连接时，同时断开上下行供电线路的并联连接完成上下行供电线路的分离。具体地，通过断开分区所馈线并联断路器（图2中的qf15和qf16）以断开上下行供电线路的并联连接，避免上下行供电线路的相互影响。

本实施例中，在步骤s01中，地面过分相装置的故障包括以下的一种或多种：位置传感器cg1～cg3中一个或多个失灵；主切换开关1#和2#中一个或多个误触发或不能正常分合；控制与保护系统故障。

如图2和图3所示，本发明还公开了一种地面过分相故障处理系统，包括：

故障检测模块，用于在在列车运行过程中实时检测地面过分相装置的故障；以及

故障处理模块，用于当检测地面过分相装置产生故障时，断开故障地面过分相装置与变电所之间的连接。

本实施例中，故障检测模块为地面过分相装置的自检装置，如列车位置传感器cg1～cg3中的自检模块（如生命周期信号检测等等）；如主切换开关1#和2#中的辅助触点等，通过过分相装置中自带的检测信号实现故障检测，极大的节省系统成本；当然，也可以配合其它外加的辅助检测装置实现对位置传感器或主切换开关的故障检测。

如图3所示，本实施例中，故障处理模块包括远动单元和变电所馈线断路器；远动单元分别与故障检测模块和变电所馈线断路器相连，用于在故障检测模块检测地面过分相装置故障时控制变电所馈线断路器断开；另外故障处理模块还包括分区所馈线并联断路器，远动单元与分区所馈线并联断路器相连，用于在故障检测模块检测地面过分相装置故障时控制分区所馈线并联断路器断开。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。