基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，包括接触网转换区子系统、控制单元子系统和远程监控子系统，控制单元子系统的信号输入端接有列车识别子系统，控制单元子系统的信号输出端接有操作执行子系统，接触网转换区子系统为中性段长度可调整的接触网绝缘电分相锚段关节，操作执行子系统包括行车标识和分相所全备用主接线，机车内设置有车载兼容子系统，车载兼容子系统包括机车控制电路和电压识别监控单元，所述分相所全备用主接线包括第一电力电子开关电路和第二电力电子开关电路。本实用新型采用电力电子开关实现列车地面控制自动过分相，具备多台机车、重载组合列车和动车组的牵引运用，保护机车运行安全平稳，实用性强。
【专利说明】
基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统
技术领域
[0001]本实用新型属于地面控制自动过分相技术领域，具体涉及一种基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统。
【背景技术】
[0002]电气化铁道接触网采用单相供电方式，为了使列车运行平稳、高速，现有的电气化铁道牵引供电系统多采用带中性段的接触网绝缘电分相锚段关节形式，且大多数的地面控制自动过分相系统依然采用单一的真空开关切换方式，实现电力机车系统自动过分相。随着铁路全面提速，发车密度增加，在同一条铁路上运行的机车数量增加，真空开关的机械开关次数和触点寿命成为新的主要问题，甚至是主要故障来源，过分相的故障极易导致机车带电闯分相、烧毁接触网以及机车滞留中性无电区段急需救援的事故，且单纯七跨结构的接触网绝缘电分相锚段关节形式已经不能满足多台机车牵引的模式，因此，现如今缺少一种抗干扰性强、过分相准确性高的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，利用电力电子开关过零关断，可以消除分闸时的截断过电压，且电力电子开关导通相角可控，可以很好地抑制合闸瞬间冲击，采用电力电子开关替代传统真空负荷开关作为系统投切主用开关，切换瞬间干扰小；另外，采用可调节中性段长度的接触网绝缘电分相锚段关节设计，实现多台机车牵引，满足重载联挂列车或动车组安全自动过分相的需求，电力机车通过电压识别监控单元，实施自动过分相的保护闭锁，保证了电力机车的运行平稳安全。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其设计新颖合理，采用电力电子开关实现电力机车地面控制自动过分相操作，具备多台电力机车牵引功能，保护机车运行安全平稳，实用性强，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:包括接触网转换区子系统、控制单元子系统和设置在电力调度所内且与控制单元子系统进行远程通信的远程监控子系统，控制单元子系统的信号输入端接有用于识别机车位置信息的列车识别子系统，控制单元子系统的信号输出端接有操作执行子系统，接触网转换区子系统为中性段长度可调整的接触网绝缘电分相锚段关节;所述操作执行子系统包括行车标识和用于转换所述接触网绝缘电分相锚段关节两相电源的分相所全备用主接线，分相所全备用主接线和控制单元子系统均设置在分相所内，机车内设置有车载兼容子系统，车载兼容子系统包括机车控制电路和与机车控制电路相接用于识别所述接触网绝缘电分相锚段关节电压变化的电压识别监控单元，所述分相所全备用主接线包括用于控制A相电源与中性段的投入或切断的第一电力电子开关电路和用于控制中性段与B相电源的投入或切断的第二电力电子开关电路，所述第一电力电子开关电路和所述第二电力电子开关电路串联连接。
[0005]上述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述列车识别子系统包括多个沿铁道延伸方向布设在铁道一侧的位置传感器，多个所述位置传感器均通过光缆或电缆与控制单元子系统连接。
[0006]上述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述接触网绝缘电分相锚段关节为双断口接触网绝缘电分相锚段关节，所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节包括第一断口 JYl和第二断口 JY2，所述第一电力电子开关电路并联连接在第一断口 JYl上，所述第二电力电子开关电路并联连接在第二断口 JY2上。
[0007]上述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节为七跨式接触网绝缘电分相锚段关节或七跨加四跨式接触网绝缘电分相锚段关节。
[0008]上述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述第一电力电子开关电路包括电力电子开关CTl和与电力电子开关CTl并联的真空开关ZKl，并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的一端经隔离开关GKl与接触网A相电源供电臂连接，并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的另一端与真空开关ZK2的一端连接;所述第二电力电子开关电路包括电力电子开关CT2和与电力电子开关CT2并联的真空开关ZK4，并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ZK4的一端经隔离开关GK2与接触网B相电源供电臂连接，并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ZK4的另一端经真空开关ZK3与真空开关ZK2的另一端连接;真空开关ZK2与真空开关ZK3的连接端经隔离开关GK3与中性段连接。
[0009]上述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述第一电力电子开关电路还包括电压互感器YHl，电压互感器YHl经保险丝FUl与并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的一端连接;所述第二电力电子开关电路还包括电压互感器YH2，电压互感器YH2经保险丝FU2与并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ZK4的一端连接。
[0010]上述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述电力电子开关CTl和电力电子开关CT2均包括大功率半控型电力电子开关器件或大功率全控型电力电子开关器件。
[0011]上述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述行车标识包括LED光源的光电标识，所述光电标识与控制单元子系统连接。
[0012]上述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述电压识别监控单元通过机车的受电弓与所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节滑动连接。
[0013]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0014]1、本实用新型通过设置控制单元子系、远程监控子系统和车载兼容子系统，可在电力调度所内监控查看供电运行状态，安全可靠，功能完备，便于推广使用。
[0015]2、本实用新型分相所全备用主接线采用两个结构完全对称的电力电子开关电路实现电力机车以及动车组自动过分相，电力电子开关米用大功率全控型电力电子器件，可避免传统真空开关分合闸时产生的瞬间冲击，控制简单，使用寿命长。
[0016]3、本实用新型机车内的电压识别监控单元，识别受电弓采集电力机车过分相时产生的电压参数变化，机车控制电路对机车进行自身闭锁保护及时闭锁机车电气回路，避免电气短路故障，保证机车过分相时运行安全平稳。
[0017]4、本实用新型设计新颖合理，采用七跨加四跨式接触网绝缘电分相锚段关节，可根据实际单机牵引、动车组单列、两列联挂、重载组合列车等牵引方式灵活设置中性段长度，满足长分相设置需求，实用性强，便于推广使用。
[0018]综上所述，本实用新型设计新颖合理，采用电力电子开关实现列车地面控制自动过分相操作，具备多台机车牵引功能，保护机车运行安全平稳，实用性强，便于推广使用。
[0019]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0021]图2为本实用新型列车识别子系统、操作执行子系统和机车的【具体实施方式】结构示意图。
[0022]图3为本实用新型实施例1的结构连接示意图。
[0023]图4为本实用新型实施例2的结构连接示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]I 一列车识别子系统；2—控制单元子系统；3—操作执行子系统；
[0026]3-1—分相所全备用主接线； 3-2—行车标识；
[0027]4—远程监控子系统；5—接触网转换区子系统；
[0028]5-1一中性段；6—车载兼容子系统；6_1—机车控制电路；
[0029]6-2—电压识别监控单元；7—机车。
【具体实施方式】
[0030]实施例1
[0031]如图1、图2和图3所示，本实用新型包括接触网转换区子系统5、控制单元子系统2和设置在电力调度所内且与控制单元子系统2进行远程通信的远程监控子系统4，控制单元子系统2的信号输入端接有用于识别机车7位置信息的列车识别子系统1，控制单元子系统2的信号输出端接有操作执行子系统3，接触网转换区子系统5为中性段5-1长度可调整的接触网绝缘电分相锚段关节;所述操作执行子系统3包括行车标识3-2和用于转换所述接触网绝缘电分相锚段关节两相电源的分相所全备用主接线3-1，分相所全备用主接线3-1和控制单兀子系统2均设置在分相所内，机车7内设置有车载兼容子系统6，车载兼容子系统6包括机车控制电路6-1和与机车控制电路6-1相接用于识别所述接触网绝缘电分相锚段关节电压变化的电压识别监控单元6-2，所述分相所全备用主接线3-1包括用于控制A相电源与中性段5-1的投入或切断的第一电力电子开关电路和用于控制中性段5-1与B相电源的投入或切断的第二电力电子开关电路，所述第一电力电子开关电路和所述第二电力电子开关电路串联连接。
[0032]如图2所示，本实施例中，所述列车识别子系统I包括多个沿铁道延伸方向布设在铁道一侧的位置传感器，多个所述位置传感器均通过电缆与控制单元子系统2连接，所述行车标识3-2包括LED光源的光电标识，所述光电标识与控制单元子系统2连接。
[0033]实际安装使用中，沿铁道延伸方向设置位置传感器CGl、位置传感器CG2和位置传感器CG3识别列车的位置并将各自采集的位置信息通过光缆或电缆连接至控制单元子系统2，在该接触网绝缘电分相锚段关节的两端分别设置有行车标识3-2，出现异常情况时，控制单元子系统2可通过控制行车标识3-2发出光电信息，提醒司机注意安全。
[0034]如图2所示，本实施例中，所述接触网绝缘电分相锚段关节为双断口接触网绝缘电分相锚段关节，所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节包括第一断口 JYl和第二断口 JY2，所述第一电力电子开关电路并联连接在第一断口 JYl上，所述第二电力电子开关电路并联连接在第二断口 JY2上。
[0035]如图2所示，本实施例中，所述第一电力电子开关电路包括电力电子开关CTl和与电力电子开关CTl并联的真空开关ZKl，并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的一端经隔离开关GKl与接触网A相电源供电臂连接，并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的另一端与真空开关ZK2的一端连接;所述第二电力电子开关电路包括电力电子开关CT2和与电力电子开关CT2并联的真空开关ZK4，并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ZK4的一端经隔离开关GK2与接触网B相电源供电臂连接，并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ZK4的另一端经真空开关ZK3与真空开关ZK2的另一端连接;真空开关ZK2与真空开关ZK3的连接端经隔离开关GK3与中性段5-1连接。
[0036]如图2所示，本实施例中，所述第一电力电子开关电路还包括电压互感器YHl，电压互感器YHl经保险丝FUl与并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的一端连接;所述第二电力电子开关电路还包括电压互感器YH2，电压互感器YH2经保险丝FU2与并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ZK4的一端连接。
[0037]本实施例中，所述电力电子开关CTl和电力电子开关CT2均包括大功率半控型电力电子开关器件或大功率全控型电力电子开关器件。
[0038]本实施例中，所述电压识别监控单元6-2通过机车7的受电弓与所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节滑动连接，通过机车控制电路6-1及时闭锁机车7的电气回路，避免造成电气短路故障，保证机车7过分相时运行安全平稳。
[0039]如图3所示，本实施例中，所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节采用七跨式接触网绝缘电分相锚段关节。
[0040]实际操作使用中，当采用单机牵引时，机车7由第一断口JYl向第二断口 JY2方向运行时，机车7的受电弓从接触网A相电源供电臂滑向第一断口 JYl时，真空开关ZK2和真空开关ZK3处于合闸状态，位置传感器CGl采集机车7位置信息送入到控制单元子系统2中，控制单元子系统2通过触发电力电子开关CTl使其导通，同时真空开关ZKl作为电力电子开关CTl的备用开关，真空开关ZK2和真空开关ZK3处于合闸状态，此时中性段5-1带A相电，机车7由接触网A相电源供电；当机车7驶过位置传感器CG2位置处，位置传感器CG2将机车7位置信息传输至控制单兀子系统2，控制单兀子系统2关断电力电子开关CTl或真空开关ZK2的同时触发电力电子开关CT2使其导通，完成电源切换，此时中性段5-1带B相电，真空开关ZK4可作为电力电子开关CT2的备用开关，机车7由接触网B相电源供电，位置传感器CG3检测到机车7驶过中性段5-1后，控制单兀子系统2使电力电子开关CT2或真空开关ZK3处与分闸状态，关断B相电源恢复中性段5-1为无电状态；由于七跨式接触网绝缘锚段关节电分相上的分相所全备用主接线3-1采用两个结构完全对称的电力电子开关电路，因此，当机车7由第二断口 JY2向第一断口 Jn方向运行时，工作过程与上述过程相反。
[0041 ] 实施例2
[0042]如图4所示，实际安装使用中，锚段关节中的跨距可在35米至55米选择，当采用动车组或重载联挂牵引运行方式时，动车组或重载联挂多机牵引列车长达400米至1200多米，七跨式接触网绝缘电分相锚段关节的中性段5-1长度不能满足动车组或重载联挂多机牵引的需求，本实施例中，所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节采用七跨加四跨式接触网绝缘电分相锚段关节，实现长分相设计，七跨加四跨式接触网绝缘电分相锚段关节的中性段5-1长度可根据实际需求设置，设置灵活多变，其他列车控制操作过程均与实施例1相同。
[0043]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:包括接触网转换区子系统(5)、控制单元子系统(2)和设置在电力调度所内且与控制单元子系统(2)进行远程通信的远程监控子系统(4)，控制单元子系统(2)的信号输入端接有用于识别机车(7)位置信息的列车识别子系统(I )，控制单兀子系统(2)的信号输出端接有操作执行子系统(3 )，接触网转换区子系统(5)为中性段(5-1)长度可调整的接触网绝缘电分相锚段关节;所述操作执行子系统(3)包括行车标识(3-2)和用于转换所述接触网绝缘电分相锚段关节两相电源的分相所全备用主接线(3-1)，分相所全备用主接线(3-1)和控制单元子系统(2)均设置在分相所内，机车(7)内设置有车载兼容子系统(6)，车载兼容子系统(6)包括机车控制电路(6-1)和与机车控制电路(6-1)相接用于识别所述接触网绝缘电分相锚段关节电压变化的电压识别监控单元(6-2)，所述分相所全备用主接线(3-1)包括用于控φ?」Α相电源与中性段(5-1)的投入或切断的第一电力电子开关电路和用于控制中性段(5-1)与B相电源的投入或切断的第二电力电子开关电路，所述第一电力电子开关电路和所述第二电力电子开关电路串联连接。2.按照权利要求1所述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述列车识别子系统(I)包括多个沿铁道延伸方向布设在铁道一侧的位置传感器，多个所述位置传感器均通过光缆或电缆与控制单元子系统(2)连接。3.按照权利要求1所述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述接触网绝缘电分相锚段关节为双断口接触网绝缘电分相锚段关节，所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节包括第一断口 Jn和第二断口 JY2，所述第一电力电子开关电路并联连接在第一断口 JYl上，所述第二电力电子开关电路并联连接在第二断口 JY2上。4.按照权利要求3所述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节为七跨式接触网绝缘电分相锚段关节或七跨加四跨式接触网绝缘电分相锚段关节。5.按照权利要求3所述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述第一电力电子开关电路包括电力电子开关CTl和与电力电子开关CTl并联的真空开关ZKl，并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的一端经隔离开关GKl与接触网A相电源供电臂连接，并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的另一端与真空开关ΖΚ2的一端连接;所述第二电力电子开关电路包括电力电子开关CT2和与电力电子开关CT2并联的真空开关ΖΚ4，并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ΖΚ4的一端经隔离开关GK2与接触网B相电源供电臂连接，并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ΖΚ4的另一端经真空开关ΖΚ3与真空开关ΖΚ2的另一端连接;真空开关ΖΚ2与真空开关ΖΚ3的连接端经隔离开关GK3与中性段(5-1)连接。6.按照权利要求5所述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述第一电力电子开关电路还包括电压互感器YHl，电压互感器YHl经保险丝FUl与并联连接的电力电子开关CTl和真空开关ZKl的一端连接;所述第二电力电子开关电路还包括电压互感器ΥΗ2，电压互感器ΥΗ2经保险丝FU2与并联连接的电力电子开关CT2和真空开关ΖΚ4的一端连接。7.按照权利要求6所述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述电力电子开关CTl和电力电子开关CT2均包括大功率半控型电力电子开关器件或大功率全控型电力电子开关器件。8.按照权利要求1所述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述行车标识(3-2)包括LED光源的光电标识，所述光电标识与控制单元子系统(2)连接。9.按照权利要求3所述的基于电力电子开关的地面控制自动过分相系统，其特征在于:所述电压识别监控单元(6-2)通过机车(7)的受电弓与所述双断口接触网绝缘电分相锚段关节滑动连接。
【文档编号】B60M3/04GK205601650SQ201620359710
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】谢冰, 罗文骥, 朱建凯, 骆胜西, 普建刚, 张敏, 王显
【申请人】西安铁路科学技术研究发展有限责任公司