专利名称：一种新型的牵引变电所交流回路异常检测方法
技术领域：
本发明涉及电气化铁路牵引供电系统领域，该发明创造有效地实现了牵引变电所电流、电压回路异常检测功能。
背景技术：
随着我国《中长期铁路网规划》的实施，特别是在全球金融危机的背景下，我国又追加了2万亿元用于铁路建设，我国的铁路建设迎来了新一轮高峰，为保证供电系统的安全，在技术上要上一个大的台阶，铁路的安全运行离不开牵引供电系统的保护。而长期以来，牵引变电所保护电压、电流回路工作状态异常导致设备跳闸的情况突出，特别是27. 5KV 高压保险熔断故障引发母线断路器越级跳闸的现象较为普遍，使牵引供电的可靠性降低， 对铁路安全运输秩序造成干扰。由于牵引供电保护在检测方法上一直沿用传统模式，虽然设备发展到了综合自动化水平，但对此类越级调整问题仍不能很好解决。牵引保护进行逻辑运算的电流、电压参数是牵引变电所整个保护系统电量保护的基础数据，是准确切除变电所、接触网、部分机车设备电气故障的基本要素。因此，及时发现牵引变电所电流、电压回路工作状态的异常现象，尤其是保护回路的异常，是牵引变电所运行工作中一项重要任务。但是，从铁路牵引变电所目前的设备装备及设备技术条件看，流互回路的运行监控，仅局限于人工监视及仪表显示数据，采取人为设定越上限告警值，将实际采样电流值与定值进行比较，越上限时给出告警信号方式；对电压回路的监控，则是采取对电压值设置越限门槛值进行判断，将采样电压值和整定值比较，越限时告警的方式。由于判断方法单一， 实际运行中存在以下问题
牵引变电所的110KV和27. 5KV侧低压启动过流保护，其闭锁电压基本取自27. 5KV压互。但从27. 5KV电压回路高压保险熔断故障现象看，由于残压较高(甚至可达^KVA),无法在故障初期进行判断、处理，导致重载情况下母线断路器低压启动过流保护越级误跳闸， 直接影响行车。在实际运行中，部分牵引变电所虽然采取了双压互自动切换回路的补救方案。但由于切换继电器返回电压值低，与高压保险熔断初期残压高的原因类同，实际运用中也不能达到故障状态下自动切换的要求，导致越级跳闸隐患不能消除。本问题在全国范围内的牵引变电所均长期存在，严重干扰了铁路运输秩序。由于110KV、27. 5KV电流保护回路均无告警设置，当回路出现异常时，无法及时确认。实际运行中值班员仅通过仪表显示电流值或流互发出啸叫声对电流回路异常进行判断，判断方法较为主观，准确性较差；另有部分综自化牵引变电所对110KV侧三相电流增设了 “CT回路异常告警”信号，判断依据为当任一相中有差流，但某一相仅有一侧电流突变且电流减少至原先的二分之一以下时判为CT断线。但对于电流回路的断线开路、接触不良导致严重发热等故障，还是没有科学而准确的检测途径，设备监控手段弱化，导致失控。因牵引负荷随机车移动而变化，稳定性差，仅仅通过仪表显示和人为观察来判断电流异常，其准确率极为低下。实际运行中，当故障现象发展到音响异常时，实际回路中的大电流状态维持已达一定时间，可能导致流互开路后的高电压烧损一、二次电气设备故障， 潜在保护误动、拒动的危险。由此，从目前牵引变电所的监测手段看，实际运行中对电压回路高压保险熔断、接触不良和电流回路常见的断线、接触不良等故障的监控极端薄弱，严重干扰铁路运输秩序。 因此，为从根本上解决此类问题，确保牵引供电设备安全可靠。针对牵引变电所而专门开发的一种更简洁、高效的电流、电压回路异常监测技术势在必行。
发明内容
为了概括本发明的目的，在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。针对现有技术中存在的问题，为了弥补牵引变电所电流、电压回路异常现有监测技术的不足，本发明公开了一种基于视在功率的交流回路异常实现方案。基础判断思路牵引变电所运行过程中，电压、电流两个参量既相互关联又相互影响。如馈线电流、电压线路空载时，额定空载电压为27. 5KV，电流为“0”。随着电流的增大，电压趋于降低，两者互相关联。但是，其变化比率因供电系统容量不同而存在较大差异。 以昆明铁路局管内牵引变电所为例，对850A 900A范围内的负荷电流，电压变化范围涵盖了 19. 03 沈.83KV。由此看出，由于数据的离散性，单独考虑电流变化了多少、电压变化了多少，判断必将出现偏差。因此，必须从两者的关联性角度进行考虑。而直接由两者关联而成，且不受其它额外参数干扰的电量就只有视在功率S。所以，基于视在功率角度，申请人考虑对电压、电流回路的工作状态进行监测。从电学上进一步思考牵引供电设备的运行特点，功率的传递和消耗(包括有功、无功部份)是其最主要特征。对牵引变电所的核心设备一一主变压器而言，其最基本的电学原理是功率传递(除铁芯涡流、铜损等极少部份损失外)，即110KV侧的视在功率近似等于 27. 5KV侧的视在功率。所以，利用这一特点，将回路电压、电流联系起来考虑，计算公式如下
SllO 义 S27. 5
而现有综自保护往往通过基于傅式算法的功率测量原理计算实时数据P、Qo这样，通过P、Q可方便的实现S的计算
权利要求
1.一种牵引变电所交流回路异常检测方法，包括以下步骤步骤一、监测变压器高压侧各项电压、电流，以及计算主变高压侧视在功率、主变低压侧视在功率；步骤二、基于视在功率基础上，对电压、电流回路的工作状态做出判断 当有负载电流的情况下，若主变高压侧视在功率近似等于主变低压侧视在功率，则变压器高低压测电流、电压回路均正常；否则，视为有问题出现，可预告警；当有负载电流的情况下，若主变高压侧视在功率小于主变低压侧视在功率，则变压器高压测电流、电压回路出现异常；当有负载电流的情况下，若主变高压侧视在功率大于主变低压侧视在功率，则变压器低压测电流、电压回路出现异常；当空载情况下，可对电压回路的异常直接进行判断，但对电流回路则不作判断。
2.根据权利要求1所述的牵引变电所交流回路异常检测方法，其特征在于步骤一中，监测变压器高压侧各项电压UA、UB、UC和变压器高压侧各项电流IA、IB、IC， 变压器低压侧各项电压Ua、Ub和变压器低压侧各项电流la、Ib,以及计算主变高压侧视在功率SG、主变低压侧视在功率SL。
3.根据权利要求2所述的牵引变电所交流回路异常检测方法，其特征在于 步骤二中，子步骤a 若SG SL状态下，判断Ua、Ub和la、Ib 步骤a-Ι，两相空载1a = Ib = 0，循环监测数据，若fe或证小于低压侧空载异常电压定值，则对应报a或b相电压回路异常告警，置异常标志； 步骤a-2，若Ia乒OUb乒0，a、b相回路均置正常标记； 步骤a_3，若la、Ib 一相有流、一相无流，则有流相正常，无流相监测电压； 子步骤b 若SG<SL状态下，判断UA、UB、UC 步骤b-Ι，若三相电压正常，则高压侧电流回路异常告警； 步骤b-2，若三相电压有异常低的，则高压侧电压回路异常告警； 子步骤c 若SG> SL状态下步骤c-1，两相空载若Ua或Ub小于低压侧空载异常电压定值，则对应报a或b相电压回路异常告警，置异常标志；步骤c-2，若la、Ib 一相有流、一相无流，则无流相检测电压； 步骤c-3，若Ia ^ O.Ib^ 0，低压侧高压保险熔断告警，监测两相电流。
4.根据权利要求3所述的牵引变电所交流回路异常检测方法，其特征在于步骤a-Ι中，对标志异常相，闭锁对应母线断路器出口，同时对该相启动一套过流保护，若检测到电流大于馈线过流保护整定值，则延时出口跳闸；步骤a-3中，若电压大于低压侧空载异常电压定值，则正常，否则，清正常标志；对标志异常相，闭锁对应母线断路器出口，同时对该相启动一套过流保护，若检测到电流大于馈线过流保护整定值，则延时出口跳闸。
5.根据权利要求3所述的牵引变电所交流回路异常检测方法，其特征在于步骤c-1中，对标志异常相，闭锁对应母线断路器出口，同时对该相启动一套过流保护，若检测到电流大于馈线过流保护整定值，则延时出口跳闸；步骤c-2中，若电压大于^KV则正常，否则，清正常标；若无流相正常，则有流相清正常标志，该相电压回路异常告警，闭锁对应母线断路器出口，同时对该相启动一套过流保护， 若检测到电流大于馈线过流保护整定值，则延时出口跳闸；步骤c-3中，任何一相大于低压启动过流整定值，闭锁对应母线断路器出口 ；同时，同时对该相启动一套过流保护，若检测到电流大于馈线过流保护整定值，则延时出口跳闸。
全文摘要
本发明公开了一种新型的牵引变电所交流回路异常检测方法，利用电学视在功率守恒原理，切实、可靠地解决了现有牵引设备电压、电流回路异常检测技术的不足问题，主要包含了空载判电压异常情况及有载判视在功率S异常情况，是一种简单、方便、适用性强交流回路异常检测方法，有效解决了牵引供电系统目前影响最大的高压保险熔断引发越级跳闸问题，确保了牵引供电设备安全可靠。在目前电气化铁路里程日益增多的背景下，本发明必将创造良好的经济效益。
文档编号G01R31/02GK102393496SQ20111029879
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者刘苹, 包素丽, 曲伟, 殷少鹏 申请人:南京国电南自轨道交通工程有限公司