一种轨道交通整流机组的功率差动保护装置的制作方法

1.本实用新型属于轨道交通整流机组保护领域，特别涉及一种轨道交通整流机组的功率差动保护装置。


背景技术：

2.基于在节能环保、便捷出行以及推动城市经济生活发展的优势，城市轨道交通在越来越多的城市迅猛发展，为满足日益增长的乘客运输需求，列车载客量以及列车发车密度也与日俱增。同时对变电所整流机组供电的可靠性以及持续性也提出了更高的要求。城市轨道交通整流机组通常由整流变压器和整流器组成。现阶段城市轨道交通中压馈线保护装置为整流机组提供了一定程度的保护，要么牺牲了一定的保护速动性，要么增加了维护工作量，因此并不完善。
3.现有城市轨道交通直流供电系统，主要依靠中压馈线保护装置及断路器来为整流机组提供主要保护，但其存在如下三点不足：1、中压馈线速断保护只能保护到整流变压器一次侧，无法保护到整流器二次侧；2、中压馈线过电流保护虽然可以保护到整流变压器二次侧，但有约300ms的延时，不利于快速切除故障；3、中压馈线速断和过电流保护均无法保护到整流器，整流器的主要保护依然需依靠其内部快速熔断器，熔断器熔断后的更换工作则大大增加维护工作量。即使某些少数工程整流变压器采用电流差动保护，但由于整流变压器属于特种变压器，存在多绕组以及移相换算等特殊点，使传统的变压器电流差动保护装置的接线过于复杂很难适用于整流变压器，况且由于整流变压器额定容量通常不超过5mva，国家标准亦不推荐采用变压器电流差动保护。此外，变压器电流差动保护仍无法覆盖到整流器保护。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种轨道交通整流机组的功率差动保护装置，通过测量整流机组输入侧的功率与整流机组输出侧的功率，两者进行对比，显著提高了整流机组保护的灵敏度，增加了保护的可靠性、降低运营维护成本。
5.本实用新型采用的技术方案是：一种轨道交通整流机组的功率差动保护装置，包括功率差动保护测控单元、直流分流器、直流电流变送器和直流电压变送器，直流分流器与整流机组输出侧正极母排连接，直流电流变送器的输入端与所述直流分流器连接，所述直流电流变送器的输出端与功率差动保护测控单元连接，直流电压变送器的输入端分别与整流机组输出侧的正极母排、负极母排连接，所述直流电压变送器的输出端与所述功率差动保护测控单元连接，所述功率差动保护测控单元的输入端分别与中压开关柜母线电压互感器、中压馈线电流互感器连接，所述功率差动保护测控单元的输出端分别与中压馈线断路器的跳闸回路、直流进线断路器的跳闸回路连接。
6.进一步的，所述直流分流器接在整流机组输出侧正极母排与正极电缆之间。
7.进一步的，所述功率差动保护测控单元包括cpu模块、存储器、输入模块、输出模块
和电源模块，所述cpu模块分别与所述存储器、输入模块、输出模块和电源模块连接。
8.进一步的，所述输出模块与报警装置连接。
9.进一步的，所述功率差动保护测控单元还包括外部接口，所述cpu模块与外部接口连接，所述外部接口与lcd、pscada连接。
10.工作原理：正常情况下整流机组输入功率p
in
为整流机组输出功率p
out
与整流机组自身损耗之和，可用整流机组整体转换效率η来衡量，即p
out
=p
in
*η，η通常不小于96%；当整流机组发生故障时，整流机组的输出功率将大大小于输入功率，即p
out
＜p
in
*η。通过比较整流机组的输入功率与输出功率之差来判断整流机组是否发生故障，功率差动保护装置一旦检测到整流机组输入功率与输出功率超过整定值，则保护动作，无需认为设置延时，能快速切除故障，从而实现了高度的保护灵敏性和速动性。
11.与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：
12.1.本实用新型在优化整流机组保护配置，彻底解决现有中压馈线保护存在无法快速保护整流变压器二次侧故障且无法保护整流器的问题，极大降低整流机组故障无法快速切除而造成设备损坏、电气火灾以及人身伤害等安全事故。
13.2.本实用新型在满足轨道交通直流供电线路过电流保护功能前提下，增加线路末端低电压判断逻辑，极大增加保护的可靠性，灵敏性和速动性。
14.3.本实用新型大大提高了中压馈线的保护范围，也减轻了运营维护工作量，提高整流机组保护的可靠性。
15.4.本实用新型覆盖了整流机组，减少了熔断器保护动作的次数，大大减轻了运营维护工作量。
16.5.本实用新型对土建房屋等设施不产生任何影响，且所用元器件、零部件均为标准型。本实用新型保护完全独立于其它保护，简单、经济且可靠；功率整定值可设置的范围很大，保护灵敏度很高；无需人为设置延时，具有很高的速动性。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例的安装结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例的功率差动保护测控单元的结构框图。
19.图中：1-功率差动保护测控单元，11-cpu模块，12-存储器，13-输入模块，14-输出模块，15-电源模块，16-外部接口，2-直流分流器，3-直流电流变送器，4-直流电压变送器，5-整流机组，6-中压开关柜母线电压互感器，7-中压馈线电流互感器，8-中压馈线断路器，9-直流进线断路器。
具体实施方式
20.为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。
21.本实用新型的实施例提供了一种轨道交通整流机组的功率差动保护装置，如图1所示，其包括功率差动保护测控单元1、直流分流器2、直流电流变送器3和直流电压变送器4。直流分流器2接在整流机组5输出侧正极母排与正极电缆之间。直流电流变送器3的输入端与所述直流分流器2的两端连接，输出端与功率差动保护测控单元1连接。直流分流器2配
合直流电流变送器3，测量整流机组5输出侧的电流值并传输至功率差动保护测控单元1。直流电压变送器4的输入端分别与整流机组5输出侧的正极母排、负极母排连接，输出端与所述功率差动保护测控单元1连接。直流电压变送器4测量整流机组5输出侧的电压值并传输至功率差动保护测控单元1。所述功率差动保护测控单元1的输入端分别与中压开关柜母线电压互感器6、中压馈线电流互感器7连接，测量整流机组5输入侧的电压值和电流值。所述功率差动保护测控单元1的输出端分别与中压馈线断路器8的跳闸回路、直流进线断路器9的跳闸回路连接。功率差动保护测控单元1输出跳闸信号，控制中压馈线断路器8和直流进线断路器9跳闸。
22.功率差动保护测控单元1设置在牵引变电所内。如图2所示，所述功率差动保护测控单元1包括cpu模块11、存储器12、输入模块13、输出模块14、电源模块15和外部接口16，所述cpu模块11分别与所述存储器12、输入模块13、输出模块14、电源模块15和外部接口16。电源模块15外接电源，为功率差动保护测控单元1供电。输入模块13与直流电流变送器3、直流电压变送器4、中压开关柜母线电压互感器6和中压馈线电流互感器7连接，接收直流电流变送器3、直流电压变送器4、中压开关柜母线电压互感器6和中压馈线电流互感器7采集的信号，并监测直流电流变送器3、直流电压变送器4是否故障。所述外部接口16与lcd、pscada连接。输出模块14与中压馈线断路器8的跳闸回路、直流进线断路器9的跳闸回路和报警装置连接。
23.中压开关柜母线电压互感器6和中压馈线电流互感器7采集整流机组5输入侧的交流电压值u
in
和交流电流值i
in
，并输入功率差动保护测控单元1，cpu模块11换算成输入功率；直流电流变送器3和直流电压变送器4采集整流机组5输出侧的电压值u
out
和电流值i
out
，并输入功率差动保护测控单元1，cpu模块11换算成输出功率p
out
= u
outiout
。cpu模块11计算整流机组5的输入功率与输出功率的功率差值p
in
*η-p
out
，η为整流机组5整体转换效率，η通常不小于96%。功率差值达到功率差动保护整定值后，功率差动保护测控单元1向中压馈线断路器8和直流进线断路器9的跳闸回路发送跳闸信号，同时跳闸中压馈线断路器8和直流进线断路器9，从而切除整流机组5故障。
24.为确保可靠性，在逻辑判断（功率差值达到功率差动保护整定值）中还可加入判断直流电流变送器3和直流电压变送器4是否故障，当直流电流变送器3和直流电压变送器4均未故障，且功率差值达到功率差动保护整定值时才发送跳闸信号。可明显提高系统运行的安全性和可靠性。
25.为提高准确性，功率差动保护整定值除了考虑整流机组5整体转换效率η外，还需考虑输入侧的测量误差e
in
和输出侧的测量误差e
out
以及一定的可靠系数k，即：k（| e
in
ηp
in |-|e
out p
out
|）≥功率差动保护整定值。
26.以上通过实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的示例性实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。本实用新型的保护范围由权利要求书限定。凡利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，在本实用新型的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖保护范围之内。