一种基于网络系统的高压系统快速保护系统和方法与流程

本技术涉及动车组高压系统过流保护，特别是涉及基于网络系统的高压系统快速保护系统和方法。

背景技术：

1、动车组是我国铁路旅客运输的主力军，动车组安全稳定的运行是确保国家稳定发展的重要命脉。高压系统是动车组的重要组成部分，若运行途中发生故障，将会给动车组运行安全和运输秩序带来极大影响。

2、现有动车组高压系统过流保护功能主要通过网络系统中央控制单元控制逻辑或延时采集继电器两种方式实现，保证在动车组网流超过一定阈值时，将主断断开，避免对动车组及接触网造成损伤。现有动车组的保护方式及不足：

3、中央控制单元控制逻辑方式，主要通过受电弓所在车厢输入输出单元ai模块对网流信号进行采集，采集信号通过车辆总线传输给所在牵引单元中央控制单元(动车一般每隔2-3节车厢有一个受电弓，一列整编的8节车厢的动车有2个受电弓，受电弓所在车厢通常为3号，6号，牵引单元中央控制单元通常位于1号，8号)，中央控制单元将网流信号和设定阈值信号进行比对判断，当超过阈值一定时间后，发送主断断开指令给受电弓所在车厢输入输出单元，断开主断。但是，该方式需经过信号传输及中央控制单元逻辑运算，会产生大于100ms传输及运算延时，无法实现快速保护。采用延时采集继电器方式，当网流值大于设定阈值时，继电器会在约40ms内动作实现快速保护。通过延时采集继电器方式，虽然不需要经过信号传输及中央控制单元逻辑运算，节省了快速保护时间，但是，继电器无法实现时间设定，只能对单一保护阈值进行保护；也无法对主断、隔离开关等状态进行综合判断，超过阈值即采取保护动作；另外，继电器阈值为手动设置，在设计5％精度基础上存在机械误差，保护阈值精度较低。

4、目前针对相关技术中通过传统ai和do模块需要通过中央控制单元接收ai信号、实时判断后控制do模块输出，会产生传输及运算延时，无法做到快速保护，加大了高压部件损伤可能的技术问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种基于网络系统的高压系统快速保护系统和方法，以至少解决相关技术中通过传统ai和do模块需要通过中央控制单元接收ai信号、实时判断后控制do模块输出，会产生传输及运算延时，无法做到快速保护，加大了高压部件损伤可能的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种基于网络系统的高压系统快速保护系统和方法，包括：

3、高压系统，包括受电弓，用于从接触网接入电源；变压器，用于电源电流降压；主断路器，安装在车顶受电弓与变压器原边绕组之间，用于隔离电源，保护高压部件、线路和机车；本地高压隔离开关，用于本地保护高压部件；列车邻单元高压隔离开关，用于保护列车邻单元高压部件；

4、aido快速保护模块，设置在受电弓所在车厢，包括传统模拟量采集单元和数字量输出单元以及快速保护控制单元；传统模拟量采集单元设置有一模拟量采集通道，用于实时采集高压模拟量信号；数字量输出单元设置有一数字量输出通道，用于传输快速保护信号；快速保护控制单元，用于控制高压模拟量信号的采集，读取高压模拟量信号并与快速保护策略进行对比，得到判断结果，并控制快速保护信号输出；

5、所述高压模拟量信号包括：受电弓输出侧电流值、变压器原边电流值以及高压隔离开关位置电流值。

6、在其中一些实施例中，还包括：

7、di模块，被配置为采集主断路器闭合信号和本地高压隔离开关信号；

8、通信模块，被配置为采集列车邻单元高压隔离开关信号；

9、通讯模块、di模块均设置在受电弓所在车厢，分别与aido快速保护模块建立通讯，并将采集到的主断路器闭合信号、本地高压隔离开关信号以及列车邻单元高压隔离开关信号传输给aido快速保护模块，作为快速保护策略辅助判断条件。

10、在其中一些实施例中，所述快速保护控制单元还包括：根据受电弓输出侧电流值、变压器原边电流值以及高压隔离开关位置电流值分别计算获得各自电流瞬时值，根据受电弓输出侧电流值计算获得受电弓输出侧电流有效值。

11、在其中一些实施例中，还包括：cpu模块，设备上电时，用于读取快速保护策略并通过背板总线发送给aido快速保护模块。

12、第二方面，本技术实施例提供了一种基于网络系统的高压系统快速保护方法，包括：

13、s1：设置快速保护策略，预设一主断路器闭合时间阈值，结合隔离开关断开、闭合状态，设置保护阈值；

14、s2：采集主断路器闭合信号、本地高压隔离开关信号以及列车邻单元高压隔离开关信号并传输给aido快速保护模块，作为快速保护策略辅助判断条件；

15、s3：采集高压模拟量信号，所述高压模拟量信号包括：受电弓输出侧电流值、变压器原边电流值以及高压隔离开关位置电流值；

16、s4：将高压模拟量信号与快速保护策略进行对比，得到判断结果，控制快速保护信号输出。

17、在其中一些实施例中，设备上电时，读取快速保护策略并通过背板总线发送给aido快速保护模块。

18、在其中一些实施例中，保护阈值为整车额定电流*高压部件的保护等级*单元数量*主断路器闭合瞬间波动系数。

19、在其中一些实施例中，s3步骤还包括，根据受电弓输出侧电流值、变压器原边电流值以及高压隔离开关位置电流值分别计算获得各自电流瞬时值，根据受电弓输出侧电流值计算获得受电弓输出侧电流有效值。

20、在其中一些实施例中，s4步骤具体包括：

21、根据主断路器闭合信号，判断闭合时间是否超过预设时间阈值，根据隔离开关信号状态，判断是否满足辅助判断条件，匹配最优快速保护策略；

22、将所述受电弓输出侧电流有效值、受电弓输出侧电流瞬时值、变压器原边电流瞬时值以及高压隔离开关位置电流有效值与所述最优快速保护策略的保护阈值进行逐一对比，得到判断结果。

23、在其中一些实施例中，当判断结果为所述受电弓输出侧电流有效值、受电弓输出侧电流瞬时值、变压器原边电流瞬时值以及高压隔离开关位置电流瞬时值中至少一项大于最优快速保护策略的保护阈值时，控制传输快速保护信号，断开主断路器，保护高压部件。

24、本发明的技术效果或优点：

25、相比于相关技术，本技术实施例提供的基于网络系统的高压系统快速保护系统和方法，将传统模拟量采集(ai)单元、数字量输出(do)单元和快速保护控制单元集成为aido快速保护模块并设置在受电弓所在车厢，进行高压信号采集判断，解决了传统ai和do模块需要通过中央控制单元接收ai信号、实时判断后控制do模块输出，造成的保护延时时间长，无法做到快速保护的技术问题，规避了不同模块间以及输入输出单元和中央控制单元间数据传输造成的快速保护延时，将快速保护延时缩短到20ms以内，实现网流过流故障的快速精准保护。同时，通过引入动车组主断、隔离开关等工作状态判断，综合主断闭合瞬间的电流波动等因素，对受电弓输出侧电流、变压器原边电流以及邻单元高压隔离开关位置电流设置相应的保护阈值，给出一种更加科学合理的快速保护策略，能够满足高压系统各种状况下高压部件的快速保护需求，规避过保护风险。

26、本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。