專利名稱：一種新型的牽引變電所交流回路異常檢測方法
技術領域：
本發明涉及電氣化鐵路牽引供電系統領域，該發明創造有效地實現了牽引變電所電流、電壓回路異常檢測功能。
背景技術：
隨著我國《中長期鐵路網規劃》的實施，特別是在全球金融危機的背景下，我國又追加了2萬億元用于鐵路建設，我國的鐵路建設迎來了新一輪高峰，為保證供電系統的安全，在技術上要上一個大的臺階，鐵路的安全運行離不開牽引供電系統的保護。而長期以來，牽引變電所保護電壓、電流回路工作狀態異常導致設備跳閘的情況突出，特別是27. 5KV 高壓保險熔斷故障引發母線斷路器越級跳閘的現象較為普遍，使牽引供電的可靠性降低， 對鐵路安全運輸秩序造成干擾。由于牽引供電保護在檢測方法上一直沿用傳統模式，雖然設備發展到了綜合自動化水平，但對此類越級調整問題仍不能很好解決。牽引保護進行邏輯運算的電流、電壓參數是牽引變電所整個保護系統電量保護的基礎數據，是準確切除變電所、接觸網、部分機車設備電氣故障的基本要素。因此，及時發現牽引變電所電流、電壓回路工作狀態的異常現象，尤其是保護回路的異常，是牽引變電所運行工作中一項重要任務。但是，從鐵路牽引變電所目前的設備裝備及設備技術條件看，流互回路的運行監控，僅局限于人工監視及儀表顯示數據，采取人為設定越上限告警值，將實際采樣電流值與定值進行比較，越上限時給出告警信號方式；對電壓回路的監控，則是采取對電壓值設置越限門檻值進行判斷，將采樣電壓值和整定值比較，越限時告警的方式。由于判斷方法單一， 實際運行中存在以下問題
牽引變電所的110KV和27. 5KV側低壓啟動過流保護，其閉鎖電壓基本取自27. 5KV壓互。但從27. 5KV電壓回路高壓保險熔斷故障現象看，由于殘壓較高(甚至可達^KVA),無法在故障初期進行判斷、處理，導致重載情況下母線斷路器低壓啟動過流保護越級誤跳閘， 直接影響行車。在實際運行中，部分牽引變電所雖然采取了雙壓互自動切換回路的補救方案。但由于切換繼電器返回電壓值低，與高壓保險熔斷初期殘壓高的原因類同，實際運用中也不能達到故障狀態下自動切換的要求，導致越級跳閘隱患不能消除。本問題在全國范圍內的牽引變電所均長期存在，嚴重干擾了鐵路運輸秩序。由于110KV、27. 5KV電流保護回路均無告警設置，當回路出現異常時，無法及時確認。實際運行中值班員僅通過儀表顯示電流值或流互發出嘯叫聲對電流回路異常進行判斷，判斷方法較為主觀，準確性較差；另有部分綜自化牽引變電所對110KV側三相電流增設了 “CT回路異常告警”信號，判斷依據為當任一相中有差流，但某一相僅有一側電流突變且電流減少至原先的二分之一以下時判為CT斷線。但對于電流回路的斷線開路、接觸不良導致嚴重發熱等故障，還是沒有科學而準確的檢測途徑，設備監控手段弱化，導致失控。因牽引負荷隨機車移動而變化，穩定性差，僅僅通過儀表顯示和人為觀察來判斷電流異常，其準確率極為低下。實際運行中，當故障現象發展到音響異常時，實際回路中的大電流狀態維持已達一定時間，可能導致流互開路后的高電壓燒損一、二次電氣設備故障， 潛在保護誤動、拒動的危險。由此，從目前牽引變電所的監測手段看，實際運行中對電壓回路高壓保險熔斷、接觸不良和電流回路常見的斷線、接觸不良等故障的監控極端薄弱，嚴重干擾鐵路運輸秩序。 因此，為從根本上解決此類問題，確保牽引供電設備安全可靠。針對牽引變電所而專門開發的一種更簡潔、高效的電流、電壓回路異常監測技術勢在必行。
發明內容
為了概括本發明的目的，在這里描述了本發明的某些方面、優點和新穎特征。針對現有技術中存在的問題，為了彌補牽引變電所電流、電壓回路異常現有監測技術的不足，本發明公開了一種基于視在功率的交流回路異常實現方案。基礎判斷思路牽引變電所運行過程中，電壓、電流兩個參量既相互關聯又相互影響。如饋線電流、電壓線路空載時，額定空載電壓為27. 5KV，電流為“0”。隨著電流的增大，電壓趨于降低，兩者互相關聯。但是，其變化比率因供電系統容量不同而存在較大差異。 以昆明鐵路局管內牽引變電所為例，對850A 900A范圍內的負荷電流，電壓變化范圍涵蓋了 19. 03 沈.83KV。由此看出，由于數據的離散性，單獨考慮電流變化了多少、電壓變化了多少，判斷必將出現偏差。因此，必須從兩者的關聯性角度進行考慮。而直接由兩者關聯而成，且不受其它額外參數干擾的電量就只有視在功率S。所以，基于視在功率角度，申請人考慮對電壓、電流回路的工作狀態進行監測。從電學上進一步思考牽引供電設備的運行特點，功率的傳遞和消耗(包括有功、無功部份)是其最主要特征。對牽引變電所的核心設備一一主變壓器而言，其最基本的電學原理是功率傳遞(除鐵芯渦流、銅損等極少部份損失外)，即110KV側的視在功率近似等于 27. 5KV側的視在功率。所以，利用這一特點，將回路電壓、電流聯系起來考慮，計算公式如下
SllO 義 S27. 5
而現有綜自保護往往通過基于傅式算法的功率測量原理計算實時數據P、Qo這樣，通過P、Q可方便的實現S的計算
權利要求
1.一種牽引變電所交流回路異常檢測方法，包括以下步驟步驟一、監測變壓器高壓側各項電壓、電流，以及計算主變高壓側視在功率、主變低壓側視在功率；步驟二、基于視在功率基礎上，對電壓、電流回路的工作狀態做出判斷 當有負載電流的情況下，若主變高壓側視在功率近似等于主變低壓側視在功率，則變壓器高低壓測電流、電壓回路均正常；否則，視為有問題出現，可預告警；當有負載電流的情況下，若主變高壓側視在功率小于主變低壓側視在功率，則變壓器高壓測電流、電壓回路出現異常；當有負載電流的情況下，若主變高壓側視在功率大于主變低壓側視在功率，則變壓器低壓測電流、電壓回路出現異常；當空載情況下，可對電壓回路的異常直接進行判斷，但對電流回路則不作判斷。
2.根據權利要求1所述的牽引變電所交流回路異常檢測方法，其特征在于步驟一中，監測變壓器高壓側各項電壓UA、UB、UC和變壓器高壓側各項電流IA、IB、IC， 變壓器低壓側各項電壓Ua、Ub和變壓器低壓側各項電流la、Ib,以及計算主變高壓側視在功率SG、主變低壓側視在功率SL。
3.根據權利要求2所述的牽引變電所交流回路異常檢測方法，其特征在于 步驟二中，子步驟a 若SG SL狀態下，判斷Ua、Ub和la、Ib 步驟a-Ι，兩相空載1a = Ib = 0，循環監測數據，若fe或證小于低壓側空載異常電壓定值，則對應報a或b相電壓回路異常告警，置異常標志； 步驟a-2，若Ia乒OUb乒0，a、b相回路均置正常標記； 步驟a_3，若la、Ib 一相有流、一相無流，則有流相正常，無流相監測電壓； 子步驟b 若SG<SL狀態下，判斷UA、UB、UC 步驟b-Ι，若三相電壓正常，則高壓側電流回路異常告警； 步驟b-2，若三相電壓有異常低的，則高壓側電壓回路異常告警； 子步驟c 若SG> SL狀態下步驟c-1，兩相空載若Ua或Ub小于低壓側空載異常電壓定值，則對應報a或b相電壓回路異常告警，置異常標志；步驟c-2，若la、Ib 一相有流、一相無流，則無流相檢測電壓； 步驟c-3，若Ia ^ O.Ib^ 0，低壓側高壓保險熔斷告警，監測兩相電流。
4.根據權利要求3所述的牽引變電所交流回路異常檢測方法，其特征在于步驟a-Ι中，對標志異常相，閉鎖對應母線斷路器出口，同時對該相啟動一套過流保護，若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘；步驟a-3中，若電壓大于低壓側空載異常電壓定值，則正常，否則，清正常標志；對標志異常相，閉鎖對應母線斷路器出口，同時對該相啟動一套過流保護，若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘。
5.根據權利要求3所述的牽引變電所交流回路異常檢測方法，其特征在于步驟c-1中，對標志異常相，閉鎖對應母線斷路器出口，同時對該相啟動一套過流保護，若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘；步驟c-2中，若電壓大于^KV則正常，否則，清正常標；若無流相正常，則有流相清正常標志，該相電壓回路異常告警，閉鎖對應母線斷路器出口，同時對該相啟動一套過流保護， 若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘；步驟c-3中，任何一相大于低壓啟動過流整定值，閉鎖對應母線斷路器出口 ；同時，同時對該相啟動一套過流保護，若檢測到電流大于饋線過流保護整定值，則延時出口跳閘。
全文摘要
本發明公開了一種新型的牽引變電所交流回路異常檢測方法，利用電學視在功率守恒原理，切實、可靠地解決了現有牽引設備電壓、電流回路異常檢測技術的不足問題，主要包含了空載判電壓異常情況及有載判視在功率S異常情況，是一種簡單、方便、適用性強交流回路異常檢測方法，有效解決了牽引供電系統目前影響最大的高壓保險熔斷引發越級跳閘問題，確保了牽引供電設備安全可靠。在目前電氣化鐵路里程日益增多的背景下，本發明必將創造良好的經濟效益。
文檔編號G01R31/02GK102393496SQ20111029879
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者劉蘋, 包素麗, 曲偉, 殷少鵬 申請人:南京國電南自軌道交通工程有限公司