牽引變電所控制保護系統不正常工作情況下的應急保護裝置及保護方法與流程

本發明涉及牽引供電的自動化技術領域，具體為一種牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置及保護方法。

背景技術：

牽引變電所是電氣化鐵路重要設施，負責把電力系統的電能轉變為適用于電力牽引的電能，通過接觸網為電力機車供電。牽引變電所故障將導致接觸網失電，影響鐵路運輸。牽引變電所的控制保護系統由牽引變壓器保護、饋線保護等各個相互獨立的保護裝置構成，保護裝置及開關設備操作電源由牽引變電所內直流電源供電。

控制保護系統是牽引變電所的重要設備，沒有備用，屬于弱電設備，當牽引變電所遭受雷擊、高壓開關絕緣擊穿、地震、火災、直流電源故障等情況時，影響所內控制保護系統的正常運行，將使牽引變電所一次設備處于一種無繼電保護的狀態，若牽引變電設備繼續運行，就會存在很高的安全風險，因為在此情況下一旦發生短路、過負荷等故障或不正常狀態，各級斷路器均無法跳閘，將危及人身、設備和系統運行安全，嚴重情況下會引發設備起火等重大事故。因此針對所內控制保護系統不正常工作造成的嚴重后果應給予足夠重視并研究出一種應急補救的方法。

技術實現要素：

為了解決牽引變電所控制保護系統不正常工作導致的所內無繼電保護的問題，本發明目的是提供一種牽引變電所控制保護系統不正常工作情況下的應急保護裝置及保護方法，在控制保護系統不正常工作后，能夠使牽引變電所快速退出運行，避免引發更大的次生事故。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是提供一種牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置，其中：該裝置包括電源裝置和保護單元兩部分，形成應急保護裝置。

所述電源裝置為直流供電裝置包括相互連接的隔離變壓器、整流裝置、蓄電池和電涌保護器，交流供電電源經過整流變成直流電源，蓄電池接到直流電源的正極和負極上，電源裝置采用變電所內交流系統供電。

所述保護單元包括有控制電路，控制電路包括控制電源失電信號電路、地震信號電路和火災信號電路并聯連接，控制電源失電信號電路包括高壓側電流互感器Ⅰ的常開接點Ⅰ和電流互感器Ⅱ的常開接點Ⅱ并聯連接，再與控制電源繼電器Ⅰ的常閉接點Ⅰ、控制電源繼電器Ⅱ的常閉接點Ⅱ串聯連接；地震信號電路由地震信號接點Ⅰ和地震信號接點Ⅱ串聯連接；火災信號電路包括火災信號接點Ⅰ、火災信號Ⅱ和火災信號Ⅲ串聯連接，所述控制電路通過連片接到牽引變電所的牽引變壓器高壓側斷路器的操作機構上，電源裝置為保護單元的控制電路提供控制電源。

同時提供一種利用所述的牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置的保護方法。

本發明的效果是該方法由于采用自用電源裝置供電，與牽引變電所內控制保護和自用電系統無電氣聯系，不會受到外部因素導致控制保護系統不正常工作的影響，作為牽引變電所控制保護系統的后備系統。與現有牽引變電所內只設置一套控制保護系統相比，能夠極大的提高鐵路用電的可靠性，減少事故對鐵路運輸的影響，保障現場設備運行安全及值守人員人身安全，避免更大事故的發生。

附圖說明

圖1為本發明應急裝置的結構示意圖；

圖2為本發明應急裝置的電源裝置圖；

圖3為本發明應急裝置的控制電源信號采集圖；

圖4為本發明應急裝置的電流互感器信號采集圖；

圖5為本發明應急裝置的控制原理圖；

圖6為本發明應急裝置的控制單跳閘線圈斷路器控制回路圖。

具體實施方式

結合附圖對本發明的牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置及保護方法加以說明。

本發明的牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置及保護方法，其設計思路是在牽引變電所內設置一套獨立的應急保護裝置，在牽引變電所原有的控制保護系統不能正常工作情況下的，自動啟動保護功能，使牽引變電所高壓斷路器跳閘，從而切斷牽引變電所電源。

如圖1所示，本發明的牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置由電源裝置1、保護單元2兩部分構成。電源裝置1為應急保護裝置的供電電源，采用直流供電方式；保護單元采集應急保護裝置跳閘所需的各種信息，包括斷路器30控制電源失電信號、地震信號、火災信號和牽引變壓器高壓側電流信息；當滿足跳閘條件時，控制電路導通跳開兩臺(組)牽引變壓器高壓側斷路器30。

如圖2所示，本發明的牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置的電源裝置1由隔離變壓器3、整流模塊4、蓄電池5和電涌保護器6構成，電源裝置1由牽引變電所內的交流屏引入1路220V電源，通過隔離變壓器3接到整流模塊4上，經整流后為應急保護裝置提供直流220V電源，交流屏電源失電后，由蓄電池5為應急保護裝置供電。

如圖3所示，本發明的牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置的控制電源失電信號監測地點設置于所內保護控制系統控制電源母線。為了提高失電監視功能的可靠性，避免因單個繼電器故障而導致誤判斷，每段控制電源母線，均冗余接入兩臺繼電器Ⅰ11和繼電器Ⅱ12同時檢測母線電壓，繼電器Ⅰ11和繼電器Ⅱ12的常閉接點以串聯方式接入保護單元2的控制電路。當繼電器Ⅰ11和繼電器Ⅱ12的接點均動作時，才認為該段母線是真正失電。

如圖4所示，分別在兩臺(組)牽引變壓器用的電流互感器Ⅰ13和電流互感器Ⅱ14上接入繼電器Ⅰ15和繼電器Ⅱ16，用于監測兩臺(組)牽引變壓器高壓側電流。

如圖5所示，接點Ⅲ17和接點Ⅳ18為繼電器Ⅰ11和繼電器Ⅱ12的常閉接點，接點Ⅴ19和接點Ⅵ20為繼電器Ⅰ15和繼電器Ⅱ16的常開接點，接點Ⅶ21和接點Ⅷ22為地震監測系統提供的兩組獨立的繼電器無源常開接點，接點Ⅸ23、接點Ⅹ24和接點Ⅺ25為煙感探測器提供的信號接點。接點Ⅻ28為斷路器提供的輔助接點，29為斷路器操作機構為應急保護裝置設置的獨立跳閘線圈。

在繼電器Ⅰ15和繼電器Ⅱ16并聯一塊連接片Ⅰ26，當連接片Ⅰ26接通時，電流互感器信息不接入保護單元2的控制電路；當連接片Ⅰ26打開時，電流互感器信息接入保護單元2的控制電路。

在保護單元2的控制電路中接入連接片Ⅱ27，當連接片Ⅱ27接通時，保護單元2的控制電路接入斷路器30的跳閘線圈；當連接片Ⅱ27打開時，保護單元2的控制電路不接入斷路器30的跳閘線圈。

當連接片Ⅰ26接通時，短接接點Ⅴ19和接點Ⅵ20，當斷路器控制電源失電時，接點Ⅲ17和接點Ⅳ18閉合，接通應急保護裝置保護單元2的控制電路，跳開斷路器30，然后輔助接點Ⅻ28被打開，斷開控制電路。

在連接片Ⅰ26打開時，接入接點Ⅴ19和接點Ⅵ20，當斷路器控制電源失電時，接點Ⅲ17和接點Ⅳ18閉合，當牽引變壓器高壓側電流達到整定值后，接點Ⅴ19和接點Ⅵ20閉合，接通應急保護裝置保護單元2的控制電路，跳開斷路器30，然后輔助接點Ⅻ28被打開，斷開控制電路。當發生地震時，接點Ⅶ21和接點Ⅷ22閉合，接通應急保護裝置保護單元2的控制電路，跳開斷路器30，然后輔助接點Ⅻ28被打開，斷開控制電路。

當發生火災時，接點Ⅸ23、接點Ⅹ24和接點Ⅺ25閉合，接通應急保護裝置保護單元2的控制電路，跳開斷路器30，然后輔助接點Ⅻ28被打開，斷開控制電路。

如圖6所示，對于斷路器30操作機構只設置一個跳閘線圈36時，應急保護裝置保護單元2的控制電路，需要與所內的控制保護系統跳閘回路37隔離。在應急保護裝置保護單元2的控制電路設置一個中間繼電器31，常開接點XV34和接點XVI35、常閉接點XIII32和接點XIV33為繼電器31的輔助接點。正常運行時高壓斷路器跳閘線圈36通過中間繼電器31的常閉接點XIII32和接點XIV33接入所內控制保護系統的跳閘回路，應急保護裝置保護單元2的控制電路被接點XV34和接點XVI35隔離分斷。

當應急保護裝置動作時，中間繼電器31受電，接點XIII32和接點XIV33斷開，接點XV34和接點XVI35閉合，將斷路器30的跳閘線圈36接到應急保護裝置保護單元2的控制電路上，驅動斷路器30的跳閘線圈36，使斷路器30跳閘。

本發明的牽引變電所控制系統不正常工作情況下的應急保護裝置的保護方法步驟如下：

(1)當所述斷路器30控制電源失電時，應急保護裝置保護單元2啟動控制電路，跳開斷路器30。

(2)當地震信號發出時，應急保護裝置保護單元2啟動控制電路，跳開斷路器30。

(3)當火災信號發出時，應急保護裝置保護單元2啟動控制電路，跳開斷路器30。

(4)當引入兩臺(組)牽引變壓器高壓側電流互感器Ⅰ13和電流互感器Ⅱ14信息時，斷路器30控制電源失電、電流互感器Ⅰ13的電流繼電器Ⅰ15接通輔助接點Ⅰ19或電流互感器Ⅱ14的電流繼電器Ⅱ16接通輔助接點Ⅱ20，應急保護裝置保護單元啟動控制電路，跳開斷路器30。

當斷路器30的操作機構中設置兩個跳閘線圈時，應急保護裝置保護單元2的控制電路接入斷路器30的獨立跳閘線圈29；當斷路器30的操作機構中只設置一個跳閘線圈36時，在斷路器30的操作機構內設置自動切換電路，在應急保護動作時，隔離牽引變電所控制保護系統的跳閘回路37，投入應急保護裝置保護單元的控制電路。

本發明的牽引變電所控制保護系統不正常工作情況下的應急保護裝置，在控制保護系統不正常工作后，能夠使牽引變電所快速退出運行，避免引發更大的次生事故，能夠徹底解決牽引變電所控制保護系統不正常工作導致的所內無繼電保護的問題。