[發明專利]一種列車受電弓失電檢測和保護裝置及方法

有效

• 申請號: 201610864600.1
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107878203B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 劉可安;尚敬;付剛;張志學;胡景瑜;羅文廣;梅文慶;章志兵;陳志博;彭赟
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: B60L3/00
• 分類號: B60L3/00;G01R31/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪

本發明公開了一種列車受電弓失電檢測和保護裝置及方法，裝置包括：模擬量采樣單元，對列車牽引系統的電壓、電流信號進行采樣；功率計算單元，根據采樣的電壓、電流信號進行變流器功率計算；智能檢測單元，根據采樣的電壓、電流信號、斷路器及接觸器狀態、變流器狀態，以及功率計算單元計算得到的變流器功率，進行受電弓失電檢測和判斷；保護選擇單元，如果智能檢測單元檢測到列車牽引系統在工作狀態下出現受電弓失電，則根據功率計算單元計算得到的變流器功率，分別采取相應的保護措施。本發明能夠解決現有方案容易導致列車牽引系統中相應設備在短時間內承受超出正常范圍的電壓或電流，從而影響列車牽引系統中關鍵零部件使用壽命的技術問題。

技術領域

本發明涉及軌道交通領域，尤其是涉及一種應用于鐵路行業的列車受電弓失電檢測和保護裝置及方法。

背景技術

當前鐵路行業正蓬勃發展，成千上萬列的電力機車或電動車組在鐵路線路上營運。因此，提升列車應對突發異常工況的能力成為列車安全持續運行的重要保證。通常，電力機車或電動車組在鐵路線路上運行的過程中，列車可能會遇到如下幾種意外情況，導致牽引系統無法正常的運行。

一是在鐵路鋼軌軌面平整條件不佳，或鐵路供電網輸電線與軌面之間平行性較差的線路上運行時，列車容易出現受電弓與鐵路供電網之間的弓網分離現象。

二是列車受電弓可能出現升弓至供電網的實際壓力與所需額定壓力偏小，若遇到列車突然加速或突然減速的情況，也容易出現受電弓與鐵路供電網之間的弓網分離現象。

三是鐵路供電網由于某些不可控的因素，可能會出現突發性的短時斷電情況。

四是某些鐵路線路，由于受到相關條件的限制，只能采用人工手動過分相。當列車駛入過分相區間時，容易出現司機未執行過分相相關操作，導致列車牽引變流器在高壓運行的情況下直接進入過分相區間的情況。

當列車遇到上述這些情況時，可稱之為受電弓處于失電狀態。如果列車受電弓處于失電狀態，將會導致列車牽引系統的輸入端(即牽引變壓器的原邊繞組側)既無法從供電網獲取能量，也無法向供電網回饋能量，從而影響到牽引變流器的正常運行，進而導致牽引變流器被動性的出現中間直流電壓過壓、整流側輸入過流、逆變側輸出過流等故障而停止工作的情況發生。

針對列車運行中的受電弓失電工況，現有的技術方案分兩類情況進行解決：

(1)第一種情況為當受電弓失電導致牽引系統出現各種過壓或過流等故障后，被動性地封鎖變流器。當出現受電弓失電工況，牽引系統既無法從供電網獲取能量，也無法向供電網回饋能量，從而使得牽引系統傳動控制單元的控制出現失衡，牽引主電路的電壓和電流發生異常，接著就會伴隨著電壓過壓或電流過流等故障的發生。由于發生過壓或過流故障，傳動控制單元將封鎖整流器和逆變器的脈沖，使牽引系統停止工作。當受電弓失電狀態消失后，通過故障解鎖，牽引系統可重新投入工作。

(2)第二種情況為通過監測網壓同步信號的情況，主動性地進行檢測與保護。由國家電網公司、奉化市供電局、寧波電業局于2013年07月15日申請，并于2013年10月23日公開，公開號為CN103368136A的中國發明專利申請《一種處理電網失電的方法和裝置》公開了一種根據網壓是否跳變，以及網壓幅值、頻率、相位的情況，以及向電網輸入干擾信號并檢測干擾反饋信號的判斷及保護方法。由中國人民解放軍海軍工程大學于2015年10月15日申請，并于2016年01月06日公開，公開號為CN105227042A的中國發明專利申請《大功率高壓變頻器的失電跨越控制方法》公開了一種根據本周期采樣的電網相電壓瞬時值與存儲在內存中的上一個正弦周期的采樣值作比較，當其差值的絕對值和總直流母線電壓均達到失電標準，則認為電網失電的判斷劑保護方法。由南車株洲電力機車研究所有限公司于2011年06月29日申請，并于2011年10月19日公開，公開號為CN102223125A的中國發明專利申請《一種電網電壓故障時風電機組不間斷運行控制方法及裝置》公開了一種根據電網電壓出現嚴重不對稱或電網電壓為零電壓的判斷及保護方法。