[發明專利]直流牽引供電系統的保護方法及裝置

有效

• 申請號: 202011345337.8
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112398103B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 侯煒;劉永生;魏巍;馮志翔;陳俊;李宇琦;張永勝
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H3/16
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 冷文燕;王月春

本申請提供一種直流牽引供電系統的保護方法及系統，通過配置于正饋線開關的保護裝置采集直流牽引供電區段本端正、負饋線電流幅值，并獲取所述直流牽引供電區段對端正、負饋線電流幅值，保護裝置實時計算直流牽引供電區段內的和電流。當計算出的和電流大于設定的保護動作閾值時，保護裝置判斷所在供電區段發生的接觸網接地短路故障，跳開本端正饋線開關，并向對端保護裝置發送聯跳信號。計算出的和電流可以直接反映直流牽引供電系統故障區段以及對地支路電流的大小，有效消除地鐵車輛負荷對于保護判斷的影響，提高了保護對接觸網接地短路故障判斷的選擇性和靈敏性，故障區段快速、準確的判別為地鐵安全、可靠的運行提供保障。

技術領域

本申請涉及城市軌道交通直流供電系統的保護領域，具體而言，涉及一種直流牽引供電系統的保護方法及裝置。

背景技術

城市軌道交通電力牽引網通常為直流供電，為地鐵車輛提供動能，它由接觸網(正極)和回流網(負極)組成。目前國內各城市軌道交通供電系統的牽引網多采用的是以架空接觸網或者接觸軌(第三軌)向車輛供電，通過鋼軌留回牽引變電所。在這種以走行軌為回流網的供電方式下，牽引回流會通過鋼軌進入道床形成雜散電流。雜散電流對鋼軌、整體道床結構鋼筋、隧道結構鋼筋、橋梁鋼筋以及地鐵沿線的金屬設備都將產生腐蝕，進而影響地鐵沿線各建筑結構和金屬設備的使用壽命。為抑制雜散電流腐蝕的影響，傳統的處理方法通常采用增加鋼軌對地絕緣、設置雜散電流收集網等多種手段，但無法從根本上解決雜散電流的腐蝕影響，隨著地鐵運營年代的增加，因潮濕、金屬粉塵(閘瓦制動) 和車體重壓下，鋼軌與大地之間的絕緣阻抗逐漸減小，車輛運行產生雜散電流流向線路的部分逐年增大，電化學腐蝕現象會越來越嚴重。為了根本解決這一問題，部分城市軌道交通供電系統的牽引網設置專用的“回流軌”作為第四軌，其與機車的走行軌完全分開，徹底解決雜散電流腐蝕防護問題。

盡管直流牽引供電系統的回流軌和走行軌完全分開，可以有效解決雜散電流腐蝕防護的問題，然而當接觸網(正極)接地短路故障發生時，回流軌和走行軌的完全獨立，使得故障電流無法經地流向回流網，難以產生較大的故障電流，配置于饋線開關上的保護裝置無法識別和清除故障。為此，采用回流軌和走行軌完全分開的直流牽引供電系統，通常會在直流牽引變電所的負極母線上配置阻值較小的接地電阻與大地相連，提高接觸網(正極)接地短路故障時所產生的電流大小。眾所周知，地鐵車輛通過接觸網(正極)取電運行，在加速、減速的過程中會產生較大的電流，為了不引起饋線開關上保護裝置頻繁的誤動作，饋線開關上的保護裝置過流動作門檻往往較高。這樣，當發生接觸網(正極)經大電阻接地短路故障時，流經饋線開關上的故障電流依然可能達不到過流動作門檻，使得保護裝置無法動作。與此同時，配置于牽引變電所負極母線上的接地電阻因流經故障電流，使得地和牽引變電所負極母線之間產生較大的電位差，引起多個牽引變電所內用于防止設備絕緣損壞的電壓型框架泄漏保護同時動作，造成牽引供電系統的大面積停電。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本申請的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本申請提供了一種直流牽引供電系統的保護方法及裝置，能有效消除地鐵車輛負荷對于保護判斷的影響，提高了保護對接觸網接地短路故障判斷的選擇性和靈敏性，故障區段快速、準確的判別為地鐵安全、可靠的運行提供保障。

本申請技術方案的特征和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本申請的實踐而習得。

根據本申請的一方面，提出一種直流牽引供電系統的保護方法，包括：

在直流牽引供電系統中設置獨立的接觸網和回流網，機車通過接觸網和回流網獲取直流電，回流網與走行軌完全獨立且絕緣；

從牽引供電區段提供的正極母線和負極母線，正極母線通過饋線開關與接觸網電連接，負極母線通過負饋線與回流網電連接，負極母線通過接地電阻與大地相連；

保護裝置按照正饋線開關數量布置，即每個正饋線開關配置1臺保護裝置，采集所在的正饋線和對應的負饋線電流；