牽引變電所直流失電應急保護系統及方法與流程
2024-03-20 09:42:05
本發明涉及一種失電保護系統，具體涉及牽引變電所直流失電應急保護系統及方法。
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於電力牽引的電能，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，屬於弱電設備，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於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後果應給予足夠重視並研究出一種應急補救的方法。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是牽引變電所需要獨立的應急保護系統，需要能夠採用獨立電源，能夠採集綜自保護裝置控制迴路電源監視節點信號，當綜合自動化裝置重要迴路失電時，驅動牽引變電所進線高壓側斷路器跳閘，目的在於提供牽引變電所直流失電應急保護系統及方法，解決上述的問題。
本發明通過下述技術方案實現：
牽引變電所直流失電應急保護系統，包括ups電源為應急保護裝置、遠動管理單元和交換機提供直流電源，所述應急保護裝置還與主變高壓側斷路器的輔助觸點和主變高壓側斷路器的跳閘線圈二連接，所述應急保護裝置還與交換機連接，所述交換機在與應急保護裝置和ups電源連接的同時，還與遠動管理單元和調度中心連接，所述保護系統中的主變高壓側斷路的跳閘線圈一與綜自保護裝置的跳閘迴路連接。本系統的主變高壓側斷路器的跳閘線圈設置有兩個，分別與綜自保護裝置的跳閘迴路和應急保護裝置連接，其中的主變高壓側斷路器的跳閘線圈一與綜自保護裝置的跳閘迴路連接，能夠在綜自保護裝置的跳閘迴路獨立提供電流，控制主變高壓側斷路器的跳閘線圈一進行跳閘，所述應急保護裝置控制的主變高壓側斷路器的跳閘線圈二對斷路器進行分閘。通過綜自保護裝置的跳閘迴路和應急保護裝置能夠穩定的進行失電後進行保護，通過主變高壓側斷路器的跳閘線圈一和主變高壓側斷路器的跳閘線圈二進行雙重保障。
進一步地，所述ups電源輸入電源採用交直流同時輸入或只輸入直流電流兩種模式。所述ups電源輸入的直流為110v或220v。採用兩種輸電模式，能夠讓系統兼容直流電流和交直流電流兩種，並且採用電源輸入為110v和220v能夠適應不同的規格，目前在中國國內採用220v電壓，能夠減少傳輸時損耗，減少變電器的工作負荷；而國外通常採用的110v則較220v更為安全，本系統同時適應兩種電壓，能夠適應不同環境的變化。
進一步地，所述ups電源內部自備電池，在輸入交直流斷電情形下，自備電池能向負載輸電10min以上。在輸入的交直流電斷電後，ups電源需要能夠自身向系統進行供電，為了保證電力員工進行處理，並且為了保護系統的安全，自備電池需要向負載輸電10min以上，能夠讓電力員工有充足的時間進行處理，保障系統運行安全。
進一步地，所述應急保護裝置設置四路直流採集迴路，通過定值和邏輯關係判斷直流系統失電，並驅動主變高壓側斷路器的跳閘線圈二進行分閘，同時記錄直流電源變化情況及主變高壓側跳閘情況，形成故障報告及故障錄波。在通過定值和邏輯關係判斷直流系統失電後，通過驅動主變高壓側斷路器的跳閘線圈二分閘，對系統進行保護，並且記錄下直流電源更換為ups電源自備的電源後才生的變化情況，將跳閘情況和電源變化情況記錄成為故障報告進行傳輸。
進一步地，所述應急保護裝置的第一段失壓保護在電壓判別邏輯退出/投入時進行兩種動作，第二段失壓保護在電壓判別邏輯退出/投入時進行兩種動作。所述應急保護裝置在第二段失壓保護動作後，切斷高壓側斷路器的控制迴路電源，投入應急保護系統直流電源，並觸發跳閘命令讓主變高壓側斷路器跳閘。在第一段失壓保護時，控制字「電壓判別或邏輯」退出，進行邏輯與計算，其控母km1～km4的電壓同時小於等於失壓整定值，在經過失壓保護時限整定值向調度中心發送告警信號；在第一段失壓保護的控制字「電壓判別或邏輯」投入時，先進行邏輯或，在進行邏輯與，控母km1～km4的電壓其中一個小於等於失壓整定值，在經過失壓保護限定向調度中心發送告警信號；在第二段失壓保護時，當控制字「電壓判別或邏輯」退出，進行邏輯與，其控母km1～km4的電壓同時小於等於失壓整定值，在經過失壓保護時限整定值向調度中心發送告警信號，同時將主變高壓側斷路器進行跳閘；當第二段失壓保護時，控制字「電壓判別或邏輯」投入，先進行邏輯或，在進行邏輯與，控母km1～km4的電壓其中一個小於等於失壓整定值，在經過失壓保護限定向調度中心發送告警信號，同時將主變側高壓斷路器進行跳閘。
進一步地，所述應急保護裝置內部設置有多路乙太網通信接口，採用採用光纖冗餘自愈雙環網結構進行網通信。應急保護裝置支持多種網絡結構，可以滿足不同類型的變電站對通信網絡的需求。裝置最多同時支持1個使用iec103協議的tcp連接和6個使用xj104協議的tcp連接。與gps採用sntp協議、b碼校正裝置的時鐘。
進一步地，應急保護裝置內設置有檢測裝置，實時檢測內部控母，當電壓大於設定值時，經過延時向控制迴路發送信號。裝置在正常運行時，檢測km1～4路直流電壓，當電壓大於有預設值時，經延時發「控母有壓」信號。當檢測的電壓低於預設值時，進行第一段失壓保護，經過時間依然低於預設值，進行第二段失壓保護。
進一步地，所述應急保護裝置通過遠動管理單元向調度中心傳輸送故障報告，調度中心通過遠動管理單元監視應急保護裝置的運行情況。通過應急保護裝置發送的故障報告，調度中心內的工作人員能夠及時發現並進行處理；調度中心的工作人員還能夠通過遠動管理監視單元對應急保護裝置的運行情況進行實時的查看，能夠讓整個系統隨時處於監督狀態。
進一步地，所述交換機擴展遠動管理通道網口，在直流失電時，能將應急保護裝置的跳閘信息及時發送至調度中心。應急保護系統的遠動管理機和交換機均由ups電源直流輸出供電，可以保證所內直流失電時能將應急保護跳閘信息準確及時送到調度中心。
進一步地，所述綜自保護裝置的跳閘迴路控制主變高壓側斷路器跳閘線圈一，通過綜自保護裝置的電源提供分閘電源。綜自保護裝置和應急保護裝置採用兩套獨立的電源，能夠保證兩個裝置的正常運轉，當其中一個裝置出現故障，能夠及時發現，提高整個系統運行的穩定度。
牽引變電所直流失電應急保護方法，通過獨立電源向整個系統進行供電，包括以下步驟：
s1：ups電源分別向應急保護裝置、遠動管理單元、交換機輸入直流電源，應急保護裝置控制主變高壓側斷路器的跳閘線圈二，並由另一個獨立電源所控制的綜自保護裝置跳閘迴路控制主變高壓側斷路器的跳閘線圈一。s2：當應急保護裝置的定值及邏輯關係變化判斷系統失電，觸發控制的主變高壓側斷路器的跳閘線圈二動作，主變高壓側斷路器跳閘，當綜自保護裝置的跳閘迴路失電後，觸發控制的主變高壓側斷路器的跳閘線圈一動作，同樣使得主變高壓側斷路器跳閘，當主變高壓側斷路器跳閘後，應急保護裝置同時記錄直流電源變化情況及主變高壓側跳閘情況，形成故障報告及故障錄波。s3：應急保護裝置將故障報告及故障錄波通過交換機發送至調動中心，調動中心對故障報告及故障錄波進行處理，並且調度中心通過遠動管理單元監視應急保護裝置的運行情況。
所述步驟s2中應急保護裝置分別採集從直流系統引至綜自系統的四路直流電壓迴路，分別採集的為主線和饋線兩路。通過採集兩路數據，利用直流失壓判據為四路直流電壓與或關係可在裝置整定值裡整定。
本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：
1、本發明牽引變電所直流失電應急保護系統及方法，ups電源輸入電源採用兩種模式，能夠提高整個系統的兼容性；
2、本發明牽引變電所直流失電應急保護系統及方法，採用雙線圈進行跳閘和分閘，提高系統精確度；
3、本發明牽引變電所直流失電應急保護系統及方法，電調中心能夠及時對故障報告進行處理，並且能夠實時監測應急保護裝置。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：
圖1為本發明系統流程圖。
圖2為本發明第一失壓保護當控制字「電壓判別或邏輯」退出時動作邏輯圖；
圖3為本發明第一失壓保護當控制字「電壓判別或邏輯」投入時動作邏輯圖；
圖4為本發明第二失壓保護當控制字「電壓判別或邏輯」退出時動作邏輯圖；
圖5為本發明第二失壓保護當控制字「電壓判別或邏輯」投入時動作邏輯圖。
附圖中的符號表示名稱：
u_km1為控母1電壓；u_km2為控母2電壓；u_km3為控母3電壓；u_km4為控母4電壓；
u<_set1為第一段失壓整定值；u<_t1為一段失壓保護時限整定值；
u<_set2為第二段失壓整定值；u<_t2為二段失壓保護時限整定值。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。
實施例一
如圖1所示，本發明牽引變電所直流失電應急保護系統及方法，牽引變電所直流失電應急保護系統及方法，包括ups電源為應急保護裝置、遠動管理單元和交換機提供直流電源，所述應急保護裝置還與主變高壓側斷路器的輔助觸點和主變高壓側斷路器的跳閘線圈二連接，所述應急保護裝置還與交換機連接，所述交換機在與應急保護裝置和ups電源連接的同時，還與遠動管理單元和調度中心連接，所述保護系統中的主變高壓側斷路的跳閘線圈一與綜自保護裝置的跳閘迴路連接。本系統的主變高壓側斷路器的跳閘線圈設置有兩個，分別與綜自保護裝置的跳閘迴路和應急保護裝置連接，其中的主變高壓側斷路器的跳閘線圈一與綜自保護裝置的跳閘迴路連接，能夠在綜自保護裝置的跳閘迴路獨立提供電流，控制主變高壓側斷路器的跳閘線圈一進行跳閘，所述應急保護裝置控制的主變高壓側斷路器的跳閘線圈二對斷路器進行分閘。通過綜自保護裝置的跳閘迴路和應急保護裝置能夠穩定的進行失電後進行保護，通過主變高壓側斷路器的跳閘線圈一和主變高壓側斷路器的跳閘線圈二進行雙重保障。所述應急保護裝置通過遠動管理單元向調度中心傳輸送故障報告，調度中心通過遠動管理單元監視應急保護裝置的運行情況。通過應急保護裝置發送的故障報告，調度中心內的工作人員能夠及時發現並進行處理；調度中心的工作人員還能夠通過遠動管理監視單元對應急保護裝置的運行情況進行實時的查看，能夠讓整個系統隨時處於監督狀態。
所述交換機擴展遠動管理通道網口，在直流失電時，能將應急保護裝置的跳閘信息及時發送至調度中心。應急保護系統的遠動管理機和交換機均由ups電源直流輸出供電，可以保證所內直流失電時能將應急保護跳閘信息準確及時送到調度中心。
實施例二
本實施例在實施例一的基礎上能夠進行優化，所述ups電源輸入電源採用交直流同時輸入或只輸入直流電流兩種模式。所述ups電源輸入的直流為110v或220v。採用兩種輸電模式，能夠讓系統兼容直流電流和交直流電流兩種，並且採用電源輸入為110v和220v能夠適應不同的規格，目前在中國國內採用220v電壓，能夠減少傳輸時損耗，減少變電器的工作負荷；而國外通常採用的110v則較220v更為安全，本系統同時適應兩種電壓，能夠適應不同環境的變化。
所述ups電源內部自備電池，在輸入交直流斷電情形下，自備電池能向負載輸電10min以上。在輸入的交直流電斷電後，ups電源需要能夠自身向系統進行供電，為了保證電力員工進行處理，並且為了保護系統的安全，自備電池需要向負載輸電10min以上，能夠讓電力員工有充足的時間進行處理，保障系統運行安全。
實施例三
牽引變電所直流失電應急保護方法，通過獨立電源向整個系統進行供電，包括以下步驟：
s1：ups電源分別向應急保護裝置、遠動管理單元、交換機輸入直流電源，應急保護裝置控制主變高壓側斷路器的跳閘線圈二，並由另一個獨立電源所控制的綜自保護裝置跳閘迴路控制主變高壓側斷路器的跳閘線圈一。s2：當應急保護裝置的定值及邏輯關係變化判斷系統失電，觸發控制的主變高壓側斷路器的跳閘線圈二動作，主變高壓側斷路器跳閘，當綜自保護裝置的跳閘迴路失電後，觸發控制的主變高壓側斷路器的跳閘線圈一動作，同樣使得主變高壓側斷路器跳閘，當主變高壓側斷路器跳閘後，應急保護裝置同時記錄直流電源變化情況及主變高壓側跳閘情況，形成故障報告及故障錄波。s3：應急保護裝置將故障報告及故障錄波通過交換機發送至調動中心，調動中心對故障報告及故障錄波進行處理，並且調度中心通過遠動管理單元監視應急保護裝置的運行情況。
所述步驟s2中應急保護裝置分別採集從直流系統引至綜自系統的四路直流電壓迴路，分別採集的為主線和饋線兩路。通過採集兩路數據，利用直流失壓判據為四路直流電壓與或關係可在裝置整定值裡整定。
實施例四
如圖2～5所示，本發明中所述應急保護裝置的第一段失壓保護在電壓判別邏輯退出/投入時進行兩種動作，第二段失壓保護在電壓判別邏輯退出/投入時進行兩種動作。所述應急保護裝置在第二段失壓保護動作後，切斷高壓側斷路器的控制迴路電源，投入應急保護系統直流電源，並觸發跳閘命令讓主變高壓側斷路器跳閘。在第一段失壓保護時，控制字「電壓判別或邏輯」退出，進行邏輯與計算，其控母km1～km4的電壓同時小於等於失壓整定值，在經過失壓保護時限整定值向調度中心發送告警信號；在第一段失壓保護的控制字「電壓判別或邏輯」投入時，先進行邏輯或，在進行邏輯與，控母km1～km4的電壓其中一個小於等於失壓整定值，在經過失壓保護限定向調度中心發送告警信號；在第二段失壓保護時，當控制字「電壓判別或邏輯」退出，進行邏輯與，其控母km1～km4的電壓同時小於等於失壓整定值，在經過失壓保護時限整定值向調度中心發送告警信號，同時將主變高壓側斷路器進行跳閘；當第二段失壓保護時，控制字「電壓判別或邏輯」投入，先進行邏輯或，在進行邏輯與，控母km1～km4的電壓其中一個小於等於失壓整定值，在經過失壓保護限定向調度中心發送告警信號，同時將主變側高壓斷路器進行跳閘。
所述應急保護裝置內部設置有多路乙太網通信接口，採用採用光纖冗餘自愈雙環網結構進行網通信。應急保護裝置支持多種網絡結構，可以滿足不同類型的變電站對通信網絡的需求。裝置最多同時支持1個使用iec103協議的tcp連接和6個使用xj104協議的tcp連接。與gps採用sntp協議、b碼校正裝置的時鐘。
應急保護裝置內設置有檢測裝置，實時檢測內部控母，當電壓大於設定值時，經過延時向控制迴路發送信號。裝置在正常運行時，檢測km1～4路直流電壓，當電壓大於有預設值時，經延時發「控母有壓」信號。當檢測的電壓低於預設值時，進行第一段失壓保護，經過時間依然低於預設值，進行第二段失壓保護。
以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。