CN103625310B - 一种电气化铁道分区所自动过分相系统及其自动过分相方法 - Google Patents

Abstract

一种电气化铁道自动过分相系统及其自动过分相方法，其系统包括：接触网一、二分别通过电分段一、二与中性段相连；接触网一靠近电分段一处串入电流互感器一，电流互感器二和常开开关一串接后再并联于电分段一上，电流互感器三和常闭开关二串接后再并联于电分段二上；接触网一、二末端分别连接电压互感器一、二；电流互感器一处支柱上安装有受电弓探测仪一，电分段一处安装有受电弓探测仪二，电分段二处安装有受电弓探测仪三；电流互感器一、二、三，受电弓探测仪一、二、三，电压互感器一、二，常开开关一均与控制单元连接。该系统结构简单、投资较少，便于实施，且能更完备、可靠地实现电气化铁道分区所的自动过分相，并具有系统异常时闭锁功能。

Description

一种电气化铁道分区所自动过分相系统及其自动过分相方法

技术领域

本发明涉及一种电气化铁道分区所自动过分相系统及其自动过分相方法。

背景技术

我国电气化铁道普遍采用单相工频交流制，为使电力系统三相负荷尽可能平衡，电气化铁道往往采用轮换相序、分相分区供电的方案。分相分区处的相邻供电区间用空气或绝缘子分割，形成绝缘电分相，简称电分相或分相。

为防止电力机车带电通过分相因燃弧而烧坏接触网悬挂部件，甚至导致相间短路等事故，列车过分相时，司机需一系列手动操作，完成过分相过程，俗称降弓过分相。随着列车速度的提升和过分相频繁，司机劳动强度大或者手动反应不及而无法完成，必须采用其它措施，主要措施为采用自动过分相技术，如发明人的“一种电气化铁道自检式自动过分相系统及其自动过分相方法”(申请号201310199444.8)，其核心是利用接触网上靠近电分段处串入的电流互感器和电分段并联支路上的电流互感器测出的电流的比较，判断出电力列车受流状况及该列车到达电分相的位置，通过常开开关进行接触网一和接触网二与中性段的闭合和断开，实现电力列车的自动过分相。它适于在通过电分相之前保持受流的电力列车过分相情形。如电力列车在电分相之前没有受流，而在到达中性段时又需要受流，此时连接中性段的两个开关均处于断开状态，电流互感器无法检测到列车通过信号，导致列车通过整个中性段均无法受流，出现供电盲区，降低列车速度和通行能力。同时，该申请在分区所处列车自动过分相时，仍需要两个开关的切换动作，其操作相对复杂。

发明内容

本发明的第一发明目的就是提供一种电气化铁道分区所自动过分相系统，该系统可实现各种工况下电力机车在分区所处的自动过分相，过分相时无失电时间，开关操作操作次数少，结构与控制简单，能更完备、更安全可靠地实现电气化铁道分区所的自动过分相。

本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案为，一种电气化铁道分区所自动过分相系统，包括接触网一、接触网二、中性段，接触网一通过电分段一与中性段相连，接触网二通过电分段二与中性段相连，其特征在于：

所述的接触网一在靠近电分段一处串入电流互感器一；电流互感器二和常开开关一串接后再并联于电分段一上；电流互感器三和常闭开关二串接后再并联于电分段二上；

所述的电流互感器一处的支柱上安装有受电弓探测仪一，电分段一处的支柱上安装有受电弓探测仪二，电分段二处的支柱上安装有受电弓探测仪三；

所述的接触网一的末端安装有对地电压互感器一，接触网二末端安装有对地电压互感器二；

所述的电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三的输出端，受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三的输出端，电压互感器一、电压互感器二的输出端，常开开关一和常闭开关二的控制端均与控制单元连接；同时远动装置也与控制单元相连接。

本发明的第二发明目的就是提供一种使用上述的电气化铁道分区所自动过分相系统进行列车自动过分相的方法。

本发明实现其第二发明目的所采用的技术方案为，一种使用上述的电气化铁道分区所自动过分相系统进行列车自动过分相的方法，其作法是：

A、电压互感器一和电压互感器二输出的电压均大于等于设定的阈值，且电压互感器一和电压互感器二输出的电压相位差小于设定的阈值，则控制单元判定牵引供电系统运行正常，进行以下B、C、D步的自动过分相操作；否则，进行E步操作；

B、当电流互感器一、电流互感器二和电流互感器三检测出的电流为零，且受电弓探测仪一、受电弓探测仪二和受电弓探测仪三均没有探测到受电弓经过时，控制单元判定没有电力列车驶入过分相区间，不进行任何操作；

C、当电流互感器一检测出的电流大于零且电流互感器二、电流互感器三检测出的电流等于零，或受电弓探测仪一探测到有受电弓经过时，控制单元判定电力列车从接触网一方向已驶过电流互感器一即将经电分段一进入中性段，立刻控制常开开关一闭合，使接触网一与中性段通过闭合的常开开关一接通，由接触网一和接触网二共同向中性段双边供电；

随后，在常开开关一闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二和电流互感器三测出的电流方向相反的情形，或者出现受电弓探测仪二探测到有受电弓经过的情形，控制单元则判定电力列车已驶过电分段一进入中性段，立刻控制常开开关一断开，此时中性段仍与接触网二接通，由接触网二向中性段单边供电；否则，控制单元判定电力列车停在电流互感器一和电分段一之间，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关一断开后的设定时间间隔内，当电流互感器三及电流互感器一、电流互感器二测出的电流均为零，或受电弓探测仪三探测到有受电弓经过时，控制单元判定电力列车驶离分相区，电力列车由接触网一驶向接触网二的自动过分相结束；否则，控制单元判定电力列车停在中性段，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统；

最后，电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三测出的电流均为零，受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三均未探测到有受电弓经过，系统等待下一次自动过分相操作；

D、当电流互感器三测出的电流大于零且电流互感器二、电流互感器一测出的电流均为零，或受电弓探测仪三探测到受电弓经过时，控制单元判定电力列车从接触网二方向驶过电分段二进入中性段，立刻控制常开开关一闭合，使中性段与接触网一接通，由接触网一和接触网二共同向中性段双边供电

随后，在常开开关一闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二和电流互感器一测出的电流方向相反，或受电弓探测仪二探测到受电弓经过的情形，控制单元判定电力列车从中性段驶过电分段一，立刻控制常开开关一断开；否则，控制单元判定电力列车停在中性段，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统；

最后，在常开开关一断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器一及电流互感器二、电流互感器三测出的电流均为零，或受电弓探测仪一探测到受电弓经过的情形，控制单元判定电力列车驶离分相区，电力列车由接触网二驶向接触网一的自动过分相结束；否则，控制单元判定电力列车停在电流互感器一和电分段一之间，控制单元通过远动装置将此信息传给调度控制系统；

随后，电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三测出的电流均为零，受电弓探测仪一、受电弓探测仪二、受电弓探测仪三均未探测到有受电弓经过，系统等待下一次自动过分相操作；

E、电压互感器一输出的电压低于设定的阈值时，控制单元判定接触网一不能正常供电，闭锁常开开关一，使其处于断开状态；

电压互感器二输出的电压低于设定的阈值时，控制单元判定接触网二发生短路故障，闭锁常开开关一，使其处于断开状态

电压互感器一输出电压和电压互感器二输出电压的相位差大于设定的阈值，控制单元判定接触网一或接触网二电压相位发生异常故障，闭锁常开开关一，使其处于断开状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明利用接触网上靠近电分段处串入的电流互感器和电分段并联支路上的电流互感器测出的电流的比较，即根据电力列车在各区段的受流状况判断该列车到达分相区的位置；作为补充，进一步利用支柱上安装的受电弓探测仪检测是否有受电弓通过探测点，在不受流的电力列车通过(电流互感器无法检测到电流)时，也能检测到电力列车的通过信息，保证过分相时开关能有效的闭合与断开，实现各种工况下电力列车在分区所处均能自动过分相。

二、当电力列车进入从接触网一即将通过电分段一进入中性段时，通过常开开关闭合，实现接触网一、二向中性段双边供电，在进入中性段后，立即断开常开开关，恢复接触网二向中性段单边供电；当电力列车由接触网二进入中性段后，通过常开开关闭合，实现接触网一、二向中性段双边供电，驶离中性段后，断开常开开关，恢复接触网二向中性段单边供电；短时的双边供电可减小对电力系统影响，且每次过分相时，只有一组开关动作，动作次数少，结构与控制简单，完备、可靠地实现了电力列车在分区所处不断电自动过分相。

三、本发明使用柱上电流互感器和受电弓探测仪，不使用地面位置信号感应装置，以避免该自动过分相系统与地面其他装置之间的干扰以及地面的人为损坏，且在电流互感器失效时，受电弓探测仪也能判断列车在分相区的位置，提高了系统可靠性，更好地保证了列车的安全、良好运行。

四、本发明可以判断电力列车是否停在分相区以及电力列车停在分相区的位置，可及时通过远动装置通知调度控制系统，从而对电力列车调度或维修，能更好的保证列车运行的安全可靠。

五、本发明可以检测出分区所两端接触网供电异常情形，并自动闭锁常开开关，保证异常的接触网在修复前，正常的接触网与异常的接触网始终不会导通，避免事故扩大化，能更好的保证列车运行的安全可靠。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1是本发明实施例在接触网上的结构示意图。

图2是本发明实施例的控制原理示意图。

图3是本发明实施例的测控逻辑流程图。

具体实施方式

实施例

图1、2示出，本发明的一种具体实施方式为，一种电气化铁道分区所自动过分相系统，包括接触网一T1、接触网二T2、中性段T0，接触网一T1通过电分段一S1与中性段T0相连，接触网二T2通过电分段二S2与中性段T0相连，其中：接触网一T1在靠近电分段一S1处串入电流互感器一H1；电流互感器二H2和常开开关一K1串接后再并联于电分段一S1上；电流互感器三H3和常闭开关二K2串接后再并联于电分段二S2上；电流互感器一H1处的支柱上安装有受电弓探测仪一V1，电分段一S1处的支柱上安装有受电弓探测仪二V2，电分段二S2处的支柱上安装有受电弓探测仪三V3；接触网一T1的末端安装有对地电压互感器一Y1，接触网二T2末端安装有对地电压互感器二Y2；电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器三H3的输出端，受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3的输出端，电压互感器一Y1、电压互感器二Y2的输出端，常开开关一K1和常闭开关二K2的控制端均与控制单元CU连接；同时远动装置YD也与控制单元CU相连接。

图1-3示出，使用上述的电气化铁道分区所自动过分相系统进行列车自动过分相的方法，其作法是：

A、电压互感器一Y1和电压互感器二Y2输出的电压均大于等于设定的阈值，且电压互感器一Y1和电压互感器二Y2输出的电压相位差小于设定的阈值，则控制单元CU判定牵引供电系统运行正常，进行以下B、C、D步的自动过分相操作；否则，进行E步度操作；

具体实施时，设定的阈值根据线路情况而定，一般阈值电压可以取15-19kV，电压相位差的阈值可以取10-20°。

B、当电流互感器一H1、电流互感器二H2和电流互感器三H3检测出的电流为零，且受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2和受电弓探测仪三V3均没有探测到受电弓经过时，控制单元CU判定没有电力列车驶入过分相区间，不进行任何操作；

C、当电流互感器一H1检测出的电流大于零且电流互感器二H2、电流互感器三H3检测出的电流等于零，或受电弓探测仪一V1探测到有受电弓经过时，控制单元CU判定电力列车从接触网一T1方向已驶过电流互感器一H1即将经电分段一S1进入中性段T0，立刻控制常开开关一K1闭合，使接触网一T1与中性段T0通过闭合的常开开关一K1接通，由接触网一T1和接触网二T2共同向中性段T0双边供电；

随后，在常开开关一K1闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二H2和电流互感器三H3测出的电流方向相反的情形，或者出现受电弓探测仪二V2探测到有受电弓经过的情形，控制单元CU则判定电力列车已驶过电分段一S1进入中性段T0，立刻控制常开开关一K1断开，此时中性段T0仍与接触网二T2接通，由接触网二T2向中性段T0单边供电；否则，控制单元CU判定电力列车停在电流互感器一H1和电分段一S1之间，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关一K1断开后的设定时间间隔内，当电流互感器三H3及电流互感器一H1、电流互感器二H2测出的电流均为零，或受电弓探测仪三V3探测到有受电弓经过时，控制单元CU判定电力列车驶离分相区，电力列车由接触网一T1驶向接触网二T2的自动过分相结束；否则，控制单元CU判定电力列车停在中性段T0，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统；

最后，电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器三H3测出的电流均为零，受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3均未探测到有受电弓经过，系统等待下一次自动过分相操作；

D、当电流互感器三H3测出的电流大于零且电流互感器二H2、电流互感器一H1测出的电流均为零，或受电弓探测仪三V3探测到受电弓经过时，控制单元CU判定电力列车从接触网二T2方向驶过电分段二S2进入中性段T0，立刻控制常开开关一K1闭合，使中性段T0与接触网一T1接通，由接触网一T1和接触网二T2共同向中性段T0双边供电

随后，在常开开关一K1闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二H2和电流互感器一H1测出的电流方向相反，或受电弓探测仪二V2探测到受电弓经过的情形，控制单元CU判定电力列车从中性段T0驶过电分段一S1，立刻控制常开开关一K1断开；否则，控制单元CU判定电力列车停在中性段T0，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关一K1断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器一H1及电流互感器二H2、电流互感器三H3测出的电流均为零，或受电弓探测仪一V1探测到受电弓经过的情形，控制单元CU判定电力列车驶离分相区，电力列车由接触网二T2驶向接触网一T1的自动过分相结束；否则，控制单元CU判定电力列车停在电流互感器一H1和电分段一S1之间，控制单元CU通过远动装置YD将此信息传给调度控制系统；

最后，电流互感器一H1、电流互感器二H2、电流互感器三H3测出的电流均为零，受电弓探测仪一V1、受电弓探测仪二V2、受电弓探测仪三V3均未探测到有受电弓经过，系统等待下一次自动过分相操作；

E、电压互感器一Y1输出的电压低于设定的阈值时，控制单元CU判定接触网一T1不能正常供电，闭锁常开开关一K1，使其处于断开状态；

电压互感器二Y2输出的电压低于设定的阈值时，控制单元CU判定接触网二T2发生短路故障，闭锁常开开关一K1，使其处于断开状态

电压互感器一Y1输出电压和电压互感器二Y2输出电压的相位差大于设定的阈值，控制单元CU判定接触网一T1或接触网二T2电压相位发生异常故障，闭锁常开开关一K1，使其处于断开状态。

本发明具体实施时，C、D两步中的设定时间间隔通常为所在线路上相邻两个列车的最小间隔时间。

为减少接触网分段，本发明实施时电流互感器一H1可选用钳式电流互感器，钳式电流互感器钳接于接触线上方的承力索上，利用承力索与接触线之间的分流关系输出接触线的电力列车电流。

Claims (2)

1.一种电气化铁道分区所自动过分相系统，包括接触网一(T1)、接触网二(T2)、中性段(T0)，接触网一(T1)通过电分段一(S1)与中性段(T0)相连，接触网二(T2)通过电分段二(S2)与中性段(T0)相连，其特征在于：

所述的接触网一(T1)在靠近电分段一(S1)处串入电流互感器一(H1)；电流互感器二(H2)和常开开关一(K1)串接后再并联于电分段一(S1)上；电流互感器三(H3)和常闭开关二(K2)串接后再并联于电分段二(S2)上；

所述的电流互感器一(H1)处的支柱上安装有受电弓探测仪一(V1)，电分段一(S1)处的支柱上安装有受电弓探测仪二(V2)，电分段二(S2)处的支柱上安装有受电弓探测仪三(V3)；

所述的接触网一(T1)的末端安装有对地电压互感器一(Y1)，接触网二(T2)末端安装有对地电压互感器二(Y2)；

所述的电流互感器一(H1)、电流互感器二(H2)、电流互感器三(H3)的输出端，受电弓探测仪一(V1)、受电弓探测仪二(V2)、受电弓探测仪三(V3)的输出端，电压互感器一(Y1)、电压互感器二(Y2)的输出端，常开开关一(K1)和常闭开关二(K2)的控制端均与控制单元(CU)连接；同时远动装置(YD)也与控制单元(CU)相连接。

2.一种使用权利要求1所述的电气化铁道分区所自动过分相系统进行自动过分相的方法，其作法是：

A、电压互感器一(Y1)和电压互感器二(Y2)输出的电压均大于等于设定的阈值，且电压互感器一(Y1)和电压互感器二(Y2)输出的电压相位差小于设定的阈值，则控制单元(CU)判定牵引供电系统运行正常，进行以下B、C、D步的自动过分相操作；否则，进行E步操作；

B、当电流互感器一(H1)、电流互感器二(H2)和电流互感器三(H3)检测出的电流为零，且受电弓探测仪一(V1)、受电弓探测仪二(V2)和受电弓探测仪三(V3)均没有探测到受电弓经过时，控制单元(CU)判定没有电力列车驶入过分相区间，不进行任何操作；

C、当电流互感器一(H1)检测出的电流大于零且电流互感器二(H2)、电流互感器三(H3)检测出的电流等于零，或受电弓探测仪一(V1)探测到有受电弓经过时，控制单元(CU)判定电力列车从接触网一(T1)方向已驶过电流互感器一(H1)即将经电分段一(S1)进入中性段(T0)，立刻控制常开开关一(K1)闭合，使接触网一(T1)与中性段(T0)通过闭合的常开开关一(K1)接通，由接触网一(T1)和接触网二(T2)共同向中性段(T0)双边供电，此时列车如若受流，则电流互感器二(H2)和电流互感器三(H3)测出的电流大小相等、方向相同；

随后，在常开开关一(K1)闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二(H2)和电流互感器三(H3)测出的电流方向相反的情形，或者出现受电弓探测仪二(V2)探测到有受电弓经过的情形，控制单元(CU)则判定电力列车已驶过电分段一(S1)进入中性段(T0)，立刻控制常开开关一(K1)断开，此时中性段(T0)仍与接触网二(T2)接通，由接触网二(T2)向中性段(T0)单边供电；否则，控制单元(CU)判定电力列车停在电流互感器一(H1)和电分段一(S1)之间，控制单元(CU)通过远动装置(YD)将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关一(K1)断开后的设定时间间隔内，当电流互感器三(H3)及电流互感器一(H1)、电流互感器二(H2)测出的电流均为零或者受电弓探测仪三(V3)探测到有受电弓经过时，控制单元(CU)判定电力列车驶离分相区，电力列车由接触网一(T1)驶向接触网二(T2)的自动过分相结束；否则，控制单元(CU)判定电力列车停在中性段(T0)，控制单元(CU)通过远动装置(YD)将此信息传给调度控制系统；

最后，电流互感器一(H1)、电流互感器二(H2)、电流互感器三(H3)测出的电流均为零，受电弓探测仪一(V1)、受电弓探测仪二(V2)、受电弓探测仪三(V3)均未探测到有受电弓经过，系统等待下一次自动过分相操作；

D、当电流互感器三(H3)测出的电流大于零且电流互感器二(H2)、电流互感器一(H1)测出的电流均为零，或受电弓探测仪三(V3)探测到受电弓经过时，控制单元(CU)判定电力列车从接触网二(T2)方向驶过电分段二(S2)进入中性段(T0)，立刻控制常开开关一(K1)闭合，使中性段(T0)与接触网一(T1)接通，由接触网一(T1)和接触网二(T2)共同向中性段(T0)双边供电；

随后，在常开开关一(K1)闭合后的设定时间间隔内，出现电流互感器二(H2)和电流互感器一(H1)测出的电流方向相反，或受电弓探测仪二(V2)探测到受电弓经过的情形，控制单元(CU)判定电力列车从中性段(T0)驶过电分段一(S1)，立刻控制常开开关一(K1)断开；否则，控制单元(CU)判定电力列车停在中性段(T0)，控制单元(CU)通过远动装置(YD)将此信息传给调度控制系统；

然后，在常开开关一(K1)断开后的设定时间间隔内，出现电流互感器一(H1)及电流互感器二(H2)、电流互感器三(H3)测出的电流均为零或受电弓探测仪一(V1)探测到受电弓经过的情形，控制单元(CU)判定电力列车驶离分相区，电力列车由接触网二(T2)驶向接触网一(T1)的自动过分相结束；否则，控制单元(CU)判定电力列车停在电流互感器一(H1)和电分段一(S1)之间，控制单元(CU)通过远动装置(YD)将此信息传给调度控制系统；

最后，电流互感器一(H1)、电流互感器二(H2)、电流互感器三(H3)测出的电流均为零，受电弓探测仪一(V1)、受电弓探测仪二(V2)、受电弓探测仪三(V3)均未探测到有受电弓经过，系统等待下一次自动过分相操作；

E、电压互感器一(Y1)输出的电压低于设定的阈值时，控制单元(CU)判定接触网一(T1)不能正常供电，闭锁常开开关一(K1)，使其处于断开状态；

电压互感器二(Y2)输出的电压低于设定的阈值时，控制单元(CU)判定接触网二(T2)不能正常供电，闭锁常开开关一(K1)，使其处于断开状态；

电压互感器一(Y1)输出电压和电压互感器二(Y2)输出电压的相位差大于设定的阈值，控制单元(CU)判定接触网一(T1)或接触网二(T2)电压相位发生异常，闭锁常开开关一(K1)，使其处于断开状态。