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CN102211531B - 确定长定子发生一相多点接地故障的方法 - Google Patents

确定长定子发生一相多点接地故障的方法 Download PDF

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CN102211531B CN 201110109975 CN201110109975A CN102211531B CN 102211531 B CN102211531 B CN 102211531B CN 201110109975 CN201110109975 CN 201110109975 CN 201110109975 A CN201110109975 A CN 201110109975A CN 102211531 B CN102211531 B CN 102211531B
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方华
徐习东
杜鹏程
王霄桦
许铁峰
徐涛
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Shanghai Maglev Transportation Development Co Ltd
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Abstract

一种确定长定子发生一相多点接地故障的方法，在每个支路的三相长定子线圈的电源侧及星形点侧分别装设能监测三相电压并具有通信能力的继电保护装置，当出现三相绕组中至少有一相的一端有电压，同时有一相绕组两端都无电压，则判定该相绕组发生多点接地故障。本发明用于高速磁浮交通系统中，即使在某支路因故障而与供电电源断开之后，无论星形点侧开关是否断开，都可以在磁浮列车经过故障定子线圈时，根据故障支路中两端三相电压的特征迅速判断，发出告警信号并控制列车制动，确保安全运行。

Description

确定长定子发生一相多点接地故障的方法
技术领域
本发明涉及一种磁浮列车牵引供电系统中，确定长定子发生一相多点接地故障的方法。
背景技术
磁浮轨道线路的牵引供电系统，一般由具有路段电缆的辐射形电网构成，上面连接有多个支路，每个支路与配属于磁浮轨道线路的某一段的长定子的一端相连接；长定子的另一端连接到标准电位。为了激活某一段磁浮轨道线路，将相应的支路通过开关站与路段电缆接通。
在出现接地故障时，现有一种确定磁浮轨道线路上接地方向的方法，将在被监测支路的开关站上探测到由加在该支路上的相电压得出的零电压，以及由相应的相电流得出的零电流。根据该零电压和零电流通过产生一个故障方向信号可以查清接地方向。
现在还有一种辐射形电网中识别接地故障的方法，该方法借助于对支路进行监测的支路保护装置所给出的故障信号，由一个中央控制装置确定故障的位置，并将故障部分断开。
然而，上述方法仅在有电源供电的情况下，用于判断故障位置并断开故障路段或支路。而当故障支路从电源侧断开后，上述方法不再监测故障支路对行驶中的列车的影响。计及目前磁浮列车由多路定子支路牵引，当某一定子支路出现两点接地故障时，若经由上述方法断开该故障支路的电源，列车可能继续由其他定子支路牵引前进。在此情况下，该故障定子将产生故障电流对列车制动，使列车受到一个横向力矩，影响列车安全运行。
发明内容
本发明的目的是为磁浮列车牵引供电系统，提供一种确定长定子发生一相多点接地故障的方法，在故障支路从电源侧断开后，能够继续监测支路上发生的一相多点接地故障，保证列车安全运行。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种确定长定子发生一相多点接地故障的方法，对磁浮列车牵引供电系统中多个定子线圈的支路分别监测，每个支路通过开关站与供电电源连接；
所述监测方法是在每个支路的三相长定子线圈的电源侧，装设具有通信能力的继电保护装置，来测量长定子电源侧三相电压，分别记为                                                
Figure 148985DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 2011101099754100002DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 328294DEST_PATH_IMAGE003
；
在每个支路的三相长定子线圈的星形点侧，装设具有通信能力的另一继电保护装置，来测量长定子星形点侧三相电压，分别记为：
Figure 2011101099754100002DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 39636DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 2011101099754100002DEST_PATH_IMAGE006
；
继电保护装置之间通过通信网络交换信息；
当长定子三相绕组中至少有一相的一端有电压，同时有一相绕组两端都无电压，则判定该相绕组发生多点接地故障，并发出告警信号。
三相绕组中至少有一端有电压的判据为下面6个不等式至少有一个成立：
Figure 620790DEST_PATH_IMAGE007
Figure 2011101099754100002DEST_PATH_IMAGE008
为列车未经过该定子绕组时，测量系统出现的最大电压误差。
一相绕组两端无电压的判据为下面一组不等式同时成立：
Figure 893639DEST_PATH_IMAGE009
式中，
Figure 2011101099754100002DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 560244DEST_PATH_IMAGE011
分别为三组端电压（
Figure 639058DEST_PATH_IMAGE001
、），（、
Figure 236152DEST_PATH_IMAGE005
），（
Figure 118658DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 408825DEST_PATH_IMAGE006
）中的任意一组；
Figure 351373DEST_PATH_IMAGE008
为列车未经过该定子绕组时，测量系统出现的最大电压误差。
与现有技术相比，本发明所述确定长定子发生一相多点接地故障的方法，其优点在于：本发明可以用于高速磁浮交通系统中，即使在某支路因故障而与供电电源断开之后，无论星形点侧开关是否断开，都可以在磁浮列车运行经过故障定子时，根据所监测故障支路中产生的电压特征来迅速判断：当三相绕组中至少有一相的一端有电压，同时有一相绕组两端都无电压，可以判定该相上存在多点接地故障。
在发生多点接地故障时，将发出告警信号，并通知为磁浮列车牵引供电的中央控制系统，中央控制系统在断开该支路的前提下，可以选择停止该故障路段上的列车运行以进行线路维修，或控制列车以较低速度行驶通过故障路段，保证列车的安全运行。
附图说明
图1是本发明所述确定长定子发生一相多点接地故障的方法中保护装置的安装示意图；
图2是本发明所述确定长定子发生一相多点接地故障的方法中进行故障保护的逻辑框图。
具体实施方式
本发明所述确定长定子发生一相多点接地故障的方法，尤其适用于磁浮列车牵引供电系统中，对其感应电机的长定子线圈发生的一相多点接地故障的确定。
微机继电保护装置是目前广泛采用的继电保护装置，它通常包含模拟量采集模块、开关量采集模块、中央处理单元、通信模块、人机界面模块等。
配合参见图1、图2所示，首先如图1所示，在被保护支路三相绕组的长定子电源侧及星形点侧分别设置继电保护装置1、继电保护装置2；继电保护装置1的模拟量采集模块通过三相电压互感器3分别连接三相绕组的电源侧，其通信模块连接通信网络。继电保护装置2的模拟量采集模块通过三相电压互感器4分别连接三相绕组的星形点侧，其通信模块也连接所述通信网络。
继电保护装置1测量长定子电源侧三相电压，分别记为、
Figure 147608DEST_PATH_IMAGE002
、，继电保护装置2测量长定子星形点侧三相电压幅值，分别记为
Figure 169845DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 32759DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 257067DEST_PATH_IMAGE006
。通过通信网络，继电保护装置1、2之间可以相互传递各自的测量结果。之后，继电保护装置1或2可以根据图2所示的逻辑框图判断该定子段是否发生一相多点接地故障。A、B、C三相绕组的故障监测的过程相同，文中以A相绕组发生多点接地故障为例进行说明。
具体地，继电保护装置1通过通信网络将
Figure 256247DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 540598DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 890807DEST_PATH_IMAGE003
的值传给继电保护装置2，继电保护装置2由此可以获取
Figure 918806DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 557115DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 684471DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 584294DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 88088DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 389756DEST_PATH_IMAGE006
等6个电压值，并根据图2所示的逻辑框图判断该定子段是否发生一相多点接地故障。
即是说，当被保护支路的三相绕组两端对地电压至少有一相一端不为零，并且有一相绕组两端电压同时为零，则判定该相绕组有两点以上接地。此时将发出告警信号，并通知中央控制器对列车进行制动。
其中，三相绕组中至少有一端有电压的判据为下面6个不等式至少有一个成立：
Figure 688013DEST_PATH_IMAGE007
其中为列车未经过该定子绕组时，测量系统出现的最大电压误差。
一相绕组两端无电压的判据为下面一组不等式同时成立：
式中，
Figure 771748DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 506485DEST_PATH_IMAGE011
分别为三组端电压（
Figure 115321DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 226497DEST_PATH_IMAGE004
），（、），（
Figure 238949DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 389701DEST_PATH_IMAGE006
）中的任意一组；
Figure 254889DEST_PATH_IMAGE008
为列车未经过该定子绕组时，测量系统出现的最大电压误差。
由于在电源侧供电情况下，若无接地故障或只有一个接地点，任何一相绕组都不会两端电压同时为零，所以不满足上述判据。
在电源侧不供电的情况下，若无列车经过该定子段，则三相绕组各点电压同时为零，即
Figure 331429DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 914857DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 102256DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 87530DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 334972DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 405696DEST_PATH_IMAGE006
同时为零，也不满足上述判据。
在电源侧不供电的情况下，若有列车经过，列车将在三相定子中感应出三相幅值相同，相角相差120°的主频感应电势。此时，若系统只有一个接地点，设A相一点接地，当接地点在列车的前方时，列车前方A相定子电压处处为零，列车后方A相定子电压为A相感应电势；当接地点在列车的后方时，列车后方A相定子电压处处为零，列车前方A相定子电压为A相感应电势；当接地点在列车的正中间时，两端电压为A相感应电势大小的一半。此时，非故障相至少有一端电压大于感应电势大小的一半，因此不会出现两端电压同时为零的情况。
作为本发明所述方法具体监测的故障情况，若电源侧不供电，且有列车经过该定子段，假设在该定子段的A相有两点接地，则当列车运行至两个接地点中间时，A相两端电压同时为零，非故障相至少有一端电压大于感应电势大小的一半，满足本发明的故障判据，据此可以判断该定子段发生了多点接地故障。在上述判断过程中，无论星形点侧开关是否闭合，该判据方法都能正确判断一相发生两个以上接地点。
综上所述，本发明所述确定长定子发生一相多点接地故障的方法，可以用于高速磁浮交通系统中，即使在某支路因故障而与供电电源断开之后，也可以在磁浮列车运行并经过故障定子时，监测故障支路中产生的电压特征来迅速判断：当被保护支路的三相绕组两端对地电压至少有一相的一端电压不为零，并且有一相绕组两端电压同时为零时，判定该相上存在多点接地故障。
在发生多点接地故障时，将发出告警信号，并通知为磁浮列车牵引供电的中央控制系统，中央控制系统在断开该支路的前提下，可以选择停止该故障路段上的列车运行以进行线路维修，或控制列车以较低速度行驶通过故障路段，保证列车的安全运行。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种确定长定子发生一相多点接地故障的方法，对磁浮列车牵引供电系统中多个长定子线圈的支路分别监测，每个支路通过开关站与供电电源连接，其特征在于，所述监测方法是
在每个支路的三相长定子线圈的电源侧，装设具有通信能力的继电保护装置（1），来测量长定子线圈电源侧三相电压，分别记为 、
Figure 2011101099754100001DEST_PATH_IMAGE002
、；
在每个支路的三相长定子线圈的星形点侧，装设具有通信能力的另一继电保护装置（2），来测量长定子线圈星形点侧三相电压，分别记为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 82952DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
继电保护装置（1、2）之间通过通信网络交换信息；
当长定子线圈三相绕组中至少有一相的一端有电压，同时有一相绕组两端都无电压，则判定该相两端都无电压的绕组发生多点接地故障，并发出告警信号。
2.如权利要求1所述确定长定子发生一相多点接地故障的方法，其特征在于，三相绕组中至少有一相的一端有电压的判据为下面6个不等式至少有一个成立：
其中，为列车未经过该定子绕组时，测量系统出现的最大电压误差。
3.如权利要求1所述确定长定子发生一相多点接地故障的方法，其特征在于，一相绕组两端都无电压的判据为下面2个不等式同时成立：
Figure 975089DEST_PATH_IMAGE009
式中，、的组合（
Figure 2011101099754100001DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 2011101099754100001735235DEST_PATH_IMAGE011
）为三组端电压（
Figure 2268DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 138852DEST_PATH_IMAGE004
），（
Figure 807730DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 738777DEST_PATH_IMAGE005
），（
Figure 493107DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 666337DEST_PATH_IMAGE006
）中的任意一组；
Figure 189722DEST_PATH_IMAGE008
为列车未经过该定子绕组时，测量系统出现的最大电压误差。
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