[发明专利]一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置和方法

摘要

本发明公开一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置和方法，切换装置接入4路电压量：接触网母线a、b两相电压、电源母线Ⅰ和母线Ⅱ电压，以及4路开关位置信号：主变1B低压侧201A、201B开关，主变2B低压侧202A、202B开关。本发明应用时根据接入量识别牵引变电站当前的运行方式，运行方式正常则自动充电为切换做好前期准备，运行方式不正常则放电闭锁切换功能。有并联自动切换、并联半自动切换、串联切换三种切换方式；可根据合闸时电源母线电压与接触网母线之间的实时关系，选择最优的合闸模式：具有并联快速切换、快速切换、同相位越前相角切换、同相位越前时间切换、残压切换、长延时切换六种方式，可实现电气化铁路牵引变电站两电源的不间断供电切换。

主权项

1.一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置的切换方法，电气化铁路牵引站采用两回进线电源，变电站包括互为备用的主变1B和主变2B，主变1B和主变2B的高压侧分别连接母线Ⅰ和母线Ⅱ，低压侧分别通过主变开关接点组201A/201B和202A/202B连接牵引站接触网a相和b相母线；切换装置包括电压采集单元、开关状态量采集单元、分析处理单元、切换控制单元和人机接口单元，其中：电压采集单元分别采集母线Ⅰ、母线Ⅱ、接触网母线a相和接触网母线b相的电压信号，并传输至分析处理单元；开关状态量采集单元分别采集主变开关接点201A、201B、202A和202B的开关位置信号，并传输至分析处理单元；用户通过人机接口单元向分析处理单元发出切换指令；所述切换指令包括切换启动信号和切换顺序信号，切换顺序信号包括串联切换命令和并联切换命令；分析处理单元根据接收到的切换指令、电压信号以及开关位置信号，通过切换控制单元控制主变开关接点组201A/201B和202A/202B在合位与分位之间进行切换，从而实现牵引变电站主变及供电电源的切换；其特征是，电源无缝切换方法包括以下步骤：步骤一，采集变电站电源母线Ⅰ和母线Ⅱ的电压信号、接触网母线a相和b相的电压信号，以及主变开关接点组201A/201B和202A/202B的开关位置信号；步骤二，基于采集到的实时信号，计算接触网母线电压与备用电源母线电压之间的压差、角差和频差；步骤三，根据采集到的实时信号，判断牵引站变电站系统的运行状态是否为充电完成或者为放电发生；其中，3.1需要由主变1B切换到主变2B时，充电条件为：1)主变1B到2B切换启动投入；2)接触网母线a相和b相有压；3)201A和201B均在合位且202A和202B均在分位；4)无切换启动信号；以上条件同时满足则充电至完成；放电条件为：1)电源母线Ⅱ不满足有压条件持续时间大于15秒；2)202A和202B在合位；3)手跳201A和201B；4)201A和201B、202A和202B中任一组开关位置异常；以上条件中任意一个条件满足则放电发生；3.2需要由主变2B切换到主变1B时，充电条件为：1)主变2B到1B切换起动投入；2)接触网母线a相和b相有压；3)201A和201B均在分位且202A和202B均在合位；4)无切换起动信号；以上条件同时满足则充电至完成；放电条件为：1)电源母线Ⅰ不满足有压条件持续时间大于15秒；2)201A和201B均在合位；3)手跳202A和202B；4)201A和201B、202A和202B中任一组开关位置异常；以上条件中任意一个条件满足则放电发生；若牵引站变电站系统的运行状态为充电完成，则转入步骤四；若牵引站变电站系统的运行状态为放电发生，则闭锁主变切换功能；步骤四，判断是否有切换启动信号，若有则继续根据切换顺序信号判断主变开关的切换顺序是为串联切换还是并联切换，若为串联切换则转至步骤五，若为并联切换则转至步骤六；步骤五，进行串联切换：首先跳开当前工作电源对应的主变开关，然后判断合闸条件是否满足快速切换条件，若满足快速切换条件则利用快速切换方式合上备用电源对应的主变开关；若不满足快速切换条件则继续判断是否满足同相位切换条件，若满足则利用同相位切换方式合上备用电源对应的主变开关；若不满足同相位切换条件则继续判断是否满足残压切换条件，若满足则利用残压切换方式合上备用电源对应的主变开关；若不满足则利用长延时切换方式合上备用电源对应的主变开关；转至步骤七；步骤六，进行并联切换：首先判断合闸条件是否满足快速切换条件，若满足则利用快速切换方式合上备用电源对应的主变开关，然后跳开当前工作电源对应的主变开关；转至步骤七；步骤七，切换完成，结束。