一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置和方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电气化铁路供电技术领域，特别是一种电气化铁路牵引变电站电源无 缝切换装置和方法。
【背景技术】
[0002] 目前我国电气化铁路事业的发展突飞猛进，在国家大规模基础设施建设的背景 下，国家投资建设了一大批电气化铁路项目。电力机车需要铁路沿线的牵引变电站供电，需 要建设大量的牵引变电站，牵引变电站电压等级采用110kV或者110kV。为保证供电可靠性， 电气化铁路牵引站采用两回进线电源，变电站内按两台主变配置，正常运行时为单台变压 器向接触网供电，两台主变互为备用。
[0003] 当变压器本身及两侧的开关设备需要检修或轮换运行需手动进行切换主变时，只 能采取全所停电倒闸方式，影响铁路运输秩序。现有条件下只能采取提报月度施工计划，采 取全所停电方式进行倒主变操作。普铁站的维修天窗需提前一个月申请，且每月只能申请 一次，每次只有几十分钟。在这几十分钟内完成停电倒闸操作。这种方式会存在以下问题：
[0004] 1、检修计划兑现时间依据接触网"天窗"而定，不灵活，有的牵引站"天窗"时间安 排在凌晨，影响检修人员的正常作息；
[0005] 2、受天气等因素影响，检修"天窗"会临时取消，只能申请下一次检修"天窗"，检修 人员有时往返几次检修任务都无法完成。倒主变难的问题也时常影响公用电网公司110 (220)kV线路检修，有时直接启动电源侧保护强行进行电源投切，给牵引供电带来了极大的 安全隐患；
[0006] 3、受制于维修"天窗"只有几十分钟的时间限制，若备用电源的隔刀出现故障，可 能无法在短时间内切换到备用电源，影响铁路正常供电。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是，提供一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换方法，解决目前 牵引变电站主变倒闸作业中存在的问题，不需值班人员完成繁琐的手动倒闸作业，实现倒 闸时对接触网的不间断供电，以减少对铁路运输的干扰，同时给牵引变电站设备检修提供 方便，提高工作效率。
[0008] 本发明采取的技术方案具体为:一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置， 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Π ，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；
[0009] 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：
[0010] 电压采集单元分别采集母线I、母线Π 、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；
[0011] 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。
[0012] 进一步的，本发明中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。分析处理单元根据切换启动信号启动主变切换流 程，然后根据切换顺序信号选择相应的切换顺序。
[0013] 基于上述切换装置与牵引变电站电网的连接结构，本发明还提供一种电气化铁路 牵引变电站电源无缝切换方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤一，采集变电站电源母线I和母线Π 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；
[0015] 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；
[0016] 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，
[0017] 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) 接触网母线三相有压;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；
[0018]放电条件为：1)电源母线Π 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；
[0019] 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) 接触网母线三相有压;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；
[0020] 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；
[0021] 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；
[0022] 上述步骤3.1和3.2中，所述接触网母线三相有压即电压最小值大于有压定值；电 源母线不满足有压条件持续时间大于15秒，即电压最大值小于有压定值时间大于15秒;上 述有压定值可预先设定，如通过人机接口由用户设定或通过程序直接设定，为现有技术；
[0023] 本发明在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时， 还可同时判断是否有"其它闭锁切换条件"满足，即除本发明提到的铁路牵引变电站系统组 成外，是否有其它用于闭锁切换功能的信号，此为现有技术，如用户可通过设置单独的闭锁 切换开关，用于闭锁切换功能，本发明在应用时也将对此单独设置的闭锁切换开关进行开 关位置信号获取，从而判断是否有其它闭锁切换条件，如有则系统为放电状态，如没有则满 足系统充电条件之一；
[0024] 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；
[0025] 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；
[0026] 上述串联切换中，快速切换、同相位切换、残压切换以及长延时切换分别为现有技 术，其对应的切换条件即为合闸条件；
[0027] 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；
[0028]步骤七，切换完成，结束。
[0029] 进一步的，本发明上述方法的步骤五中，串联切换中快速切换条件为:接触网母线 电压与备用电源母线电压之间的频差和相差，分别小于快速切换频差、快速切换相差；
[0030] 快速切换频差的取值范围为0.1~2.0Hz，快速切换相差的取值范围为0.5~60度， 分别可根据具体应用环境确定，为现有技术。
[0031] 同相位切换包括同相位越前相角切换和同相位越前时间切换，其中同相位越前相 角切换条件为:接触网母线电压与备用电源母线电压之间的频差小于同相位切换频差，且 备用主变开关两侧的角差在本定值范围内；同相位切换频差取值范围为0.1~5.0Hz，可根 据具体应用确定，如本发明默认5Hz;备用主变开关两侧的角差即备用主变高压侧母线电压 的相角与接触网母线电压的相角之间的差值;角差的本定值范围可设置为-120~-30度。
[0032] 同相位越前时间切换条件为:根据接触网母线电压与备用电源母线电压之间的频 差、频率滑差和开关合闸回路动作时间定值，预估出相角差，当接触网母线电压与备用电源 母线电压之间的角差即将到达预估的相角差，同时频差小于同相位切换频差，则在角差到 达预估相角差之前发合闸命令；
[0033] 同相位越前时间切换时的相角差计算公式为：
[0034]
[0035]其中：d Φ为相角差;dFR为频差;d(dFR)/dt为频差滑差；tdq为合闸回路动作时间， 包括切换装置发出合闸指令的时间与主变开关固有合闸时间。
[0036] 残压切换条件为:接触网母线电压小于残压切换电压幅值定值。所述残压切换电 压幅值定值为20% - 40%的接触网额定电压。当母线电压下降到某个允许值时，切换后产 生的暂态过程已经不会产生严重影响，此时可以合上备用电源，不用再判断相角或频率差。
[0037] 当投入长延时切换，切换启动后，经过设定的延时时间后，切换装置发出合闸指 令，发合闸指令时不对压差、频差和相差进行判断。因为经过设定的长延时后，前面三种切 换方式都没有发出备用电源断路器合闸脉冲，母线残压此时已衰减至绝对安全值，长延时 切换作为以上切换条件不满足的总后备。上述长延时切换对应的延时时间设定范围为0.5 ~10秒。
[0038]本发明上述方法的步骤六中，并联切换中快速切换条件为:接触网母线电压与备 用电源母线电压之间的压差、频差和相差，分别小于正常并联切换压差、正常并联切换频差 和正常并联切换相差。正常并联切换压差定值的取值范围为0~20%，正常并联切换频差定 值的取值范围为〇. 02~0.5Hz，正常并联切换相差定值的取值范围为0.5~20度，可分别根 据需要设定。
[0039]有益效果
[0040]利用本发明的切换装置和方法可实现两台主变低压侧两分支开关的切换功能，有 两种方式：一种是先合上备用电源开关，再跳开工作电源开关;一种是先跳开工作电源开 关，再合上备用电源开关，不管哪种方式，开关合闸时，均需判断两侧电压的幅值、相位和频 率，确保既能实现不间断的无缝切换，不需要全站停电，还能保证合闸时冲击电流较小，不 会导致主变保护动作，完成牵引供电的不间断供电切换功能。
[0041 ]与现有技术相比，本发明改变了传统的牵引变电站传统的倒闸方式，切换不需要 全站停电，在切换前完成备用电源隔离刀闸合闸工作，有足够的时间应对隔刀不能正常合 闸的情况，最后采用本发明无缝切换装置完成开关的切换。由于采用的无缝切换技术，可保 证连续可靠供电，不影响电力机车的正常运行，不需要在特定的"天窗"时间去完成电源切 换，检修时间可灵活安排，给牵引变电站设备检修提供了方便，提高了工作效率的同时，进 一步保障了供电可靠性和安全性，经济效益十分可观。
【附图说明】
[0042]图1是电气化铁路牵引变电站的典型运行方式一；
[0043]图2是电气化铁路牵引变电站的典型运行方式二；
[0044] 图3是本发明方法的电源无缝切换流程示意图；
[0045] 图4是本发明方法中系统充电和放电条件示意图。
【具体实施方式】
[0046]以下结合附图和具体实施例进一步描述。
[0047]本发明的应用基础为：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Π ，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；如图1和图2， 110KV电源母线I和母线Π ，通过主变1B和主变2B，为接触网母线提供电源。
[0048]本发明的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：
[0049] 电压采集单元分别采集母线I、母线Π 、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；
[0050] 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。
[0051 ]上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。分析处理单元根据切换启动信号启动主变切换流程，然后根据切换顺 序信号选择相应的切换顺序。人机接口上可分别设置对应不同切换指令的按键，以方便工 作人员进行操作，按键输出端连接分析处理单元，以获取切换指令信号。
[0052]电压采集单元、开关状态量采集单元皆为现有技术，分析处理单元采用现有处理 器芯片，切换控制单元可通过继电器形式实现，即将8组不同的继电器接入开关的控制回路 中，开关控制回路包括跳闸回路和合闸回路，具体为：201A开关跳闸回路、201A开关合闸回 路、201B开关跳闸回路、201B开关合闸回路、202A开关跳闸回路、202A开关合闸回路、202B开 关跳闸回路和202B开关合闸回路，上述各跳闸回路和合闸回路的具体电路形式为现有技 术。
[0053] 实施例
[0054]参考图1和图2,本发明通过一台无缝切换装置，接入电气化铁路牵引站和变电站 中的4路电压量，包括:27.5kV母线a，母线b两相电压，110kV母线I电压一路、110kV母线Π 电 压一路；4路开关位置信号：主变1B低压侧201A、201B开关常闭辅助接点，主变2B低压侧 202A、202B开关常闭辅助接点。不仅可以应用于图1运行方式，同时可以应用于图2运行方 式，两种运行方式对称，实现两种运行方式的相互切换。
[0055] 本发明具有自动识别牵引变电站当前运行方式的功能，一旦识别到某种运行方 式，即自动充电，为切换做好前期准备，若运行方式不正常，则放电，闭锁切换功能。所谓运 行方式即用于反应系统中开关的状态、电压、电流的分布情况的一个名词。
[0056] 参考图3所示，本发明基于上述切换装置与牵引变电站电网的连接结构的，电气化 铁路牵引变电站电源无缝切换方法，包括以下步骤：
[0057] 步骤一，采集变电站电源母线I和母线Π 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。
[0058] 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。
[0059] 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;参考图4分别示出了本发明系统运行方式为充电和放电的条件：
[0060] 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) 接触网母线三相有压;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；
[00611放电条件为：1)电源母线Π 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；
[0062] 3.2需要由主变28切换到主变18时，充电条件为：1)主变28到18切换起动投入;2) 接触网母线三相有压;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；
[0063]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；
[0064] 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；
[0065] 上述步骤3.1和3.2中，所述接触网母线三相有压即电压最小值大于有压定值；电 源母线不满足有压条件持续时间大于15秒，即电压最大值小于有压定值时间大于15秒;上 述有压定值可预先设定，如通过人机接口由用户设定或通过程序直接设定，为现有技术；
[0066] 本发明在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时， 还可同时判断是否有"其它闭锁切换条件"满足，即除本发明提到的铁路牵引变电站系统组 成外，是否有其它用于闭锁切换功能的信号，此为现有技术，如用户可通过设置单独的闭锁 切换开关，用于闭锁切换功能，本发明在应用时也将对此单独设置的闭锁切换开关进行开 关位置信号获取，从而判断是否有其它闭锁切换条件，如有则系统为放电状态，如没有则满 足系统充电条件之一。
[0067] 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；
[0068] 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；
[0069] 上述串联切换中，快递切换、同相位切换、残压切换以及长延时切换分别为现有技 术，其对应的切换条件即为合闸条件；
[0070] 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；
[0071] 步骤七，切换完成，结束。
[0072] 如图3所示，本发明涉及3种切换操作方式，根据开关的先后操作顺序，有并联自动 切换、并联半自动切换、串联切换三种方式。
[0073] 并联自动切换:根据图1的典型运行方式，手动启动切换并选择切换顺序，分析处 理单元识别到动作顺序为并联自动切换，利用27.5kV母线电压与110kV母线Π 电压进行计 算，判别到并联快速切换的条件满足后，合上202A和202B开关，经过"正常并联跳闸延时" 后，跳开201A和201B开关。如果在这段延时内，刚合上的202A和202B开关被跳开，则不再动 作跳201A和201B工作开关工作。
[0074] 并联半自动切换:根据附图1的典型运行方式，手动启动切换并选择切换顺序，装 置识别到动作顺序为并联半自动切换，利用27.5kV母线电压与110kV母线Π 电压，判别到并 联快速切换的条件满足后，合上202A和202B开关，跳开201A和201B开关的工作由人工操作 完成。若在设定的时间内，操作人员仍未跳开201A和201B开关，装置将发出告警信号，以免 两电源长期并列运行。
[0075] 串联切换:根据附图1的典型运行方式，手动启动切换并选择切换顺序，装置识别 到动作顺序为串联切换方式，利用27.5kV母线电压与110kV母线Π 电压，根据附图4的流程， 先跳开201A和201B开关，确认跳开之后，按照优先级先后进行快速切换、同相位越前相角切 换、同相位越前时间切换、残压切换、长延时切换功能判别，满足切换条件后，合上202A和 202B开关。
[0076] 对于附图2的典型运行方式，也按照上述的方式对称切换。
[0077] 本发明涉及6个合闸判据，即：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;本发明根据母线电压的不同情况，搜 索最佳合闸点。
[0078]以主变1B切换到主变2B举例说明5种合闸判定条件：
[0079]并联快速切换：当27.5kV母线电压与110kV母线Π 电压之间的压差、频差和相差分 别小于正常并联切换压差、正常并联切换频差和正常并联切换相差时，并联快速切换条件 满足。
[0080] 快速切换：当27.5kV母线电压与110kV母线Π 电压之间的频差和相差小于快速切 换频差、快速切换相差，快速切换条件满足。
[0081] 同相位越前相角切换：当27.5kV母线电压与110kV母线Π 电压之间的频差小于同 相位切换频差时，只要开关两侧的角差在本定值范围内，装置则发合闸命令。
[0082]同相位越前时间切换:根据27.5kV母线电压与110kV母线Π 电压之间的频差及频 率滑差，和开关合闸回路动作时间定值，预估出相角差。当两母线电压之间的角差快到达预 估的相角差时，同时频差小于同相位切换频差满足，提前发合闸命令。这样经过开关实际的 合闸延时之后，在合上开关的时刻确保角差接近于0,此时冲击电流较小，同相位越前时间 切换判据的相角差如下公式计算：
[0083]
[0084]其中：dFR为频差;d Φ为相角差;d(dFR)/dt为频差滑差；tdq为合闸回路动作时间， 包括切换装置的出口时间+开关固有合闸时间。
[0085] 残压切换:切换装置启动后，当27.5kV母线电压小于残压切换电压幅值定值时，残 压切换条件满足。
[0086] 长延时切换：当长延时切换投入时，在切换启动后，经过本定值设定的延时时间 后，装置发合命令。发合命令时不对压差、频差和相差进行判断。该切换作为以上切换条件 不成功的总后备。
[0087] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置，一种电气化铁路牵引变电站电源无 缝切换装置，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IB和主变 2B，主变IB和主变2B的高压侧分别连接母线I和母线Π ，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;其特征是， 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Π 、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； 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。2. 根据权利要求1所述的电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置，其特征是，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； 分析处理单元根据切换启动信号启动主变切换流程，然后根据切换顺序信号选择相应 的切换顺序。3. 基于权利要求1至2所述的电气化铁路牵引变电站电源无缝切换装置的切换方法，其 特征是，包括以下步骤： 步骤一，采集变电站电源母线I和母线Π 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IB切换到主变2B时，充电条件为：1)主变IB到2B切换启动投入；2)接触 网母线三相有压;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Π 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IB时，充电条件为：1)主变2B到IB切换起动投入；2)接触 网母线三相有压;3) 20IA和20IB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。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征是，步骤五中，串联切换中快速切换条件为:接触 网母线电压与备用电源母线电压之间的频差和相差，分别小于快速切换频差、快速切换相 差。5. 根据权利要求3所述的方法，其特征是，步骤五中，串联切换中同相位切换包括同相 位越前相角切换合同相位越前时间切换，其中同相位越前相角切换条件为:接触网母线电 压与备用电源母线电压之间的频差小于同相位切换频差，且备用主变开关两侧的角差在本 定值范围内； 同相位越前时间切换条件为:根据接触网母线电压与备用电源母线电压之间的频差、 频率滑差和开关合闸回路动作时间定值，预估出相角差，当接触网母线电压与备用电源母 线电压之间的角差即将到达预估的相角差，同时频差小于同相位切换频差，则在角差到达 预估相角差之前发合闸命令； 同相位越前时间切换时的相角差计算公式为：其中：(1Φ为相角差;dFR为频差;d(dFR)/dt为频差滑差；tdq为合丨?回路动作时间，包括 切换装置发出合闸指令的时间与主变开关固有合闸时间。6. 根据权利要求2所述的方法，其特征是，残压切换条件为:接触网母线电压小于残压 切换电压幅值定值;所述残压切换电压幅值定值为20% - 40%的接触网额定电压。7. 根据权利要求2所述的方法，其特征是，步骤六中，并联切换中并联快速切换条件为： 接触网母线电压与备用电源母线电压之间的压差、频差和相差，分别小于正常并联切换压 差、正常并联切换频差和正常并联切换相差。
【文档编号】H02J9/06GK105932769SQ201610533080
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】吴仕平, 王汉林, 李永国, 严后杨, 刘国毅
【申请人】国电南瑞南京控制系统有限公司