一种钢轨电位限制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种钢轨电位限制装置及控制方法，装置：直流接触器的一端、反并联晶闸管模块的一端、电压检测模块的一端均与地网连接，直流接触器的另一端和反并联晶闸管模块的另一端连接后通过电流检测模块分别与钢轨和电压检测模块的另一端连接；控制器分别与直流接触器和反并联晶闸管模块连接。方法：在钢轨电压值分别达到一段电压保护整定值、二段电压保护整定值和三段电压保护整定值时，分别延时控制直流接触器合闸、控制直流接触器无延时合闸和控制直流接触器闭锁,在检测到流经闭合的直流接触器的电流值小于电流整定值时，控制直流接触器分闸。该装置和方法可以有效减小分闸时出现的操作过电压，能避免出现误闭锁的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨电位限制装置及控制方法


[0001]本专利技术属于钢轨电位抑制
，具体是一种钢轨电位限制装置。

技术介绍

[0002]目前国内城市轨道交通牵引供电系统大多采用直流750V或1500V的电源进行供电，机车由接触网获得电能，牵引电流通过行车轨道返回到牵引变电所整流机组负极。由于回流系统自身存在电阻，机车在运行过程中，会在钢轨与地之间形成电位差，称为钢轨电位。当乘客上下车时，尤其是乘客站在站台上手扶车厢或一只脚在车厢里，且另外一只脚在站台上时，由于机车车厢和轨道是直接连通的，则在手脚之间或两脚之间就存在钢轨电位，严重时可危及人身了安全。为了保护乘客和铁路员工的安全，避免钢轨与地之间接触电压对乘客或员工产生伤害，钢轨与地之间应该设置钢轨电位限制装置，当检测到钢轨电位绝对值超过允许值后，通过钢轨电位限制装置的动作直接将轨道和地短路。
[0003]现有钢轨电位限制装置在运行中通常设置I、II、III三段动作电压，当钢轨电位达到I段电压动作值时，钢轨电位限制装置接触器延时一段时间后合闸，将钢轨大地短接，拉低钢轨电位值，延时10s后，接触器分闸。当钢轨电位达到II段电压动作值时，钢轨电位限制装置接触器立即合闸，延时一定时间后接触器分闸。当钢轨电位达到III段电压动作值时，钢轨电位限制装置的反并联晶闸管模块会立即导通，将钢轨与大地短接，并且接触器闭锁，将钢轨与大地保持短接状态，直至工作人员人工将其分闸。钢轨电位限制装置闭锁时，会有大量回流电流泄漏至大地，形成杂散电流，对地铁自身结构钢筋及地铁附近埋地管线造成电化学腐蚀。但现场运行过程中，现有的钢轨电位限制装置会出现自身操作过电压致使其产生闭锁现象的问题，同时，现有的钢轨电位限制装置控制方法尚不能满足现场的实际需要。因为直流牵引回流系统是包含有电感、电容等暂态参数的系统，如果接触器合闸后流经钢轨电位限制装置的电流较大，直流接触器分闸时截留在电感中的磁场能量转化为电容上的电场能量，会导致直流接触器两端产生较大的尖峰过电压。该尖峰过电压会使钢轨电位限制装置出现异常闭锁的情况。因此，急需提供一种新的钢轨电位限制装置及控制方法，以避免该类型异常闭锁情况的发生。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种钢轨电位限制装置，该装置能有效解决现有的钢轨电位限制装置在断开时产生的尖峰电压的问题，同时，能显著降低装置发生错误动作的次数，可有效减少杂散电流的泄露，并能降低钢轨电位。该方法可以能有效减小装置保护性合闸后分闸时出现的操作过电压，避免钢轨电位限制装置出现误闭锁的问题
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种钢轨电位限制装置，包括控制器C1、直流接触器C2、反并联晶闸管模块C3、电流检测模块C4和电压检测模块C5；
[0006]所述直流接触器C2的一端、反并联晶闸管模块C3的一端、电压检测模块C5的一端
均与地网连接，直流接触器C2的另一端和反并联晶闸管模块C3的另一端连接后通过电流检测模块C4分别与钢轨和电压检测模块C5的另一端连接；
[0007]所述控制器C1分别与直流接触器C2的控制端和反并联晶闸管模块C3的控制端连接。
[0008]所述电流检测模块C4用于实时检测流过直流接触器C2的电流信号，并将检测的电流信号实时发送给控制器C1；
[0009]所述电压检测模块C5用于实时检测钢轨与大地之间的电位信号，将检测的电位信号实时发送给控制器C1；
[0010]所述控制器C1用于根据接收到的电流信号获得电流值I，并在电流值I小于电流整定值I0时，控制直流接触器C2分闸；用于根据接收到的电压信号获得电压值U，并在电压值U大于等于一段电压保护整定值U>且小于二段电压保护整定值U>>时，延时设定时间t1再控制直流接触器C2合闸，以将轨道与大地短接；并在电压值U大于等于二段电压保护整定值U>>且小于三段电压保护整定值U>>>时，直接控制直流接触器C2无延时合闸；并在电压值U大于等于三段电压保护整定值U>>>时，控制反并联晶闸管模块C3开通以抵消直流接触器C2的机械延时，同时，控制直流接触器C2合闸，并持续保持直流接触器C2的闭锁状态；三段电压保护整定值U>>>大于二段电压保护整定值U>>大于一段电压保护整定值U>。
[0011]作为一种优选，所述控制器C1为可编程控制器。
[0012]作为一种优选，设定时间t1为0.5s。
[0013]本专利技术中，通过使直流接触器接于钢轨与大地之间，并使与直流接触器并联的电压传感器实时检测钢轨对地电位的大小，能在钢轨电位超过安全电压整定值时，自动地控制钢轨电位限制装置的闭合，以将钢轨与大地短接，从而保护人身安全。通过使与直流接触器串联的电流传感器实时检测流经直接接触器的电流大小，能在电流幅值小于电流整定值时，自动地控制钢轨电位限制装置分闸。
[0014]本专利技术还提供了一种钢轨电位限制装置的控制方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一：确定一段电压保护整定值U>、二段电压保护整定值U>>和三段电压保护整定值U>>>，并确定电流整定值I0；
[0016]步骤二：检测到钢轨电压值U达到一段电压保护整定值U>时，延时0.5s控制直流接触器C2合闸,并在检测到流经闭合的直流接触器C2的电流值I小于电流整定值I0时，控制直流接触器C2分闸；
[0017]步骤三：检测到钢轨电压值U达到二段电压保护整定值U>>时，控制直流接触器C2无延时合闸,并在检测到流经闭合的直流接触器C2的电流值I小于电流整定值I0时，控制直流接触器C2分闸；
[0018]步骤四：检测到钢轨电压值U达到三段电压保护整定值U>>>时，控制反并联晶闸管模块C3开通以抵消直流接触器C2的机械延时，同时，控制直流接触器C2合闸，并持续保持直流接触器C2的闭锁状态。
[0019]作为一种优选，电流整定值I0通过基于回流系统电感、电容的钢轨电位限制装置分闸电流整定方法进行确定；
[0020]S1：利用开关K和电容C的并联支路、电感L和电流源e(t)的串联回路建立与钢轨电位限制装置分闸电流整定模型；开关K合闸时，流经L的电流i
L
会流经开关K，而当K分闸时，
开关K瞬间断开截流留在电感中的磁场能量转化为电容C上的电场能量，电容C两端电流突然变化会在电容两端产生过电压；
[0021]S2：根据公式(1)获得开关K闭合后流过串接回路的电流I&；
[0022][0023]S3：根据公式(2)、(3)分别获得电容C上的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨电位限制装置，其特征在于，包括控制器C1、直流接触器C2、反并联晶闸管模块C3、电流检测模块C4和电压检测模块C5；所述直流接触器C2的一端、反并联晶闸管模块C3的一端、电压检测模块C5的一端均与地网连接，直流接触器C2的另一端和反并联晶闸管模块C3的另一端连接后通过电流检测模块C4分别与钢轨和电压检测模块C5的另一端连接；所述控制器C1分别与直流接触器C2的控制端和反并联晶闸管模块C3的控制端连接；所述电流检测模块C4用于实时检测流过直流接触器C2的电流信号，并将检测的电流信号实时发送给控制器C1；所述电压检测模块C5用于实时检测钢轨与大地之间的电位信号，将检测的电位信号实时发送给控制器C1；所述控制器C1用于根据接收到的电流信号获得电流值I，并在电流值I小于电流整定值I0时，控制直流接触器C2分闸；用于根据接收到的电压信号获得电压值U，并在电压值U大于等于一段电压保护整定值U>且小于二段电压保护整定值U>>时，延时设定时间t1再控制直流接触器C2合闸，以将轨道与大地短接；并在电压值U大于等于二段电压保护整定值U>>且小于三段电压保护整定值U>>>时，直接控制直流接触器C2无延时合闸；并在电压值U大于等于三段电压保护整定值U>>>时，控制反并联晶闸管模块C3开通以抵消直流接触器C2的机械延时，同时，控制直流接触器C2合闸，并持续保持直流接触器C2的闭锁状态；三段电压保护整定值U>>>大于二段电压保护整定值U>>大于一段电压保护整定值U>。2.根据权利要求1所述的一种钢轨电位限制装置，其特征在于，所述控制器C1为可编程控制器。3.根据权利要求1或2所述的一种钢轨电位限制装置，其特征在于，设定时间t1为0.5s。4.利用如权利要求1至3任一项所述的一种钢轨电位限制装置进行电位控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：确定一段电压保护整定值U>、二段...

【专利技术属性】
技术研发人员：周根华，何俊伟，谢大生，林清，
申请(专利权)人：福州地铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：