本發(fā)明涉及單軌回流系統(tǒng)的直流接地保護技術，具體公開了一種用于單軌回流供電系統(tǒng)的直流接地保護方法。

背景技術：

在城軌直流供電系統(tǒng)中，相對走行軌回流供電系統(tǒng)而言，單軌回流供電系統(tǒng)能夠減少雜散電流危害、避免對基于軌道信號系統(tǒng)的干擾，因此單軌回流供電系統(tǒng)不僅可用于傳統(tǒng)的金屬輪列車，也可用于橡膠輪的列車，甚至是磁浮列車。例如，目前重慶2號線跨坐式單軌列車、長沙中低速磁懸浮列車和北京在建中的磁浮列車均采用單軌回流供電系統(tǒng)供電。在單軌回流供電系統(tǒng)中，為檢測直流正極接地故障，配置了直流接地保護裝置，簡稱64D柜。當發(fā)生直流接地故障時，該裝置發(fā)出跳閘信號，使本站和鄰站饋線柜跳閘并閉鎖。因此很容易造成大面積停電，甚至列車停運，嚴重威脅供電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

為了檢測直流正極接地故障，每個變電站系統(tǒng)配置一臺直流接地保護裝置，并安裝在負極母線與大地之間，通過檢測二者之間的電壓，確定是否發(fā)生故障。當直流正極與大地短接（磁浮列車的直流正極與F軌短接），大地與負極母線之間電壓升高，觸發(fā)直流接地保護裝置發(fā)出保護信號。目前針對該故障信號，一種方案是使本站與鄰站向該區(qū)間供電的直流饋線柜全部跳閘閉鎖，通過停止供電，切除故障區(qū)間；另一種方案是逐次啟動本站上行、下行重合閘，根據(jù)上、下行重合閘后是否再次接收到故障信號判斷并切除故障區(qū)間。因為整個供電系統(tǒng)的大地電氣連接，負極母線貫通，當某一點發(fā)生直流正極接地故障時，大地與負極之間的電位差增大，靠近故障點很大范圍內(nèi)的直流接地保護裝置都能夠檢測到該電位差，并被觸發(fā)保護動作，使對應的連續(xù)多個變電站跳閘。如果相鄰三個變電站內(nèi)的直流接地保護裝置動作，那么這三個變電站既是保護輸出，又是保護接收。以上兩種方案均以單獨的變電站為分析對象，忽略了相鄰變電站之間的相互影響，一旦發(fā)生直流接地故障，必將因相鄰變電站之間的互鎖導致多個變電站跳閘停電，嚴重影響的城軌供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

如圖1所示，典型牽引變電站列車牽引供電系統(tǒng)中，RT1、RT2為整流變壓器；R1、R2為整流器；201、202為進線柜；211為第一下行饋線柜、213為第二下行饋線柜，212為第一上行饋線柜、214為第二上行饋線柜；2011、2021、2211、2212、2213、2214為負極隔離刀；2111、2131、2121、2141為上網(wǎng)隔離刀；2113、2124為越區(qū)隔離刀；64D為直流接地保護裝置。目前城軌直流供電系統(tǒng)中的饋線柜均具備重合閘功能，當饋線柜因故障跳閘，可啟動重合閘，使設備重新合閘。典型的單軌回流供電系統(tǒng)的直流接地保護裝置（64D柜）安裝在負極母線與大地之間，當某一處直流正極與大地短接，在大地與負極之間產(chǎn)生電位差，觸發(fā)直流接地保護裝置動作。由于整個供電系統(tǒng)大地電氣連接，各變電站上行、下行線路負極母線電氣連接，因此任何一條線路出現(xiàn)直流接地故障，靠近故障點很大范圍內(nèi)的直流接地保護裝置都可以檢測到該電壓差而被觸發(fā)保護動作，導致故障區(qū)間難以確定。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：針對現(xiàn)有技術的上述問題，提供一種不僅能夠快速確定并切除故障區(qū)間，還能夠自動恢復其他無故障區(qū)間的正常供電，提高供電系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，避免直流斷路器反復重合閘造成設備損傷的用于單軌回流供電系統(tǒng)的直流接地保護方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種用于單軌回流供電系統(tǒng)的直流接地保護方法，步驟包括：

1）將單軌回流供電系統(tǒng)每一個變電站的供電區(qū)間按照上下行線路和與相鄰變電站的左右鄰接關系劃分為獨立的四個供電區(qū)間，所述四個供電區(qū)間包括左鄰下行區(qū)間、右鄰下行區(qū)間、左鄰上行區(qū)間和右鄰上行區(qū)間；配備一臺用于接收直流接地保護裝置64D的直流接地保護跳閘信號以及控制供電區(qū)間的饋線柜跳閘或重合閘的控制器；當所述控制器收到直流接地保護跳閘信號時，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2）；

2）所述控制器發(fā)出全部跳閘信號使所述四個供電區(qū)間全部跳閘，同時所述控制器依次針對每一個供電區(qū)間進行重合閘，并根據(jù)重合閘后是否仍然是收到直流接地保護裝置64D的直流接地保護跳閘信號來判定該供電區(qū)間是否發(fā)生故障，如果某一供電區(qū)間發(fā)生故障，則將故障供電區(qū)間的饋線柜跳閘并閉鎖。

優(yōu)選地，所述單軌回流供電系統(tǒng)包括多個變電站，所述變電站均包括第一下行饋線柜211、第一上行饋線柜212、第二下行饋線柜213以及第二上行饋線柜214，所述左鄰下行區(qū)間的饋線柜包括目標變電站的第一下行饋線柜211和左鄰變電站的第二下行饋線柜213，所述右鄰下行區(qū)間的饋線柜包括目標變電站的第二下行饋線柜213和右鄰變電站的第一下行饋線柜211，所述左鄰上行區(qū)間的饋線柜包括目標變電站的第一上行饋線柜212和左鄰變電站的第二上行饋線柜214，所述右鄰上行區(qū)間的饋線柜包括目標變電站的第二上行饋線柜214和右鄰變電站的第一上行饋線柜212。

優(yōu)選地，步驟2）的詳細步驟包括：

2.1）將直流接地保護跳閘信號對應的目標變電站及其相鄰變電站的跳閘；

2.2）所述控制器發(fā)出左下行重合閘信號，啟動目標變電站的第一下行饋線柜211與左鄰變電站的第二下行饋線柜213重合閘；

2.3）在目標變電站的第一下行饋線柜211與左鄰變電站的第二下行饋線柜213重合閘后，如果控制器在指定時長內(nèi)未收到目標變電站的直流接地保護跳閘信號，則判定左鄰下行區(qū)間無故障，且繼續(xù)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.4）；否則判定左鄰下行區(qū)間有故障，控制器發(fā)出左下行跳閘信號，將目標變電站的第一下行饋線柜211與左鄰變電站的第二下行饋線柜213跳閘，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.4）；

2.4）所述控制器發(fā)出右下行重合閘信號，啟動目標變電站的第二下行饋線柜213與右鄰變電站的第一下行饋線柜211重合閘；

2.5）在目標變電站的第二下行饋線柜213與右鄰變電站的第一下行饋線柜211重合閘后，如果控制器在指定時長內(nèi)未收到目標變電站的直流接地保護跳閘信號，則判定右鄰下行區(qū)間無故障，且繼續(xù)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.6）；否則判定右鄰下行區(qū)間有故障，控制器發(fā)出右下行跳閘信號，將目標變電站的第二下行饋線柜213跳閘，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.6）；

2.6）所述控制器發(fā)出左上行重合閘信號，啟動目標變電站的第一上行饋線柜212和左鄰變電站的第二上行饋線柜214重合閘；

2.7）在目標變電站的第一上行饋線柜212和左鄰變電站的第二上行饋線柜214重合閘后，如果控制器在指定時長內(nèi)未收到目標變電站的直流接地保護跳閘信號，則判定左鄰上行區(qū)間無故障，且繼續(xù)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.8）；否則判定左鄰上行區(qū)間有故障，控制器發(fā)出左上行跳閘信號，將目標變電站的第一上行饋線柜212和左鄰變電站的第二上行饋線柜214跳閘，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.8）；

2.8）所述控制器發(fā)出右上行重合閘信號，啟動目標變電站的第二上行饋線柜214和右鄰變電站的第一上行饋線柜212重合閘；

2.7）在目標變電站的第二上行饋線柜214和右鄰變電站的第一上行饋線柜212重合閘后，如果控制器在指定時長內(nèi)未收到目標變電站的直流接地保護跳閘信號，則判定右鄰上行區(qū)間無故障，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.10）；否則判定右鄰上行區(qū)間有故障，控制器發(fā)出右上行跳閘信號，將目標變電站的第二上行饋線柜214和右鄰變電站的第一上行饋線柜212跳閘，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.10）；

2.10）結束并退出。

優(yōu)選地，所述指定時長的長度為1～200s。

本發(fā)明用于單軌回流供電系統(tǒng)的直流接地保護方法具有下述優(yōu)點：本發(fā)明將單軌回流供電系統(tǒng)每一個變電站的供電區(qū)間按照上下行線路和與相鄰變電站的左右鄰接關系劃分為獨立的四個供電區(qū)間，配備一臺用于接收直流接地保護裝置64D的直流接地保護跳閘信號以及控制供電區(qū)間的饋線柜跳閘或重合閘的控制器；當控制器收到直流接地保護跳閘信號時，控制器發(fā)出全部跳閘信號使四個供電區(qū)間全部跳閘，同時控制器依次針對每一個供電區(qū)間進行重合閘，并根據(jù)重合閘后是否仍然是收到直流接地保護裝置64D的直流接地保護跳閘信號來判定該供電區(qū)間是否發(fā)生故障，如果某一供電區(qū)間發(fā)生故障，則將故障供電區(qū)間的饋線柜跳閘并閉鎖，不僅能夠快速確定并切除故障區(qū)間，還能夠自動恢復其他無故障區(qū)間的正常供電，提高供電系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，避免直流斷路器反復重合閘造成設備損傷。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術典型的單軌回流供電系統(tǒng)的電路原理示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例方法的基本流程示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例中連續(xù)三站單軌回流供電系統(tǒng)的電路原理示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例中控制器的輸入輸出信號端口示意圖。

圖5為本發(fā)明步驟2）的詳細流程示意圖。

具體實施方式

對于單軌回流供電系統(tǒng)而言，雖然整個直流供電系統(tǒng)關聯(lián)性強，但是各個供電區(qū)間完全獨立。下文將連續(xù)三個變電站（變電站A～變電站C）為例，變電站A～變電站C均包括第一下行饋線柜211、第一上行饋線柜212、第二下行饋線柜213以及第二上行饋線柜214，對本發(fā)明用于單軌回流供電系統(tǒng)的直流接地保護方法進行進一步的詳細說明。

如圖2所示，本發(fā)明用于單軌回流供電系統(tǒng)的直流接地保護方法的步驟包括：

1）將單軌回流供電系統(tǒng)每一個變電站的供電區(qū)間按照上下行線路和與相鄰變電站的左右鄰接關系劃分為獨立的四個供電區(qū)間，四個供電區(qū)間包括左鄰下行區(qū)間、右鄰下行區(qū)間、左鄰上行區(qū)間和右鄰上行區(qū)間；配備一臺用于接收直流接地保護裝置64D的直流接地保護跳閘信號以及控制供電區(qū)間的饋線柜跳閘或重合閘的控制器；當控制器收到直流接地保護跳閘信號時，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2）；

2）控制器發(fā)出全部跳閘信號使四個供電區(qū)間全部跳閘，同時控制器依次針對每一個供電區(qū)間進行重合閘，并根據(jù)重合閘后是否仍然是收到直流接地保護裝置64D的直流接地保護跳閘信號來判定該供電區(qū)間是否發(fā)生故障，如果某一供電區(qū)間發(fā)生故障，則將故障供電區(qū)間的饋線柜跳閘并閉鎖。

以圖3所示，本實施例中單軌回流供電系統(tǒng)包括3個變電站（變電站A～變電站C），變電站均包括第一下行饋線柜211、第一上行饋線柜212、第二下行饋線柜213以及第二上行饋線柜214，左鄰下行區(qū)間的饋線柜包括目標變電站的第一下行饋線柜211和左鄰變電站（變電站A）的第二下行饋線柜213，右鄰下行區(qū)間的饋線柜包括目標變電站的第二下行饋線柜213和右鄰變電站（變電站C）的第一下行饋線柜211，左鄰上行區(qū)間的饋線柜包括目標變電站的第一上行饋線柜212和左鄰變電站（變電站A）的第二上行饋線柜214，右鄰上行區(qū)間的饋線柜包括目標變電站的第二上行饋線柜214和右鄰變電站（變電站C）的第一上行饋線柜212。以變電站B作為目標變電站，則可知四個供電區(qū)間具體如下：左鄰下行區(qū)間：變電站B的第一下行饋線柜211與變電站A的第二下行饋線柜213）、右鄰下行區(qū)間（變電站B的第二下行饋線柜213與變電站C的第一下行饋線柜211）、左鄰上行區(qū)間（變電站B的第一上行饋線柜212與變電站A的第二上行饋線柜214）、右鄰上行區(qū)間（變電站B的第二上行饋線柜214與變電站C的第一上行饋線柜212）。在直流接地保護跳閘后，一個保護周期T內(nèi)，通過逐次啟動供電區(qū)間重合閘的方法，判定故障點。

以圖4所示，本實施例中配備一臺控制器，用于接受、處理直流接地保護信號，并根據(jù)處理結果，使對應供電區(qū)間的饋線柜跳閘或重合閘。其中，輸入端口I0.0用于接收直流接地保護裝置64D的直流接地保護跳閘信號。輸出端口Q0.0用于輸出全部跳閘信號，輸出端口Q0.0輸出全部跳閘信號后，則控制器將直流接地保護跳閘信號對應的目標變電站及其相鄰變電站的跳閘。輸出端口Q0.1用于輸出左下行跳閘信號，將目標變電站的第一下行饋線柜211與左鄰變電站（變電站A）的第二下行饋線柜213跳閘；輸出端口Q0.2用于左下行重合閘信號，啟動目標變電站的第一下行饋線柜211與左鄰變電站（變電站A）的第二下行饋線柜213重合閘。輸出端口Q0.3用于輸出右下行跳閘信號，將目標變電站的第二下行饋線柜213跳閘；輸出端口Q0.4用于右下行重合閘信號，啟動目標變電站的第二下行饋線柜213與右鄰變電站（變電站C）的第一下行饋線柜211重合閘。輸出端口Q0.5用于輸出左上行跳閘信號，將目標變電站的第一上行饋線柜212和左鄰變電站（變電站A）的第二上行饋線柜214跳閘；輸出端口Q0.6用于左上行重合閘信號，啟動目標變電站的第一上行饋線柜212和左鄰變電站（變電站A）的第二上行饋線柜214重合閘。輸出端口Q0.7用于輸出右上行跳閘信號，將目標變電站的第二上行饋線柜214和右鄰變電站（變電站C）的第一上行饋線柜212跳閘；輸出端口Q1.0用于右上行重合閘信號，啟動目標變電站的第二上行饋線柜214和右鄰變電站（變電站C）的第一上行饋線柜212跳閘重合閘。

如圖5所示，當控制器的輸入端口I0.0收到直流接地保護跳閘信號時，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2）。本實施例中，步驟2）的詳細步驟包括：

2.1）控制器的輸出端口Q0.0輸出全部跳閘信號，將直流接地保護跳閘信號對應的目標變電站（變電站B）及其相鄰變電站（變電站A和C）的跳閘；

2.2）控制器的輸出端口Q0.2發(fā)出左下行重合閘信號，啟動目標變電站（變電站B）的第一下行饋線柜211（圖中簡略表示為目標變電站211，以下簡略表示規(guī)則相同）與左鄰變電站（變電站A）的第二下行饋線柜213（圖中簡略表示為左鄰站213，以下簡略表示規(guī)則相同）重合閘；

2.3）在目標變電站（變電站B）的第一下行饋線柜211與左鄰變電站（變電站A）的第二下行饋線柜213重合閘后，如果控制器的輸入端口I0.0在指定時長內(nèi)未收到目標變電站（變電站B）的直流接地保護跳閘信號，則判定左鄰下行區(qū)間無故障，且繼續(xù)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.4）；否則判定左鄰下行區(qū)間有故障，控制器的輸出端口Q0.1發(fā)出左下行跳閘信號，將目標變電站（變電站B）的第一下行饋線柜211與左鄰變電站（變電站A）的第二下行饋線柜213跳閘，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.4）；

2.4）控制器的輸出端口Q0.4發(fā)出右下行重合閘信號，啟動目標變電站（變電站B）的第二下行饋線柜213與右鄰變電站（變電站C）的第一下行饋線柜211重合閘；

2.5）在目標變電站（變電站B）的第二下行饋線柜213與右鄰變電站（變電站C）的第一下行饋線柜211重合閘后，如果控制器的輸入端口I0.0在指定時長內(nèi)未收到目標變電站（變電站B）的直流接地保護跳閘信號，則判定右鄰下行區(qū)間無故障，且繼續(xù)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.6）；否則判定右鄰下行區(qū)間有故障，控制器的輸出端口Q0.3發(fā)出右下行跳閘信號，將目標變電站（變電站B）的第二下行饋線柜213跳閘，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.6）；

2.6）控制器的輸出端口Q0.6發(fā)出左上行重合閘信號，啟動目標變電站（變電站B）的第一上行饋線柜212和左鄰變電站（變電站A）的第二上行饋線柜214重合閘；

2.7）在目標變電站（變電站B）的第一上行饋線柜212和左鄰變電站（變電站A）的第二上行饋線柜214重合閘后，如果控制器的輸入端口I0.0在指定時長內(nèi)未收到目標變電站（變電站B）的直流接地保護跳閘信號，則判定左鄰上行區(qū)間無故障，且繼續(xù)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.8）；否則判定左鄰上行區(qū)間有故障，控制器的輸出端口Q0.5發(fā)出左上行跳閘信號，將目標變電站（變電站B）的第一上行饋線柜212和左鄰變電站（變電站A）的第二上行饋線柜214跳閘，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.8）；

2.8）控制器的輸出端口Q1.0發(fā)出右上行重合閘信號，啟動目標變電站（變電站B）的第二上行饋線柜214和右鄰變電站（變電站C）的第一上行饋線柜212重合閘；

2.7）在目標變電站（變電站B）的第二上行饋線柜214和右鄰變電站（變電站C）的第一上行饋線柜212重合閘后，如果控制器的輸入端口I0.0在指定時長內(nèi)未收到目標變電站（變電站B）的直流接地保護跳閘信號，則判定右鄰上行區(qū)間無故障，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.10）；否則判定右鄰上行區(qū)間有故障，控制器的輸出端口Q0.7發(fā)出右上行跳閘信號，將目標變電站（變電站B）的第二上行饋線柜214和右鄰變電站（變電站C）的第一上行饋線柜212跳閘，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2.10）；

2.10）結束并退出。

本實施例中，前述的指定時長的長度為1～200s之間可以根據(jù)需要進行調(diào)整其實際取值，且調(diào)整的步長為1s，本實施例中前述的指定時長的具體長度為5s。

上述步驟2.1）～2.10）中進行跳閘和重合閘時，必須保持同一供電區(qū)間同時進行跳閘/重合閘的兩臺饋線柜進行跳閘和重合閘的同步性。對于每一個供電區(qū)間而言，如果合閘后不再接收到跳閘信號，則判定該區(qū)間無故障。如果合閘后再次接收到跳閘信號，則判定該區(qū)間發(fā)生故障，跳閘對應饋線柜并閉鎖。需要說明的是，上述步驟2.1）～2.10）僅僅是以圖4所示輸出端口的定義進行的具體實例，在實施過程中，控制器也可以根據(jù)其他輸出端口的定義進行輸出信號的控制各個饋線柜的跳閘和重合閘，在此不再贅述。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。