CN108819801B - 一种钢轨电位抑制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢轨电位抑制系统及方法，其系统包括：可调电阻单元、可编程控制器、反并联晶闸管模块和电压检测模块，可调电阻单元连接于钢轨和地网之间，反并联晶闸管模块与可调电阻单元并联，电压调节模块与可调电阻单元并联，可调电阻单元、反并联晶闸管模块、电压检测模块均与可编程控制器连接。本发明的钢轨电位抑制系统及方法可同时对钢轨电位和杂散电流进行抑制，可避免钢轨电位独立控制时杂散电流泄漏量过大，杂散电流独立控制时钢轨电位抬升严重的问题，有效降低钢轨电位对人身安全造成的危害，降低杂散电流对地铁结构钢筋及周围埋地管线的腐蚀危害，且能够降低设备成本，减少占用空间，提升控制效果。
Description
技术领域
本发明涉及钢轨电位抑制技术领域，特别涉及一种钢轨电位抑制系统及方法。
背景技术
目前国内城市轨道交通牵引供电系统均采用直流750V或1500V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。由于回流轨道自身存在电阻，且系统采用悬浮接地方式，机车运行时，会在钢轨与地之间形成电位差，称为钢轨电位。如果该电位过高，会对人身安全产生严重危害。由于回流轨道与大地之间很难保证完全绝缘，而且随着运营时间加长，轨地绝缘效果逐步下降，会有部分回流电流由钢轨泄漏至大地，形成杂散电流。杂散电流会对地铁自身轨道、结构钢筋及附件埋地管线产生电化学腐蚀，对城市轨道交通安全运营造成隐患。
目前，国内外已运营的地铁线路为抑制钢轨电位与杂散电流，在变电所中普遍设有钢轨电位限制装置及排流装置。钢轨电位限制装置连接钢轨与大地，当检测到钢轨电位超过人身安全电压时，将轨道与大地短接，降低钢轨电位。排流柜连接于大地、结构钢筋与变电所负母线(该母线与轨道连接)，使结构钢筋与大地中的杂散电流单方向流回牵引变电所负极，减小杂散电流造成的腐蚀问题。但钢轨电位与杂散电流各自独立抑制的方法在现场运营过程中证实出现较多问题。钢轨电位限制装置在进行保护性合闸时，会有大量电流直接泄漏至大地，该数值比线路运行正常泄漏的电流大的多，导致杂散电流腐蚀问题加剧。排流装置在进行排流时，会减小大地或结构钢筋与负母线之间的电位差(排流时钢轨电位为负值)，导致全线钢轨电位抬升，远端钢轨电位限制装置频繁动作。两者不能有效的联合控制，使钢轨电位与杂散电流抑制时出现控制失调，不能有效解决钢轨电位与杂散电流问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的之一在于提供一种钢轨电位抑制系统。采用如下技术方案：
一种钢轨电位抑制系统，其包括：可调电阻单元、可编程控制器、反并联晶闸管模块和电压检测模块，所述可调电阻单元连接于钢轨和地网之间，所述反并联晶闸管模块与所述可调电阻单元并联，所述电压调节模块与可调电阻单元并联，所述可调电阻单元、反并联晶闸管模块、电压检测模块均与所述可编程控制器连接。
作为本发明的进一步改进，该系统还包括:熔断器，所述熔断器与可调电阻单元串联。
作为本发明的进一步改进，该系统还包括：电流检测模块，所述电流检测模块与可调电阻单元串联后与所述电压检测模块并联，所述电流检测模块与所述可编程控制器连接。
作为本发明的进一步改进，所述可调电阻单元的调节范围为0-500Ω。
本发明目的之二在于提供一种钢轨电位抑制方法。采用如下技术方案：
一种钢轨电位抑制方法，其包括：
将可调电阻单元的阻值调至最大，其中，所述可调电阻单元连接于钢轨和地网之间；
当所述钢轨电位为正值，且大于速动电压限值时，将反并联晶闸管模块导通后，将所述可调电阻单元的阻值调至零，接着，将反并联晶闸管模块断开，并逐渐增加所述可调电阻单元的阻值，同时，通过电压检测模块实时检测钢轨电位，使钢轨电位等于电压调节限值，其中，所述反并联晶闸管模块与所述可调电阻模块并联；
当所述钢轨电位为正值，且大于电压调节限值并小于等于速动电压限值时，调低所述可调电阻单元的阻值，使钢轨电位等于电压调节限值。
作为本发明的进一步改进，该方法还包括：
当所述钢轨电位为负值，且大于负向速动电压限值时，将反并联晶闸管模块导通后，将所述可调电阻单元的阻值调至零，接着，将反并联晶闸管模块断开，并调节所述可调电阻单元的阻值使排流电流值等于杂散电流值；
当所述钢轨电位为负值，且大于负向电压调节限值并小于等于负向速动电压限值时，调节所述可调电阻单元的阻值使排流电流值等于杂散电流值。
作为本发明的进一步改进，该方法还包括：
当所述钢轨电位为正值，且小于速动电压限值时，将可调电阻单元的阻值保持在最大状态。
作为本发明的进一步改进，该方法还包括：所述可调电阻单元的调节范围为0-500Ω。
本发明的有益效果：
本发明的钢轨电位抑制系统及方法可同时对钢轨电位和杂散电流进行抑制，可避免钢轨电位独立控制时杂散电流泄漏量过大，杂散电流独立控制时钢轨电位抬升严重的问题，有效降低钢轨电位对人身安全造成的危害，降低杂散电流对地铁结构钢筋及周围埋地管线的腐蚀危害，且能够降低设备成本，减少占用空间，提升控制效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例中钢轨电位抑制系统的结构示意图。
标记说明：C1：可编程控制器；C2:可调电阻单元；C3:反并联晶闸管模块；C4:电流检测模块；C5:电压检测模块；C6:熔断器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本实施例中的钢轨电位抑制系统，该系统包括：可编程控制器C1、可调电阻单元C2、反并联晶闸管模块C3、电流检测模块C4、电压检测模块C5、熔断器C6。
可调电阻单元C2、电流检测模块C4和熔断器C6三者串联后与电压检测模块C5并联，可调电阻单元C2、电流检测模块C4和熔断器C6三者串联后连接于钢轨和地网之间，反并联晶闸管模块C3与可调电阻单元C2并联，可调电阻单元C2、反并联晶闸管模块C3、电流检测模块C4、电压检测模块C5均与可编程控制器C1连接。
电流检测模块C4用于检测电流信号并将检测到的电流信号发送至可编程控制器C1，电压检测模块C5用于检测电压信号并将检测到的电压信号发送至可编程控制器C1，可编程控制器C1用于接收上述电流信号和电压信号，并根据上述电流信号和电压信号调节反并联晶闸管模块C3的状态和可调电阻单元C2的阻值。
其工作流程如下：先将可调电阻单元C2的阻值调至最大，电压检测模块C5检测钢轨电位并发送至可编程控制器C1，可编程控制器C1接收到钢轨电位信号后进行识别，当钢轨电位为正值，且大于速动电压限值时，将反并联晶闸管模块C3导通后，将可调电阻单元C2的阻值调至零，接着将反并联晶闸管模块C3断开，并逐渐增加可调电阻单元C2的阻值，同时，通过电压检测模块C5实时检测钢轨电位，使钢轨电位等于电压调节限值；当钢轨电位为正值，且大于电压调节限值并小于等于速动电压限值时，可编程控制器C1调低可调电阻单元C2的阻值，使钢轨电位等于电压调节限值；当钢轨电位为负值，且大于负向速动电压限值时，可编程控制器C1将反并联晶闸管模块C3导通，并将可调电阻单元C2的阻值调至零，接着，将反并联晶闸管模块C3断开，并调节可调电阻单元C2的阻值，并实时接收电流检测模块C4的电流信号，使排流电流值等于杂散电流值；当钢轨电位为负值，且大于负向电压调节限值并小于等于负向速动电压限值时，可编程控制器C1调节可调电阻单元C2的阻值，并实时接收电流检测模块C4的电流信号，使排流电流值等于杂散电流值。
在本实施例中，可调电阻单元C2的调节范围为0-500Ω，在本发明的其他实施例中，可调电阻单元C2的调节范围可以根据需要任意设置。
本实施例中的钢轨电位抑制方法，包括以下步骤：
步骤S10、将可调电阻单元的阻值调至最大；
其中，可调电阻单元连接于钢轨和地网之间，初始状态下，将可调电阻单元的电阻值调至最大，可以在电路导通后有效保护电路，在本实施例中，钢轨和地网之间还连接有熔断器，熔断器与可调电阻单元串联，用于保护电路，保护电路电流不超过设计限值，保证电路安全运行。
步骤S21、当钢轨电位为正值，且大于速动电压限值时，将反并联晶闸管模块导通后，将可调电阻单元的阻值调至零，接着，将反并联晶闸管模块断开，并逐渐增加可调电阻单元的阻值，同时，通过电压检测模块实时检测钢轨电位，使钢轨电位等于电压调节限值；
其中，电压速动限值取标准规定的钢轨电位保护动作的限值90V，电压调节限值可设，例如80V，超过80V时，则调节可调电阻单元，使电压维持在80V。
具体的，通过与可调电阻模块并联的电压检测模块检测钢轨电位，当钢轨电位为正值，且大于速动电压限值时，可能发生接触网短路，此时，将反并联晶闸管模块导通即将钢轨与地网短接。
步骤S22、当钢轨电位为正值，且大于电压调节限值并小于等于速动电压限值时，调低可调电阻单元的阻值，使钢轨电位等于电压调节限值。
具体的，当电压检测模块检测到钢轨电位为正值时，检测位置钢轨会向大地泄漏电流，该位置不需要进行排流。当钢轨电位为正值，且大于电压调节限值并小于等于速动电压限值时，此时，钢轨电位已经超过人身安全电压限值。应减小可调电阻单元的阻值，以使钢轨电位降低。
步骤S23、当钢轨电位为负值，且大于负向速动电压限值时，将反并联晶闸管模块导通后，将可调电阻单元的阻值调至零，接着，将反并联晶闸管模块断开，并调节可调电阻单元的阻值使排流电流值等于杂散电流值；
步骤S24、当钢轨电位为负值，且大于负向电压调节限值并小于等于负向速动电压限值时，调节可调电阻单元的阻值使排流电流值等于杂散电流值。
优选的，该方法还包括以下步骤：
当钢轨电位为正值，且小于电压调节限值时，将可调电阻单元的阻值保持在最大状态。
具体的，当钢轨电位为正值，且小于电压调节限值时，钢轨电位低于人身安全电压限值，可调电阻单元电阻调节至最大，以减少该位置电流的泄漏量。
本发明的有益效果：
本发明的钢轨电位抑制系统及方法可同时对钢轨电位和杂散电流进行抑制，可避免钢轨电位独立控制时杂散电流泄漏量过大，杂散电流独立控制时钢轨电位抬升严重的问题，有效降低钢轨电位对人身安全造成的危害，降低杂散电流对地铁结构钢筋及周围埋地管线的腐蚀危害，且能够降低设备成本，减少占用空间，提升控制效果。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (3)
1.一种钢轨电位抑制方法，其特征在于，包括：
将可调电阻单元的阻值调至最大，其中，所述可调电阻单元连接于钢轨和地网之间；
当所述钢轨电位为正值，且大于速动电压限值时，将反并联晶闸管模块导通后，将所述可调电阻单元的阻值调至零，接着，将反并联晶闸管模块断开，并逐渐增加所述可调电阻单元的阻值，同时，通过电压检测模块实时检测钢轨电位，使钢轨电位等于电压调节限值，其中，所述反并联晶闸管模块与所述可调电阻单元并联；
当所述钢轨电位为正值，且大于电压调节限值并小于等于速动电压限值时，调低所述可调电阻单元的阻值，使钢轨电位等于电压调节限值；
当所述钢轨电位为负值，且大于负向速动电压限值时，将反并联晶闸管模块导通后，将所述可调电阻单元的阻值调至零，接着，将反并联晶闸管模块断开，并调节所述可调电阻单元的阻值使排流电流值等于杂散电流值；
当所述钢轨电位为负值，且大于负向电压调节限值并小于等于负向速动电压限值时，调节所述可调电阻单元的阻值使排流电流值等于杂散电流值；
电流检测模块与所述可调电阻单元串联后与所述电压检测模块并联，所述电流检测模块与可编程控制器连接。
2.如权利要求1所述的钢轨电位抑制方法，其特征在于，还包括：
当所述钢轨电位为正值，且小于速动电压限值时，将可调电阻单元的阻值保持在最大状态。
3.如权利要求1-2任一所述的钢轨电位抑制方法，其特征在于，还包括：所述可调电阻单元的调节范围为0-500Ω。
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