[发明专利]一种高铁再生制动能量存储系统保护方法

权利要求书

1.一种高铁再生制动能量存储系统保护方法，其特征在于，包括

步骤(1)，在高铁再生制动能量存储系统关键位置处设置检测传感器，在牵引供电系统与再生制动能量存储系统之间，再生制动能量存储系统各子系统之间，各级联变流器组之间及各级联超级电容组之间设置开关柜；所述关键位置包括：牵引供电系统馈电线出线口、桥臂连接降压变压器初级次级端口、四象限变流器输入输出端、四象限变流器IGBT元件、四象限变流器直流侧串联谐振电路元件、四象限变流器直流侧支撑电容、双向DC/DC变换器输入输出端、双向DC/DC变换器IGBT元件、超级电容模块输出端及单组超级电容端；所述再生制动能量存储系统子系统包括四象限变流器系统，双向DC/DC变换器及超级电容组系统；各所述开关柜通过控制模块统一控制管理；

步骤(2)，检测传感器采集实时电气量，控制模块对输入信号进行越限判断，确定系统的运行状态和故障信息；

步骤(3)，对于系统不同的故障类型、故障位置及故障发生时系统的运行状态，控制模块发出告警信号或跳闸信号，若不同系统同时产生故障，则按照牵引供电系统>四象限变流器系统>双向DC/DC变换器及超级电容组系统的优先级顺序进行保护动作；若有跳闸信号产生，则控制模块根据系统运行状态选择是否进行联跳动作；设定重合闸优先级为牵引供电系统与再生制动能量存储系统连接开关柜>子系统间连接开关柜>各多重化模组间连接开关柜，断路器断开后延时2.0秒进行一次重合闸，若合闸成功，则系统恢复正常运行；其中多重化变流器、多重化超级电容投入方式为逐级投入，若合闸失败，则判定为永久性故障，控制模块发出二次告警。

2.如权利要求1所述的一种高铁再生制动能量存储系统保护方法，其特征在于：步骤(2)检测传感器所采集的实时检测量包括：牵引供电系统馈电线出口处电压电流、桥臂连接降压变压器初级与次级端口电压电流、牵引供电臂电压电流、四象限变流器交流侧电流电压、四象限变流器直流侧电流电压、四象限变流器IGBT元件端电压、四象限变流器支撑电容端电压、四象限变流器直流侧串联谐振电路元件电流与端电压、双向DC/DC变换器输入端电流电压、双向DC/DC变换器IGBT元件端电压、超级电容组端电压，单组超级电容端电压；

牵引供电系统故障的保护方法，包括以下步骤：

(1)控制模块接收来自牵引供电系统关键位置检测传感器的实时检测电气量，其中，所检测电气量包括牵引供电系统馈电线出口处电压电流、桥臂连接降压变压器初级与次级端口电压电流、牵引供电臂电压电流；

(2)控制模块对接收到的电压电流信号进行越限判断，任一信号越限都将判定为故障状态；故障状态下控制模块产生跳闸信号，控制本系统与再生制动能量存储系统间连接开关柜中高压断路器断开，同时联跳再生制动能量存储系统各子系统间连接开关柜，控制相应开关柜中低压断路器断开，实现子系统自保护功能；

(3)各断路器断开后延时2.0秒进行自动重合闸，若重合闸成功，则系统继续运行，若重合闸失败，则判定为永久性故障，控制模块发出二次告警；

四象限变流器系统的保护方法，包括以下步骤：

(1)控制模块接收来自四象限变流器系统关键位置检测传感器的实时检测电气量，其中，所检测电气量包括四象限变流器交流侧电流电压、四象限变流器直流侧电流电压、四象限变流器IGBT元件端电压、四象限变流器支撑电容端电压、四象限变流器直流侧串联谐振电路元件电流与端电压；

(2)控制模块对接收到的电压电流信号值进行越限判断，根据故障状态下是否可容错运行发出不同控制信号；当本系统发生可容错运行故障时，控制模块控制与故障变流器组相连的开关柜中低压断路器断开并发出容错运行告警信号，无需联跳本系统与双向DC/DC变换器及超级电容组系统间连接开关柜；当本系统发生不可容错运行故障时，控制模块控制本系统与牵引供电系统间连接开关柜中高压断路器断开，同时联跳本系统与双向DC/DC变换器及超级电容组系统间连接开关柜，断开其中的低压断路器，实现与牵引供电系统的隔离；

(3)各断路器断开后延时2.0秒进行自动重合闸，若重合闸成功，则系统继续运行，若重合闸失败，则判定为永久性故障，控制模块发出二次告警；

双向DC/DC变换器及超级电容组系统的保护方法，包括以下步骤：

(1)控制模块接收来自双向DC/DC变换器及超级电容组系统关键位置检测传感器的实时检测电气量，其中，所检测电气量包括双向DC/DC变换器输入端电流电压、双向DC/DC变换器IGBT元件端电压、超级电容组端电压，单组超级电容端电压；

(2)控制模块检测系统运行状态并对接收到的电压电流信号值进行越限判断，根据故障状态下是否可容错运行发出不同控制信号；当本系统发生可容错运行故障时，控制模块控制与故障变流器组或超级电容组相连的开关柜中低压断路器断开并发出容错运行告警信号，无需联跳牵引供电系统与四象限变流器系统间连接开关柜；当本系统发生不可容错运行故障时，控制模块控制本系统与四象限变流器系统间连接开关柜中低压断路器断开，同时根据本系统的运行状态选择是否联跳牵引供电系统与四象限变流器系统间连接开关柜；

(3)各断路器断开后延时2.0秒进行自动重合闸，若重合闸成功，则系统继续运行，若重合闸失败，则判定为永久性故障，控制模块发出二次告警。