[发明专利]一种高铁再生制动能量存储系统保护方法

说明书

本发明公开了一种高铁再生能量存储系统保护方法。再生能量存储系统包括牵引供电系统、四象限变流器系统和双向DC/DC变换器及超级电容组系统。保护方法包括步骤：在各系统关键位置安装检测传感器；控制模块判定故障发生位置及类型；根据故障类型进行跳闸、重合闸及联跳保护动作。本发明的有益效果在于，在高铁再生制动能量存储系统关键位置布置检测传感器，通过控制模块统一管理，完成了对高铁再生制动能量存储系统的保护，填补了该系统保护方法的空缺；通过设计控制模块中故障检测及保护联跳逻辑，可以对高铁再生制动能量存储系统在不同运行情况下发生的不同类型故障进行及时准确的处理。

技术领域

本发明涉及牵引供电系统领域，特别是一种高铁再生制动能量存储系统保护方法。

背景技术

高铁再生制动能量存储系统作为高速铁路电力机车再生能量的回收利用装置，可以实现电力机车制动时再生制动能量的存储，在电力机车牵引时再将存储的电能回馈到牵引网供机车牵引使用，同时还能抑制谐波、治理负序问题。但是，系统在运行过程中可能会出现过电流、过电压等故障，轻则导致再生制动能量存储系统失效，重则会影响牵引供电系统的正常运行。因此，设计高铁再生制动能量存储系统的故障保护方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高铁再生制动能量存储系统保护方法，实现设备故障不影响牵引供电系统供电、牵引供电系统故障设备自保护的功能。

实现本发明目的的技术方法如下：

一种高铁再生制动能量存储系统保护方法，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；所述各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，则控制系统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。

进一步地，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、四象限变流器交流测电流电压、直流侧电流电压、IGBT元件端电压、支撑电容端电压、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；