[发明专利]一种对钢轨电位进行控制的柔性接地装置

说明书

本发明提供一种对钢轨电位进行控制的柔性接地装置，包括与钢轨电位接地体连接的若干功率模块、对功率模块的工作模式进行分配控制的主控制器，所述主控制器通过电压传感器与钢轨电位接地体连接用于采集钢轨电位数据，钢轨电位的采用柔性控制，摒弃钢轨电位传统的分段控制方法，丰富城轨回流系统柔性接地理论；可以使钢轨电位与杂散电流的综合协同控制，避免各参数独立控制的副作用，实现两者并柜控制；控制方法计及多点钢轨电位的耦合作用影响，避免钢轨电位控制的连锁动作；计及回流系统暂态参数对钢轨电位控制时暂态过电压影响，避免出现误动作闭锁情况，同时，降低了回流系统钢轨电位振荡频率；降低了钢轨电位控制时的功率消耗。

技术领域

本发明涉及一种钢轨电位控制技术领域，具体涉及一种对钢轨电位进行控制的柔性接地装置。

背景技术

目前，国内外城市轨道交通线路普遍采用直流牵引供电系统。系统由牵引变电所、牵引网、列车等主要设备组成，采用了走行轨回流的供电方式。牵引变电所将城市电网交流电降压、整流成750V或1500V直流电，输送给接触网。牵引电流经接触网到达列车，并由回流系统(包括走行轨、杂散电流排流网、地网等组成)返回至牵引变电所负极。

但是，在直流牵引供电系统供电方式当中，由于走行轨不可能与大地完全绝缘，且走行轨具有一定的纵向电阻，牵引电流回流时会在走行轨上形成一定的电压降，走行轨与大地之间存在电位差，该电位差称为钢轨电位。因此有少量电流不会沿着走行回流轨回到牵引变电所的负极，而是流入周边介质或者大地，经电阻较小路径返回轨道或牵引变电所整流机组负极。

钢轨电位升高会危及乘客人身安全并影响轨旁设备的安全运行。由于列车与走行轨等电位，当乘客上下列车时，若走行轨对地电位过高，会对人身安全造成危害。此外，走行轨连接有多种轨旁设备，如屏蔽门、转辙机等，当走行轨电位过高且轨旁设备存在一定的绝缘薄弱时，会对轨旁设备造成损害。国内多条城市轨道交通线路运营时，发生过屏蔽门打火、转辙机接地线烧熔等现象，给线路的安全运营造成较大危害。

为防止过高钢轨电位对乘客人身及轨旁设备造成危害，国内外城市轨道交通线路的车站位置通常设置钢轨电位限制装置(Over Voltage Protection Device，OVPD)。OVPD一端连接走行轨，一端连接系统地网，当检测到所在位置钢轨电位超过标准规定的人身安全限值时，OVPD合闸一段时间，将走行轨与大地短接，以降低该位置钢轨电位水平。

但是采用钢轨电位限制装置刚性接地方式存在一些问题。

1)钢轨电位装置作用时保证了人身和设备的安全，但同时也使大量的回流电流通过钢轨电位限制装置流入地网，形成杂散电流，对地网和车站中的结构钢筋，及相连的设备的金属材料产生电腐蚀，减少了金属材料的寿命，严重时影响地铁工程的使用寿命。

2)现有的钢轨电位限制装置，当钢轨电位超过设定值时，将走行轨与系统接地网短接，降低该位置钢轨电位，属于刚性接地。当轨电位升高时，容易一段保护动作频繁接地，造成走行轨电位来回波动，振荡幅值达到上百伏，对直流牵引供电系统冲击较大，且影响人员与设备安全运行。

3)每条线路均有2-3个车站的钢轨电位限制装置频繁显示钢轨电位过高，动作次数多，屏蔽门外框结构对相邻金属部件产生放电火花的现象时有发生。所以在运营中，钢轨电位装置在起到安全保护的作用前提下，应该尽可能少动作。

发明内容

为全面解决上述问题，尤其是针对现有技术所存在的不足，本发明提供了一种对钢轨电位进行控制的柔性接地装置。为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种对钢轨电位进行控制的柔性接地装置，包括与钢轨电位接地体连接的若干功率模块、对功率模块的工作模式进行分配控制的主控制器，所述主控制器通过电压传感器与钢轨电位接地体连接用于采集钢轨电位数据。

进一步的，所述功率模块的工作模式包括恒压模式、恒流控制模式、恒阻模式。