CN121282811B - 牵引变电所电压智能监测切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了牵引变电所电压智能监测切换装置及方法，涉及铁路牵引供电技术领域，牵引变电所每段母线设置主用电压互感器和备用电压互感器，对于每个电压互感器分别设有电压互感器故障监测模块，每个电压互感器故障监测模块均包括有压判别电路、电压曾正常判别电路、无压判别电路、电压值偏低判别电路、电压差偏高判别电路、电压互感器异常判别电路以及电压互感器正常判别电路，电压自动投切装置根据每个电压互感器故障监测模块输出的电压互感器异常信号或电压互感器正常信号判断是否对当前运行的电压互感器进行切换。根据电压互感器曾正常标志综合判断电压互感器是否异常，从而确定所使用的电压互感器故障，自动投入备用电压互感器。

Description

牵引变电所电压智能监测切换装置及方法

技术领域

本发明涉及铁路牵引供电技术领域，具体涉及一种牵引变电所电压智能监测切换装置及方法。

背景技术

在铁路牵引供电系统中，牵引网馈线保护、故障测距等装置均要采集母线电压数据，母线电压是故障时保护动作、测距计算的依据。在实际运行中，27.5kV电压互感器的大都装有高压侧熔断器，并且该熔断器多为瓷管石英砂加熔丝结构，在熔丝熔断后，断口很小，依然存在较高的感应电压，此时，由于电压切换装置仍能采集到感应电压，电压切换装置不能自动切换至备用压互，影响整个牵引供电系统的安全运行。在熔断器故障情况下，会造成保护跳闸后，电压数据采集异常，测距误差增大，影响故障时的判断和应急处置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牵引变电所电压智能监测切换装置及方法，根据电压互感器曾正常标志综合判断电压互感器是否异常，从而确定所使用的电压互感器故障或高低压熔断器熔断后，自动投入备用电压互感器。

为实现上述目的，本申请提供以下方案：

一方面，本发明提供一种牵引变电所电压智能监测切换装置，包括电压自动投切装置，牵引变电所每段母线设置主用电压互感器和备用电压互感器，对于每个电压互感器分别设有电压互感器故障监测模块，每个电压互感器故障监测模块均包括有压判别电路、电压曾正常判别电路、无压判别电路、电压值偏低判别电路、电压差偏高判别电路、电压互感器异常判别电路以及电压互感器正常判别电路，其中：

有压判别电路触发有压动作信号；

电压曾正常判别电路根据有压动作信号触发电压互感器曾正常信号；

无压判别电路根据电压互感器曾正常信号触发无压动作信号；

电压值偏低判别电路根据电压互感器曾正常信号触发电压偏低信号；

电压差偏高判别电路根据电压互感器曾正常信号触发电压差偏高信号；

电压互感器异常判别电路根据无压动作信号、电压偏低信号以及电压差偏高信号触发电压互感器异常信号；

电压互感器正常判别电路根据有压动作信号、无压动作信号、电压偏低信号以及电压差偏高信号触发电压互感器正常信号；

电压自动投切装置根据每个电压互感器故障监测模块输出的电压互感器异常信号或电压互感器正常信号判断是否对当前运行的电压互感器进行切换。

在一些具体实施方案中，有压判别电路包括对输入的母线电压基波分量与有压整定值做比较的电压比较器一，将电压比较器一的输出结果与有压软压板投入信号做与逻辑处理的与逻辑器件一，对与逻辑器件一输出结果经过设定的时限后输出有压动作信号。

在一些具体实施方案中，当输入的母线电压基波分量大于等于有压整定值时，输出有压动作信号，电压曾正常判别电路接收到有压动作信号时，置电压互感器曾正常标志，输出电压互感器曾正常信号；

当输入的母线电压基波分量低于无压整定值时，电压曾正常判别电路瞬时复位电压互感器曾正常标志。

在一些具体实施方案中，无压判别电路包括对输入的电压互感器电压基波分量与无压整定值做比较的电压比较器二，将电压比较器二的输出结果、电压互感器曾正常信号、无压未动作信号做与逻辑处理的与逻辑器件二，与逻辑器件二输出无压起动信号，将无压起动信号经过设定的时限后输出无压动作信号。

在一些具体实施方案中，电压值偏低判别电路包括对输入的主用电压互感器的T线母线电流与F线母线电流的差值绝对值与母线负荷电流最大值做比较的电流比较器一，以及对输入的备用电压互感器的T线母线电流与F线母线电流的差值绝对值与母线负荷电流最大值做比较的电流比较器二，将电流比较器一的输出结果和电流比较器二的输出结果做或逻辑处理的或逻辑器件一；

还包括触发压互电压值偏低软压板投入信号的压互电压值偏低软压板，将输入的母线电压值与母线电压最小值做比较的电压比较器三；

以及将压互电压值偏低软压板投入信号、电压互感器曾正常信号、或逻辑器件一输出结果、电压比较器三输出结果做与逻辑处理的与逻辑器件三，对与逻辑器件三输出结果经过设定的时限后输出电压偏低信号。

在一些具体实施方案中，电压差偏高判别电路包括触发压互电压差偏高软压板投入信号的压互电压差偏高软压板，

将输入的主用电压互感器的T线母线电压与备用电压互感器的T线母线电压作差计算后得到的电压差绝对值，与设定的固有误差值做比较的电压比较器四；

将输入的备用电压互感器的T线母线电压与主用电压互感器的T线母线电压相除后得到的比值，与设定的电压比较系数做比较的电压比较器五；

以及将压互电压差偏高软压板投入信号、电压互感器曾正常信号、电压比较器四输出结果、电压比较器五输出结果做与逻辑处理的与逻辑器件四，对与逻辑器件四输出结果经过设定的时限后输出电压差偏高信号。

在一些具体实施方案中，电压互感器异常判别电路包括将无压动作信号、电压偏低信号、电压差偏高信号做或逻辑运算的或逻辑器件二，或逻辑器件二输出电压互感器异常信号。

在一些具体实施方案中，电压互感器正常判别电路包括对电压偏低信号做非逻辑处理的非逻辑器件一，

对无压动作信号做非逻辑处理的非逻辑器件二，对电压差偏高信号做非逻辑处理的非逻辑器件三，将非逻辑器件一输出、非逻辑器件二输出、非逻辑器件三输出、有压动作信号做与逻辑处理的与逻辑器件五，与逻辑器件五输出电压互感器正常信号。

在一些具体实施方案中，电压自动投切装置包括触发T线压互自动切换硬压板投入信号的T线压互自动切换硬压板,触发T线母线电压自动投切软压板投入信号的T线母线电压自动投切软压板；

若当前运行的是主用电压互感器，则当接收到T线压互自动切换硬压板投入信号、T线母线电压自动投切软压板投入信号、TF线母线隔开未在分位信号、主用电压互感器异常信号且备用电压互感器正常信号时，输出电压切换信号，自动投切至备用电压互感器。

第二方面，本申请提供一种牵引变电所电压智能监测切换方法，具体包括以下步骤：

S1、分别获取当前运行的电压互感器以及备用电压互感器的母线电压基波分量，分别监测两个电压互感器的运行状态，监测方法为：

S11、当母线电压基波分量大于有压整定值时，输出有压动作信号并置电压互感器的电压曾正常标志，当母线电压基波分量低于无压整定值时，瞬时复位当前运行的电压互感器的电压曾正常标志；

S12、根据电压互感器的电压曾正常标志分别判断电压互感器是否无压动作、电压值是否偏低以及电压差是否偏高；

S13、当电压互感器同时满足无压动作、电压值偏低、电压差偏高时，输出电压互感器异常，当电压互感器同时满足未进行无压动作、电压值不偏低、电压差不偏高且有压动作时，输出电压互感器正常；

S2、若当前运行的电压互感器的运行状态为电压互感器异常且备用电压互感器的运行状态为电压互感器正常时，电压自动投切装置将当前运行的电压互感器投切至备用电压互感器。

本发明具有的有益效果：

通过分析牵引变电所、分区所、AT 所等处27.5kV 母线电压在发生熔断器故障期间的电压曲线和相关故障波形等数据，结合电压切换规则，提取熔断器故障时的电压变化特征，进行电压比较，结合熔断器故障状态下的电压特征，设计比较主备PT 电压波形或差值变化趋势的方法，进而定位出发生熔断器故障的电压互感器。本发明不需要高压侧停电，不需要在高压侧直接检测，智能监测装置运行时，不能对原有设备及回路造成任何影响，在确定所使用的电压互感器故障或高低压熔断器熔断后，自动投入备用电压互感器。

附图说明

图1为本发明实施例提供的牵引变电所电压智能监测切换装置逻辑电路示意图；

图2为本发明实施例提供的电压互感器异常判别原理示意图；

图3为本发明实施例提供的有压判别原理图；

图4为本发明实施例提供的无压判别原理图；

图5为本发明实施例提供的电压值偏低判别原理图；

图6为本发明实施例提供的电压差偏高判别原理图；

图7为本发明实施例提供的电压互感器异常判别原理；

图8为本发明实施例提供的电压互感器正常判别原理；

图9为本发明实施例提供的电压切换二次原理图；

图10为本发明实施例提供的电压自动投切动作逻辑；

图11为本发明实施例提供的电压角度差偏高判别。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

另外，为了清楚和简洁起见，可能省略了对公知的结构、功能和配置的描述。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文描述的示例进行各种改变和修改。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种牵引变电所电压智能监测切换装置，包括电压自动投切装置，牵引变电所每段母线设置主用电压互感器和备用电压互感器，对于每个电压互感器分别设有电压互感器故障监测模块，每个电压互感器故障监测模块均包括有压判别电路、电压曾正常判别电路、无压判别电路、电压值偏低判别电路、电压差偏高判别电路、电压互感器异常判别电路以及电压互感器正常判别电路，其中：

有压判别电路触发有压动作信号；

具体地，有压判别电路包括对输入的母线电压基波分量与有压整定值做比较的电压比较器一，将电压比较器一的输出结果与有压软压板投入信号做与逻辑处理的与逻辑器件一，对与逻辑器件一输出结果经过设定的时限后输出有压动作信号。

电压曾正常判别电路根据有压动作信号触发电压互感器曾正常信号；

具体地，当输入的母线电压基波分量大于等于有压整定值时，输出有压动作信号，电压曾正常判别电路接收到有压动作信号时，置电压互感器曾正常标志，输出电压互感器曾正常信号；

当输入的母线电压基波分量低于无压整定值时，电压曾正常判别电路瞬时复位电压互感器曾正常标志。

无压判别电路根据电压互感器曾正常信号触发无压动作信号；

具体地，无压判别电路包括对输入的电压互感器电压基波分量与无压整定值做比较的电压比较器二，将电压比较器二的输出结果、电压互感器曾正常信号、无压未动作信号做与逻辑处理的与逻辑器件二，与逻辑器件二输出无压起动信号，将无压起动信号经过设定的时限后输出无压动作信号。电压值偏低判别电路根据电压互感器曾正常信号触发电压偏低信号；

具体地，电压值偏低判别电路包括对输入的主用电压互感器的T线母线电流与F线母线电流的差值绝对值与母线负荷电流最大值做比较的电流比较器一，以及对输入的备用电压互感器的T线母线电流与F线母线电流的差值绝对值与母线负荷电流最大值做比较的电流比较器二，将电流比较器一的输出结果和电流比较器二的输出结果做或逻辑处理的或逻辑器件一；还包括触发压互电压值偏低软压板投入信号的压互电压值偏低软压板，将输入的母线电压值与母线电压最小值做比较的电压比较器三；

以及将压互电压值偏低软压板投入信号、电压互感器曾正常信号、或逻辑器件一输出结果、电压比较器三输出结果做与逻辑处理的与逻辑器件三，对与逻辑器件三输出结果经过设定的时限后输出电压偏低信号。

电压差偏高判别电路根据电压互感器曾正常信号触发电压差偏高信号；

具体地，电压差偏高判别电路包括触发压互电压差偏高软压板投入信号的压互电压差偏高软压板，

将输入的主用电压互感器的T线母线电压与备用电压互感器的T线母线电压作差计算后得到的电压差绝对值，与设定的固有误差值做比较的电压比较器四；

将输入的备用电压互感器的T线母线电压与主用电压互感器的T线母线电压相除后得到的比值，与设定的电压比较系数做比较的电压比较器五；

以及将压互电压差偏高软压板投入信号、电压互感器曾正常信号、电压比较器四输出结果、电压比较器五输出结果做与逻辑处理的与逻辑器件四，对与逻辑器件四输出结果经过设定的时限后输出电压差偏高信号。

电压互感器异常判别电路根据无压动作信号、电压偏低信号以及电压差偏高信号触发电压互感器异常信号；

具体地，电压互感器异常判别电路包括将无压动作信号、电压偏低信号、电压差偏高信号做或逻辑运算的或逻辑器件二，或逻辑器件二输出电压互感器异常信号。

电压互感器正常判别电路根据有压动作信号、无压动作信号、电压偏低信号以及电压差偏高信号触发电压互感器正常信号；

具体地，电压互感器正常判别电路包括对电压偏低信号做非逻辑处理的非逻辑器件一，对无压动作信号做非逻辑处理的非逻辑器件二，对电压差偏高信号做非逻辑处理的非逻辑器件三，将非逻辑器件一输出、非逻辑器件二输出、非逻辑器件三输出、有压动作信号做与逻辑处理的与逻辑器件五，与逻辑器件五输出电压互感器正常信号。

电压自动投切装置根据每个电压互感器故障监测模块输出的电压互感器异常信号或电压互感器正常信号判断是否对当前运行的电压互感器进行切换。

电压自动投切装置包括触发T线压互自动切换硬压板投入信号的T线压互自动切换硬压板,触发T线母线电压自动投切软压板投入信号的T线母线电压自动投切软压板；

若当前运行的是主用电压互感器，则当接收到T线压互自动切换硬压板投入信号、T线母线电压自动投切软压板投入信号、TF线母线隔开未在分位信号、主用电压互感器异常信号且备用电压互感器正常信号时，输出电压切换信号，自动投切至备用电压互感器。

可以理解的是，铁路牵引变电所（亭）27.5kV每段母线一般设置2台27.5kV电压互感器，形成一主一备冗余模式，目的是一台电压互感器故障时可将装置母线电压切换至另一台电压互感器运行。27.5k母线电压互感器电压模拟量是实现牵引变电所测控不可缺少的重要数据，一旦间断消失或者异常，将引起牵引变电所馈线系统阻抗保护、主变压器系统高压侧、低压侧低电压启动过电流保护、故障测距装置等的误动作，中断接触网设备的供电，并导致计量、测量数据出现严重的偏差。

当前铁道牵引变电所母线主备电压互感器切换时，出现异常，引起主低电压启动过电流保护误动作严重危及牵引供电安全运行。

例如，在实际运行中，27.5kV电压互感器的大都装有高压熔断器，并且该熔断器多为瓷管石英砂加熔丝结构，在熔丝熔断后，断口很小，依然存在较高的感应电压，电压切换装置不能自动切换至备用压互。因此，在熔断器故障情况下，会造成保护跳闸，电压数据采集异常，测距误差增大，影响故障时的判断和应急处置。

一般变电所为AT供电方式，27.5kV母线总共安装4台电压互感器，其中1YH和2YH为一组，互为备用，其中3YH和5YH为一组，互为备用，4YH和6YH为一组，互为备用。每台电压互感器又包含T线压互和F线压互，总共八个压互。当电压互感器故障时，装置母线电压可切换至另一台正常电压互感器运行，提高供电可靠性。3YH、4YH、5YH、6YH电压互感器具有异常监测功能和互感器主动故障探测功能。

以下以主用电压互感器UT1-1为例，说明本申请装置实现对电压互感器的异常监测，如图2所示，是整体判别原理示意图，其他电压互感器的监测方法相同。以下对每个模块分别进行说明：

1.1、有压判别

有压判别原理如图3所示。UT1-1为母线电压基波分量，Uset为有压整定值，Tset为时限整定值。当母线电压基波分量大于等于有压整定值时，输出UT1-1有压；装置为8路电压分别单独配置有压判别元件，共用一组有压定值。

1.2、电压曾正常标志

以UT1-1为例，当判断出UT1-1有压动作时，置UT1-1电压曾正常标志，当UT1-1电压值低于无压整定值时，瞬时复位UT1-1曾正常标志。

1.3、无压判别

无压判别原理如图4所示。UT1-1为电压互感器电压基波分量，Uset为无压整定值，Tset为无压时限整定值。当压互感器电压基波分量曾有压且无压未动作且压互感器电压基波分量小于等于无压整定值时，输出无压启动，经无压时限后输出无压动作；装置为8路电压分别单独配置无压判别元件，共用一组无压定值。

1.4、电压值偏低

电压值偏低判别原理如图5所示， Um.min为母线电压最小值，Im.min母线负荷电流最大值，当UT1-1电压曾正常，且UT1-1＜母线电压最小值，且主用电压互感器或备用电压互感器的TF线母线电流之差小于母线负荷电流最大值时，输出UT1-1电压值偏低；

1.5、电压差偏高

以UT1-1为例进行说明，其他压互类似。电压差偏高判别原理如图6所示，K为电压比较系数，可整定，缺省取1.01。当UT1-1电压曾正常，且主用电压互感器和备用电压互感器的母线电压差大于两台电压互感器测量值的固有误差值且主用电压互感器和备用电压互感器的母线电压比大于电压比较系数时，输出UT1-1电压差偏高。为更好的对UT1-1和UT1-2的电压进行比较，当UT1-2在额定电压附近正常运行，且U1-1的电压在UT1-2的95%到105%范围内时，可以UT1-2为基准，对UT1-1微调系数进行校准，以抵消系统误差，保持两电压互感器在正常运行时，测量电压保持一致。

1.6、电压互感器异常判断逻辑

以UT1-1为例，说明电压互感器异常判断逻辑,其他七个电压互感器异常判断逻辑类似。电压互感器异常判别原理如图7所示，当UT1-1无压动作或UT1-1电压偏低动作或UT1-1电压差偏高动作时，判断主用电压互感器异常。若判定电压互感器异常，生成故障报告，并将异常前两个周波，异常后8个周波的采样数据，作为故障波形上送。

1.7、电压互感器正常判断逻辑

以UT1-1为例，说明电压互感器正常判断逻辑,其他七个电压互感器异常判断逻辑类似。电压互感器正常判别原理如图8所示，当UT1-1无压动作且UT1-1电压偏低动作且或UT1-1电压差偏高动作均不成立但UT1-1电压有压时，输出UT1-1主用电压互感器正常。

2、电压投切装置

系统中设置了三种冗余的电压投切操作，包括电压自动投切、电压遥控投切和电压手动投切，每组主备电压互感器均具备手动切换、自动切换、遥控切换 3 种方式可供选择。远动切换包括调度端主动切换、后台机值班人员切换和应答切换。应答切换是一种人机对话功能，当运行电压互感器监测异常时，综合自动化后台机弹出告警信息，值班人员根据情况确定是否投切电压。电压互感器监测切换装置的电压自动切换功能可从主用电压互感器切换到备用电压互感器，也可从备用电压互感器切换到主用电压互感器，装置在切换前必须确认另一个（组）电压互感器电压正常后，方可进行切换。

电压切换二次原理图如图9所示，T1、T2、F1、F2母线电压自动投切相互独立进行。以T1母线为例，端子（D1、D2）和（D3、D4）为同一继电器的两副接点，（D1、D2）为常闭接点，（D3、D4）为常开接点。原则上，主用压互电压接入端子（D1、D2），备用压互电压接入端子（D3、D4）。其它母线电压接入按相同原则。假设初始状态为UT1-1主用，UT1-2备用，即（D1、D2）闭合，（D3、D4）打开，以下对这三种方式依次说明：

2.1电压自动切换

假设初始状态为UT1-1主用，UT1-2备用，即（D1、D2）闭合，（D3、D4）打开，电压自动投切动作逻辑如图10所示。图中，“T1压互自动切换硬压板”为装置硬件开入。“T1母线电压自动投切软压板”为用户定值软压板。电压切换信号出口驱动信号插件继电器，端子（D1、D2）节点打开，端子（D3、D4）节点闭合。

装置自动识别切换动作结果，切换成功后报“电压自动切换成功”事件，如果切换失败则报“电压自动切换回路异常”，同时报自检报告“电压投切继电器不良”，点亮告警灯，闭锁本母线电压自动投切动作，必须排除故障后复归装置才能恢复功能。

一次自动投切成功动作后须经过20s自动复归时间才能开始下一次动作，或者在20s内使用面板复归按键复归。

2.2、电压遥控投切

以T1母线为例，电压遥控投切功能开放条件为“T1压互自动切换硬压板”投入且“T1母线电压自动投切软压板”退出。遥控应配置为单位置直控方式。

2.3、电压手动投切

当因通信故障无法完成遥控时，装置支持手动方式投切。以T1母线为例，手动投切功能开放条件为“T1压互自动切换硬压板”退出。触发电源开入B017，端子（D1、D2）节点闭合，端子（D3、D4）节点打开；触发电源开入B017，端子（D1、D2）节点打开，端子（D3、D4）节点闭合。

装置中还提供了母线电压互感器角度差偏高告警，当监测到同一母线上2台电压互感器电压角度之差大于阈值Φ，发出告警信号。生成事件报告保存。以UT1-1母线为例进行说明,其他各段母线压互电压角度差判据类似。如图11所示，电压角度差偏高判别逻辑为；当同一母线上2台电压互感器电压角度之差大于阈值Φ且均大于整定值USY时，判断电压互感器电压角度差偏高。为更好的对UT1-1和UT1-2的电压角度进行比较，当UT1-1和UT1-2在额定电压附近正常运行时，可以UT1-2的电压角度为基准，对UT1-1的角度进行微调，以抵消系统误差，保持两电压互感器在正常运行时，电压角度差接近为零。

装置还提供了互感器主动故障探测功能，可通过接通探测回路，对8个电压互感器分支分别进行故障探测。每个回路的故障探测过程类似，下面以UT1-1所在回路为例，说明故障探测的过程。装置收到UT1-1所在回路电压互感器遥控探测命令后，记录UT1-1电压幅值，发UT1-1所在回路电压互感器探测接通开出命令，延时t（可整定，缺省值为30毫秒）后，记录此时的UT1-1电压幅值，然后收回电压互感器探测回路接通开出命令，计算回路接通前后的电压差，若差值大于整定值，则判为电压互感器故障，生成故障报告，并将遥控前两个周波，遥控后8个周波的采样数据，作为故障波形上送。

实施例2

本实施例提供一种牵引变电所电压智能监测切换方法，应用在实施例1中的装置中，包括：

S1、分别获取当前运行的电压互感器以及备用电压互感器的母线电压基波分量，分别监测两个电压互感器的运行状态，监测方法为：

S11、当母线电压基波分量大于有压整定值时，输出有压动作信号并置电压互感器的电压曾正常标志，当母线电压基波分量低于无压整定值时，瞬时复位当前运行的电压互感器的电压曾正常标志；

S12、根据电压互感器的电压曾正常标志分别判断电压互感器是否无压动作、电压值是否偏低以及电压差是否偏高；

S13、当电压互感器同时满足无压动作、电压值偏低、电压差偏高时，输出电压互感器异常，当电压互感器同时满足未进行无压动作、电压值不偏低、电压差不偏高且有压动作时，输出电压互感器正常；

S2、若当前运行的电压互感器的运行状态为电压互感器异常且备用电压互感器的运行状态为电压互感器正常时，电压自动投切装置将当前运行的电压互感器投切至备用电压互感器。

可以理解的是，为保证牵引供电系统安全稳定运行， 本申请提出的27.5kV电压智能监测装置不需要高压侧停电，不需要在高压侧直接检测；智能监测装置运行时，不会对原有设备及回路造成任何影响。当判断高压熔断器已经熔断后，可直观显示结果并得以判断；当高压熔断器没有熔断时，可直观显示出实时测量的电压数据，并发出告警音，提示此时的电压属于正常运行电压。在确定所使用的电压互感器故障或高低压熔断器熔断后，自动投入备用电压互感器，将27.5kV电压智能监测装置纳入综合自动化系统，并将电压互感器的切换信息通过远动系统传送至调度终端，满足牵引变电所无人值的要求。本申请提出的铁路牵引变电所27.5kV 电压智能监测切换装置可以基于 PAC(可编程自动控制器)软硬件平台，软件开发采用“VLD”可视化逻辑开发工具，装置具备离线逻辑仿真功能，实现事故分析“透明化”。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，包括电压自动投切装置，牵引变电所每段母线设置主用电压互感器和备用电压互感器，对于每个电压互感器分别设有电压互感器故障监测模块，每个电压互感器故障监测模块均包括有压判别电路、电压曾正常判别电路、无压判别电路、电压值偏低判别电路、电压差偏高判别电路、电压互感器异常判别电路以及电压互感器正常判别电路，其中：

有压判别电路触发有压动作信号；

电压曾正常判别电路根据有压动作信号触发电压互感器曾正常信号；

无压判别电路根据电压互感器曾正常信号触发无压动作信号；

电压值偏低判别电路根据电压互感器曾正常信号触发电压偏低信号；

电压差偏高判别电路根据电压互感器曾正常信号触发电压差偏高信号；

电压互感器异常判别电路根据无压动作信号、电压偏低信号以及电压差偏高信号触发电压互感器异常信号；

电压互感器正常判别电路根据有压动作信号、无压动作信号、电压偏低信号以及电压差偏高信号触发电压互感器正常信号；

电压自动投切装置根据每个电压互感器故障监测模块输出的电压互感器异常信号或电压互感器正常信号判断是否对当前运行的电压互感器进行切换。

2.根据权利要求1所述的一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，有压判别电路包括对输入的母线电压基波分量与有压整定值做比较的电压比较器一，将电压比较器一的输出结果与有压软压板投入信号做与逻辑处理的与逻辑器件一，对与逻辑器件一输出结果经过设定的时限后输出有压动作信号。

3.根据权利要求2所述的一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，当输入的母线电压基波分量大于等于有压整定值时，输出有压动作信号，电压曾正常判别电路接收到有压动作信号时，置电压互感器曾正常标志，输出电压互感器曾正常信号；

当输入的母线电压基波分量低于无压整定值时，电压曾正常判别电路瞬时复位电压互感器曾正常标志。

4.根据权利要求1所述的一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，无压判别电路包括对输入的电压互感器电压基波分量与无压整定值做比较的电压比较器二，将电压比较器二的输出结果、电压互感器曾正常信号、无压未动作信号做与逻辑处理的与逻辑器件二，与逻辑器件二输出无压起动信号，将无压起动信号经过设定的时限后输出无压动作信号。

5.根据权利要求1所述的一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，电压值偏低判别电路包括对输入的主用电压互感器的T线母线电流与F线母线电流的差值绝对值与母线负荷电流最大值做比较的电流比较器一，以及对输入的备用电压互感器的T线母线电流与F线母线电流的差值绝对值与母线负荷电流最大值做比较的电流比较器二，将电流比较器一的输出结果和电流比较器二的输出结果做或逻辑处理的或逻辑器件一；

还包括触发压互电压值偏低软压板投入信号的压互电压值偏低软压板，将输入的母线电压值与母线电压最小值做比较的电压比较器三；

以及将压互电压值偏低软压板投入信号、电压互感器曾正常信号、或逻辑器件一输出结果、电压比较器三输出结果做与逻辑处理的与逻辑器件三，对与逻辑器件三输出结果经过设定的时限后输出电压偏低信号。

6.根据权利要求1所述的一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，电压差偏高判别电路包括触发压互电压差偏高软压板投入信号的压互电压差偏高软压板；

将输入的主用电压互感器的T线母线电压与备用电压互感器的T线母线电压作差计算后得到的电压差绝对值，与设定的固有误差值做比较的电压比较器四；

将输入的备用电压互感器的T线母线电压与主用电压互感器的T线母线电压相除后得到的比值，与设定的电压比较系数做比较的电压比较器五；

以及将压互电压差偏高软压板投入信号、电压互感器曾正常信号、电压比较器四输出结果、电压比较器五输出结果做与逻辑处理的与逻辑器件四，对与逻辑器件四输出结果经过设定的时限后输出电压差偏高信号。

7.根据权利要求1所述的一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，电压互感器异常判别电路包括将无压动作信号、电压偏低信号、电压差偏高信号做或逻辑运算的或逻辑器件二，或逻辑器件二输出电压互感器异常信号。

8.根据权利要求1所述的一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，电压互感器正常判别电路包括对电压偏低信号做非逻辑处理的非逻辑器件一，

对无压动作信号做非逻辑处理的非逻辑器件二，对电压差偏高信号做非逻辑处理的非逻辑器件三，将非逻辑器件一输出、非逻辑器件二输出、非逻辑器件三输出、有压动作信号做与逻辑处理的与逻辑器件五，与逻辑器件五输出电压互感器正常信号。

9.根据权利要求4所述的一种牵引变电所电压智能监测切换装置，其特征在于，电压自动投切装置包括触发T线压互自动切换硬压板投入信号的T线压互自动切换硬压板,触发T线母线电压自动投切软压板投入信号的T线母线电压自动投切软压板；

若当前运行的是主用电压互感器，则当接收到T线压互自动切换硬压板投入信号、T线母线电压自动投切软压板投入信号、TF线母线隔开未在分位信号、主用电压互感器异常信号且备用电压互感器正常信号时，输出电压切换信号，自动投切至备用电压互感器。

10.一种牵引变电所电压智能监测切换方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、分别获取当前运行的电压互感器以及备用电压互感器的母线电压基波分量，分别监测两个电压互感器的运行状态，监测方法为：

S11、当母线电压基波分量大于有压整定值时，输出有压动作信号并置电压互感器的电压曾正常标志，当母线电压基波分量低于无压整定值时，瞬时复位当前运行的电压互感器的电压曾正常标志；

S12、根据电压互感器的电压曾正常标志分别判断电压互感器是否无压动作、电压值是否偏低以及电压差是否偏高；

S13、当电压互感器同时满足无压动作、电压值偏低、电压差偏高时，输出电压互感器异常，当电压互感器同时满足未进行无压动作、电压值不偏低、电压差不偏高且有压动作时，输出电压互感器正常；

S2、若当前运行的电压互感器的运行状态为电压互感器异常且备用电压互感器的运行状态为电压互感器正常时，电压自动投切装置将当前运行的电压互感器投切至备用电压互感器。