探討城市軌道交通供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護

楊曉鴻

【摘 要】隨著我國社會經濟的飛速發(fā)展，僅僅依靠城市的地面已經不能夠符合人們日漸增強的出行要求，而此時城市軌道交通則成為了對城市交通問題進行緩解的良好措施。但是在城市軌道交通不斷發(fā)展的過程中，其供電系統(tǒng)還是存在著一定的問題。在本文中，將就城市軌道交通供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護進行一定的分析與探討。

【關鍵詞】城市軌道交通；供電系統(tǒng)建模；直流饋線保護；

1.引言

在我國現今社會中，人們的出行越來越依靠城市軌道交通，其也正式成為了人們出行的一種主要方式。而在軌道交通中，其供電系統(tǒng)中饋線保護裝置的合理性、安全性將直接對軌道的安全運行產生重要的影響。其能夠有效的防止列車在運行過程中出現過負荷以及短路的問題發(fā)生，并在列車發(fā)生故障時及時的對故障切除，從而對旅客、列車的安全進行保證。這就使得對直流饋線保護的應用成為了人們最需要關注的問題。

2.城市軌道交通供電系統(tǒng)模型

在軌道交通中，其主要以直流牽引的方式進行供電。而這種供電系統(tǒng)也就是相當于一個串聯電路：

當圖1中開關進行閉合時，就能夠對牽引網短路現象進行模擬。同時，電路出現短路問題的方式有很多種，比如電弧短路、金屬性短路以及接地短路等等。而一旦在軌道電路中出現了短路現象，那么其數學模型則為：

在上式中，E代表額定電壓；i代表供電網的短路電流；L代表等效電感；R代表電阻；uh代表短路位置的電弧壓降；由于短路位置的電弧壓降同電流的大小沒有直接的聯系，當我們將電弧中壓降設為uh0時、電弧的長度為lh時，那么則有：

由上式我們可以看出，當發(fā)生短路故障時，那么此時的電流上升率最高。但是隨著時間的推移，這個上升率也會逐漸衰減至0。同時，我們也可以看出線路電感同上升率之間存在著反比的關系，這也就說明了發(fā)生短路的位置越靠近接觸網末端，那么其上升率也就越小。

3.城市軌道交通直流饋線保護方式

3.1大電流脫扣保護

對于大電流的保護來說，應當按照定制對饋線的峰值電流進行設定，且該設定的值應當同機車電流的最大值不重復，并對相應的安全系數進行考慮。

3.2電流上di/dt升率以及電流增量△I的保護

在該保護中，應當對氣動執(zhí)行器以及返回值進行確定，同時對電流上升率以及電流增量的保護時間進行確定。

在對電流上升率進行設定的過程中，應該保證其數值應當處在電流變化率以及短路電流變化率之間。而我們知道，機車變化率會遠遠小于短路電流變化率，所以在對上升率進行確定時則應當將范圍盡可能的擴大，并以此來避免當機車進行啟動時可能對保護情況錯誤引起的問題發(fā)生。而對于啟動值的確定來說則應當選取當t=0時di/dt的值。

而對于△I保護來說，則應當在電流脫扣跳閘裝置之后進行動作，而為了對錯誤動作進行避免，所以對△I值則應當盡可能的設高，但是這個高值也應當控制在適當的范圍之內，因為△I值過高的話則不能夠對遠端進行良好的保護。這就需要應當根據線路的實際情況對合理的值進行選擇。

同時，在對△I進行設定的過程中應當對△I的延遲保護時間進行設定，因為在車內應經設置了電感、電容以及濾波器，那么當機車同絕緣網進行接觸時，作為濾波器來說也存在著一個充電的過程，而這時就能夠對△I以及di/dt進行保護。所以對于上述兩者進行保護的延遲時間則應當大于因為機車內部設置濾波器而可能出現諧振的誤差時間。同時因為di/dt在經過0時會由于同F相比過小而返回，所以在設定時只要對△I大于諧振周期進行保證就能有效的對機車諧振影響進行避免。

3.3定時限過流保護

當直流饋線的△I以及di/dt都不能進行有效的保護動作時，就需要相應的電流保護作為以上幾種保護方式的備用保護。而為了對這個范圍進行擴大，則應當盡可能的將過電流保護的值設置小，而時間則應當盡可能的大，這個值的理想值就大于上述兩者的保護延遲時間。同時，還應當對接觸網的相關特性進行考慮，通常來說，對電流進行設定時應當以饋線的最大承受負荷進行計算，而延遲時間則應當以機車運行時的時間曲線以及電流峰值時間來進行確定。

4.結束語

在上文中，我們通過對城市軌道交通中的供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護進行一定的分析，并對其中需要重點把握的關鍵之處進行了一定的了解，從而為我國城市日后的支線饋線保護裝置的良好運行以及優(yōu)化提供了一定的理論基礎。

【參考文獻】

[1]王蛟.城市軌道交通供電系統(tǒng)35kV母聯主動式自投方案研究[J].城市軌道交通研究.2011（02）：49-55.

[2]張穎，張海波.城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網絡的潮流分析[J].城市軌道交通研究.2010（08）：43-48.

[3]郭紅衛(wèi)，吳佐民，全恒立，趙雷霆.新型能饋式牽引供電系統(tǒng)短路仿真[J].都市快軌交通.2010（05）：110-112.

（作者單位：寧波市鄞州職業(yè)教育中心學校）

【摘 要】隨著我國社會經濟的飛速發(fā)展，僅僅依靠城市的地面已經不能夠符合人們日漸增強的出行要求，而此時城市軌道交通則成為了對城市交通問題進行緩解的良好措施。但是在城市軌道交通不斷發(fā)展的過程中，其供電系統(tǒng)還是存在著一定的問題。在本文中，將就城市軌道交通供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護進行一定的分析與探討。

【關鍵詞】城市軌道交通；供電系統(tǒng)建模；直流饋線保護；

1.引言

在我國現今社會中，人們的出行越來越依靠城市軌道交通，其也正式成為了人們出行的一種主要方式。而在軌道交通中，其供電系統(tǒng)中饋線保護裝置的合理性、安全性將直接對軌道的安全運行產生重要的影響。其能夠有效的防止列車在運行過程中出現過負荷以及短路的問題發(fā)生，并在列車發(fā)生故障時及時的對故障切除，從而對旅客、列車的安全進行保證。這就使得對直流饋線保護的應用成為了人們最需要關注的問題。

2.城市軌道交通供電系統(tǒng)模型

在軌道交通中，其主要以直流牽引的方式進行供電。而這種供電系統(tǒng)也就是相當于一個串聯電路：

當圖1中開關進行閉合時，就能夠對牽引網短路現象進行模擬。同時，電路出現短路問題的方式有很多種，比如電弧短路、金屬性短路以及接地短路等等。而一旦在軌道電路中出現了短路現象，那么其數學模型則為：

在上式中，E代表額定電壓；i代表供電網的短路電流；L代表等效電感；R代表電阻；uh代表短路位置的電弧壓降；由于短路位置的電弧壓降同電流的大小沒有直接的聯系，當我們將電弧中壓降設為uh0時、電弧的長度為lh時，那么則有：

由上式我們可以看出，當發(fā)生短路故障時，那么此時的電流上升率最高。但是隨著時間的推移，這個上升率也會逐漸衰減至0。同時，我們也可以看出線路電感同上升率之間存在著反比的關系，這也就說明了發(fā)生短路的位置越靠近接觸網末端，那么其上升率也就越小。

3.城市軌道交通直流饋線保護方式

3.1大電流脫扣保護

對于大電流的保護來說，應當按照定制對饋線的峰值電流進行設定，且該設定的值應當同機車電流的最大值不重復，并對相應的安全系數進行考慮。

3.2電流上di/dt升率以及電流增量△I的保護

在該保護中，應當對氣動執(zhí)行器以及返回值進行確定，同時對電流上升率以及電流增量的保護時間進行確定。

在對電流上升率進行設定的過程中，應該保證其數值應當處在電流變化率以及短路電流變化率之間。而我們知道，機車變化率會遠遠小于短路電流變化率，所以在對上升率進行確定時則應當將范圍盡可能的擴大，并以此來避免當機車進行啟動時可能對保護情況錯誤引起的問題發(fā)生。而對于啟動值的確定來說則應當選取當t=0時di/dt的值。

而對于△I保護來說，則應當在電流脫扣跳閘裝置之后進行動作，而為了對錯誤動作進行避免，所以對△I值則應當盡可能的設高，但是這個高值也應當控制在適當的范圍之內，因為△I值過高的話則不能夠對遠端進行良好的保護。這就需要應當根據線路的實際情況對合理的值進行選擇。

同時，在對△I進行設定的過程中應當對△I的延遲保護時間進行設定，因為在車內應經設置了電感、電容以及濾波器，那么當機車同絕緣網進行接觸時，作為濾波器來說也存在著一個充電的過程，而這時就能夠對△I以及di/dt進行保護。所以對于上述兩者進行保護的延遲時間則應當大于因為機車內部設置濾波器而可能出現諧振的誤差時間。同時因為di/dt在經過0時會由于同F相比過小而返回，所以在設定時只要對△I大于諧振周期進行保證就能有效的對機車諧振影響進行避免。

3.3定時限過流保護

當直流饋線的△I以及di/dt都不能進行有效的保護動作時，就需要相應的電流保護作為以上幾種保護方式的備用保護。而為了對這個范圍進行擴大，則應當盡可能的將過電流保護的值設置小，而時間則應當盡可能的大，這個值的理想值就大于上述兩者的保護延遲時間。同時，還應當對接觸網的相關特性進行考慮，通常來說，對電流進行設定時應當以饋線的最大承受負荷進行計算，而延遲時間則應當以機車運行時的時間曲線以及電流峰值時間來進行確定。

4.結束語

在上文中，我們通過對城市軌道交通中的供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護進行一定的分析，并對其中需要重點把握的關鍵之處進行了一定的了解，從而為我國城市日后的支線饋線保護裝置的良好運行以及優(yōu)化提供了一定的理論基礎。

【參考文獻】

[1]王蛟.城市軌道交通供電系統(tǒng)35kV母聯主動式自投方案研究[J].城市軌道交通研究.2011（02）：49-55.

[2]張穎，張海波.城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網絡的潮流分析[J].城市軌道交通研究.2010（08）：43-48.

[3]郭紅衛(wèi)，吳佐民，全恒立，趙雷霆.新型能饋式牽引供電系統(tǒng)短路仿真[J].都市快軌交通.2010（05）：110-112.

（作者單位：寧波市鄞州職業(yè)教育中心學校）

【摘 要】隨著我國社會經濟的飛速發(fā)展，僅僅依靠城市的地面已經不能夠符合人們日漸增強的出行要求，而此時城市軌道交通則成為了對城市交通問題進行緩解的良好措施。但是在城市軌道交通不斷發(fā)展的過程中，其供電系統(tǒng)還是存在著一定的問題。在本文中，將就城市軌道交通供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護進行一定的分析與探討。

【關鍵詞】城市軌道交通；供電系統(tǒng)建模；直流饋線保護；

1.引言

在我國現今社會中，人們的出行越來越依靠城市軌道交通，其也正式成為了人們出行的一種主要方式。而在軌道交通中，其供電系統(tǒng)中饋線保護裝置的合理性、安全性將直接對軌道的安全運行產生重要的影響。其能夠有效的防止列車在運行過程中出現過負荷以及短路的問題發(fā)生，并在列車發(fā)生故障時及時的對故障切除，從而對旅客、列車的安全進行保證。這就使得對直流饋線保護的應用成為了人們最需要關注的問題。

2.城市軌道交通供電系統(tǒng)模型

在軌道交通中，其主要以直流牽引的方式進行供電。而這種供電系統(tǒng)也就是相當于一個串聯電路：

當圖1中開關進行閉合時，就能夠對牽引網短路現象進行模擬。同時，電路出現短路問題的方式有很多種，比如電弧短路、金屬性短路以及接地短路等等。而一旦在軌道電路中出現了短路現象，那么其數學模型則為：

在上式中，E代表額定電壓；i代表供電網的短路電流；L代表等效電感；R代表電阻；uh代表短路位置的電弧壓降；由于短路位置的電弧壓降同電流的大小沒有直接的聯系，當我們將電弧中壓降設為uh0時、電弧的長度為lh時，那么則有：

由上式我們可以看出，當發(fā)生短路故障時，那么此時的電流上升率最高。但是隨著時間的推移，這個上升率也會逐漸衰減至0。同時，我們也可以看出線路電感同上升率之間存在著反比的關系，這也就說明了發(fā)生短路的位置越靠近接觸網末端，那么其上升率也就越小。

3.城市軌道交通直流饋線保護方式

3.1大電流脫扣保護

對于大電流的保護來說，應當按照定制對饋線的峰值電流進行設定，且該設定的值應當同機車電流的最大值不重復，并對相應的安全系數進行考慮。

3.2電流上di/dt升率以及電流增量△I的保護

在該保護中，應當對氣動執(zhí)行器以及返回值進行確定，同時對電流上升率以及電流增量的保護時間進行確定。

在對電流上升率進行設定的過程中，應該保證其數值應當處在電流變化率以及短路電流變化率之間。而我們知道，機車變化率會遠遠小于短路電流變化率，所以在對上升率進行確定時則應當將范圍盡可能的擴大，并以此來避免當機車進行啟動時可能對保護情況錯誤引起的問題發(fā)生。而對于啟動值的確定來說則應當選取當t=0時di/dt的值。

而對于△I保護來說，則應當在電流脫扣跳閘裝置之后進行動作，而為了對錯誤動作進行避免，所以對△I值則應當盡可能的設高，但是這個高值也應當控制在適當的范圍之內，因為△I值過高的話則不能夠對遠端進行良好的保護。這就需要應當根據線路的實際情況對合理的值進行選擇。

同時，在對△I進行設定的過程中應當對△I的延遲保護時間進行設定，因為在車內應經設置了電感、電容以及濾波器，那么當機車同絕緣網進行接觸時，作為濾波器來說也存在著一個充電的過程，而這時就能夠對△I以及di/dt進行保護。所以對于上述兩者進行保護的延遲時間則應當大于因為機車內部設置濾波器而可能出現諧振的誤差時間。同時因為di/dt在經過0時會由于同F相比過小而返回，所以在設定時只要對△I大于諧振周期進行保證就能有效的對機車諧振影響進行避免。

3.3定時限過流保護

當直流饋線的△I以及di/dt都不能進行有效的保護動作時，就需要相應的電流保護作為以上幾種保護方式的備用保護。而為了對這個范圍進行擴大，則應當盡可能的將過電流保護的值設置小，而時間則應當盡可能的大，這個值的理想值就大于上述兩者的保護延遲時間。同時，還應當對接觸網的相關特性進行考慮，通常來說，對電流進行設定時應當以饋線的最大承受負荷進行計算，而延遲時間則應當以機車運行時的時間曲線以及電流峰值時間來進行確定。

4.結束語

在上文中，我們通過對城市軌道交通中的供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護進行一定的分析，并對其中需要重點把握的關鍵之處進行了一定的了解，從而為我國城市日后的支線饋線保護裝置的良好運行以及優(yōu)化提供了一定的理論基礎。

【參考文獻】

[1]王蛟.城市軌道交通供電系統(tǒng)35kV母聯主動式自投方案研究[J].城市軌道交通研究.2011（02）：49-55.

[2]張穎，張海波.城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網絡的潮流分析[J].城市軌道交通研究.2010（08）：43-48.

[3]郭紅衛(wèi)，吳佐民，全恒立，趙雷霆.新型能饋式牽引供電系統(tǒng)短路仿真[J].都市快軌交通.2010（05）：110-112.

（作者單位：寧波市鄞州職業(yè)教育中心學校）