東莞軌道交通35 kV供電系統(tǒng)支援供電的探討

劉華輝王勝利

（1.東莞市軌道交通有限公司，523073，東莞；2.無錫市科環(huán)自動化設(shè)備有限公司，214072，無錫∥第一作者，工程師）

東莞軌道交通35 kV供電系統(tǒng)支援供電的探討

劉華輝1王勝利2

（1.東莞市軌道交通有限公司，523073，東莞；2.無錫市科環(huán)自動化設(shè)備有限公司，214072，無錫∥第一作者，工程師）

介紹了東莞軌道交通供電系統(tǒng)的概況，闡述了數(shù)字通信電流保護方案的原理，比較了數(shù)字通信電流保護方案與傳統(tǒng)電流保護方案發(fā)生母線故障時的處理方式，及支援供電的處理過程，結(jié)合供電系統(tǒng)中所面臨的主變電所支援供電的問題，探討了東莞軌道交通未來的網(wǎng)絡(luò)化供電方案。

軌道交通供電系統(tǒng)；主變電所支援供電；數(shù)字通信電流保護；網(wǎng)絡(luò)化供電

1　東莞軌道交通供電系統(tǒng)概況

東莞市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃由4條市域骨干線路構(gòu)成，線網(wǎng)總長218.3 km，共設(shè)置車站76座。規(guī)劃在2018年之前開工建設(shè)線路有127 km。東莞軌道交通工程供電系統(tǒng)均采用集中式、110/35 k V兩級電壓供電方式。其中，牽引和動力照明子系統(tǒng)共用35 k V供電網(wǎng)絡(luò)。目前，東莞軌道交通R2線已在建設(shè)當中，預(yù)計2016年5月正式投運。東莞軌道交通R2線供電系統(tǒng)見圖1。

圖1　東莞軌道交通R2線35 k V供電系統(tǒng)

東莞軌道交通R2線工程通過35 k V供電環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)為牽引降壓變電所供電。由圖1可見，其有旗峰公園主變電所和厚街主變電所兩座主變電所，如其中一個主變電所解列，則合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，即可由另外一個主變電所支援供電，從而進入非正常運行方式。

采用傳統(tǒng)的保護配置方案時，由于涉及到站間的過流時間配合，故當運行方式變換時，需要切換定值組：定值組1為正常運行；定值組2為主變電所1解列，由主變電所2支援供電；定值組3為主變電所2解列，由主變電所1支援供電。

若考慮后期的延長線，很可能一條線路有3個主變電所。當3個主變電所共同供電時，需要更多的定值組，其定值組切換更復(fù)雜，且會占用過多的維護時間，從而造成運營維護的復(fù)雜和不可靠，對運行不利。

同時根據(jù)地方供電局繼電保護的要求，在其接入點后備保護一般延時動作的時間不能超過1.8 s或1.5 s，根據(jù)傳統(tǒng)的保護配置方案，35 k V供電系統(tǒng)在運行方式切換后，在短路故障發(fā)生后，很可能存在保護裝置誤跳及故障范圍擴大的情況。

東莞軌道交通R2線供電系統(tǒng)采用了一種新的保護解決方案——數(shù)字通信電流保護方案，解決了運行方式變換時必須切換定值組的難題。

2　東莞軌道交通數(shù)字通信電流保護方案及配置

2.1數(shù)字通信流電保護方案

數(shù)字通信電流保護是基于微機保護裝置間的直接通信功能提出的一種新的保護方案。它通過邏輯編程，對線路兩端微機保護裝置的電流保護動作與否進行比選、邏輯判斷，并快速判別線路故障區(qū)段，實現(xiàn)選擇性地快速切除故障線路。判別線路故障區(qū)段時，系統(tǒng)根據(jù)區(qū)間線路沿線各開關(guān)處的電流檢測結(jié)果可判斷出故障區(qū)段。

判斷故障區(qū)段流程如圖2所示。如1、2號開關(guān)處都能檢測到電流，而3、4號開關(guān)處無法檢測到電流，則可判斷故障點A在2、3號開關(guān)處之間，根據(jù)選跳邏輯跳開2、3號開關(guān)。

圖2　城市軌道環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)及故障分析示意圖

數(shù)字通信電流保護解決方案為保護動作過程為：首先，利用裝置間的快速通信，將信息共享，并經(jīng)過邏輯判斷鎖定故障點（線路故障、母線故障、饋線故障）；然后，利用主保護快速地切除故障點；最后，當主保護因各種原因失靈（斷路器拒動、裝置故障等）后，根據(jù)故障的類型順延一個動態(tài)的時間級差，由上一級斷路器切除故障。

數(shù)字通信電流保護方案由于不需要站間的級差配合，當運行方式改變時用戶不需要再進行定值組的切換，在各種供電模式下保護方案均能自動適應(yīng)（進出線保護功能一致，一套邏輯能滿足各種運營方式）。

2.2東莞軌道交通數(shù)字通信電流保護方案的配置

東莞軌道交通采用了數(shù)字通信電流保護解決方案，其保護配置見圖3。

進出線柜中，L30線路差動保護裝置為主保護單元，F(xiàn)35數(shù)字通信電流保護裝置（以下簡為F35裝置）為進出線后備電流保護。F35裝置具有獨立的通信模塊（獨立于用于綜合自動化功能的接口）。F35裝置間信息傳輸通過專用的光纖通道進行，能實現(xiàn)站間信息共享；F35裝置具有雙向溝通能力，保護方案自動適應(yīng)各種運行方式，打破了傳統(tǒng)保護配置方案固定的時間級差理念，將固定的時間級差轉(zhuǎn)換為動態(tài)的時間級差。配電變壓器、牽引變壓器及母聯(lián)開關(guān)柜配置F650綜合保護測控裝置。

圖3　東莞軌道交通35 k V供電系統(tǒng)保護配置示意圖

2.3兩種保護方案的對比

以國內(nèi)兩個分別采用了傳統(tǒng)保護方案和數(shù)字通信電流保護方案的軌道交通供電系統(tǒng)為例，分析比較兩種保護方案在母線故障處理時的動作情況（見表1）。發(fā)生母線故障的35 k V軌道交通供電系統(tǒng)見圖4。

由表1可以看出，數(shù)字通信電流保護方案在母線故障的處理上定位準確、切除快速，其選擇性和速動性均比傳統(tǒng)保護方案有較大的優(yōu)越性。

表1　傳統(tǒng)保護方案與數(shù)字通信電流保護方案母線故障的處理方式對比表

圖4　發(fā)生母線故障的35 k V供電系統(tǒng)

3　關(guān)于東莞軌道交通供電系統(tǒng)的支援供電

東莞市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃由R1、R2、R3、R4共4條線路構(gòu)成。正常情況下，按每條地鐵線路需建設(shè)2座主變電所計算，這4條線路將需要8座主變電所供電。如采用網(wǎng)絡(luò)化供電，則只需建設(shè)4座左右的主變電所即可。4條線全部運行后，多個主變電所站間將支援供電，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化共享主變電所。這不但節(jié)約了主變電所用地，更節(jié)省了大筆的設(shè)備投資。

主變電所支援供電示意圖見圖5。由圖5可見：正常情況下，A主變電所的供電范圍為1號線、3號線，B主變電所的供電范圍為1號線、4號線；C主變電所的供電范圍為2號線、3號線，D主變電所的供電范圍為2號線、4號線；在極端情況下，如個別主變電所退出運行，則其他主變電所可越區(qū)支援供電。

圖5　主變電所支援供電示意圖

現(xiàn)以B主變電所退出運行為例，兩種保護方案在支援供電時的處理過程對比見表2?？梢钥闯?，傳統(tǒng)保護方案在支援供電時流程復(fù)雜，需耗費更多時間，而數(shù)字通信電流保護在支援供電時更便捷。

由于東莞軌道交通的遠期規(guī)劃站點近80個，有快速建設(shè)成網(wǎng)的需求。數(shù)字通信電流保護方案能自動適應(yīng)各種供電方式的變換，不需要進行定值組的切換，從而解決了主變電所支援供電的問題，支持供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化布局。

表2　傳統(tǒng)保護方案與數(shù)字通信電流保護方案支援供電處理過程的對比

4　結(jié)語

數(shù)字通信電流保護逐漸在各城市的軌道交通供電系統(tǒng)中得到應(yīng)用。隨著供電網(wǎng)絡(luò)化和資源共享的普及，數(shù)字通信電流保護的優(yōu)勢將更加明顯，其應(yīng)用前景更加廣闊。東莞軌道交通供電系統(tǒng)采用數(shù)字通信電流保護方案符合供電系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢。

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Support Power Solutions in Dongguan Subway 35 kV Power Supply System

Liu Huahui，Wang Shengli

With an introduction of the general situation of power supply system in Dongguan Subway，the principle of digital communication overcurrent protection scheme（DCOpS）is described.Then，the processing mode and supporting power supply of DCOpSis compared with the traditional schemes in case of bus fault.Combined with the supporting power supply at main substation faced by the whole power supply system，the networking power supply based on ditgital communication for Dongguan Subway in the future is discussed.

rail transit power supply system；supporting power supply from main substation；overcurrent protection based on digital communication；networking power supply First-author＇s address Dongguan Rail Transit Co，.Ltd，. 523073，Dongguan，China

U 231.8

10.16037/j.1007-869x.2016.03.008

（2015-04-28）