軌道交通中壓供電基于數(shù)字通信的備自投方案

摘 要：論述了城市軌道交通供電系統(tǒng)的運行情況，提出了相應的技術對策，為提高城市軌道交通供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供理論支持。

關鍵詞：軌道交通；供電系統(tǒng)；備自投；技術分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.116

1 城市軌道交通中壓網(wǎng)絡概述

城市軌道交通供電系統(tǒng)在實際設計的過程中，需使用集中與分散兩種類型的供電系統(tǒng)開展處理活動，個別城市使用分散供電方法，大部分城市中使用集中供電方式。對于軌道交通系統(tǒng)而言，可集中的設置變電所，在電網(wǎng)合理設計的過程中，應創(chuàng)建獨立性的110kV或是220kV電源結(jié)構(gòu)，保證在主變電站中合理使用35kV電源，提升系統(tǒng)穩(wěn)定運行水平。同時，在實際設計的過程中，應進行變電所分區(qū)域處理，通過分區(qū)聯(lián)絡連接起來，保證創(chuàng)建開放性環(huán)形供電模式，提升支援供電效果。

依據(jù)上述中壓供電網(wǎng)絡特點，各變電所主接線采用單母線分段，母聯(lián)備自投方式。在母聯(lián)斷路器方面，需合理的設置自動投入系統(tǒng)，并提升裝置的保護效果。

2 保護及備自投配置方案分析

近年來，數(shù)字通信電流保護在軌道交通中壓供電網(wǎng)絡中逐步推廣，應制定完善的保護方案，結(jié)合微機保護裝置的網(wǎng)絡通信功能，創(chuàng)建科學化的備自投方案，在此期間，可以將GOOSE（面向通用對象的變電站事件）作為通信基礎結(jié)構(gòu)，促進邏輯閉鎖方式的合理使用，以此形成網(wǎng)絡保護機制與方案。在使用GOOSE通信技術的過程中，應結(jié)合軌道交通供電系統(tǒng)，創(chuàng)建科學化的保護平臺，提升通信技術的應用效果。根據(jù)軌道交通供電系統(tǒng)特點，故障類型可概括為環(huán)網(wǎng)進出線故障、母線故障、饋線故障，針對各故障點，分析數(shù)字通信電流保護如何實現(xiàn)快速切除故障并通過備自投恢復供電。

以下“母聯(lián)備自投啟動”均基于同時滿足本段母線失壓、另一段母線有壓、母聯(lián)開關熱備用等條件。

2.1 環(huán)網(wǎng)進出線d1點故障保護及備自投配置

在實際工作中，應結(jié)合線路差動保護，促進環(huán)網(wǎng)進出線的保護結(jié)構(gòu)合理創(chuàng)新，數(shù)字通信電流保護的線路選跳保護作為后備保護，定時限過電流保護作為通信故障情況下的加投后備線路保護。母聯(lián)備自投啟動條件如下：

（1）線路差動保護動作啟動：對于線路差動而言，在實際處理的過程中可以使用光纖通信系統(tǒng)進行處理，在鏈接網(wǎng)環(huán)的情況下，對相互出線結(jié)構(gòu)與進線結(jié)構(gòu)進行處理，結(jié)合具體標準進行保護裝置的處理，更好的進行本側(cè)BI1和對側(cè)AO1相關電流值進行合理計算，明確差動電流特點，開展整定值的研究工作，以便于進行出口跳閘分析。然后通過硬接點信號發(fā)送給后備保護裝置立即啟動B所母聯(lián)備自投。

（2）線路選跳保護動作啟動：環(huán)網(wǎng)相鄰兩所之間的出線和進線通過站間保護裝置的通訊將線路選跳保護啟動信號發(fā)送給對側(cè)作為閉鎖線路選跳保護出口信號。以d1點故障為例：BI1無故障電流，未向AO1發(fā)出閉鎖信號，AO1線路選跳保護經(jīng)整定延時后出口跳閘，并向?qū)?cè)BI1發(fā)出聯(lián)跳信號a，BI1收到聯(lián)跳信號a跳閘后立即啟動B所母聯(lián)備自投。

上述兩種方式作為互備，在差動異?；蚝髠浔Ｗo裝置通信異常時均能確保了故障發(fā)生后選擇性的快速切除故障，失電后最靠近電源端的變電所啟動母聯(lián)備自投。

2.2 母線d2點故障保護及備自投配置分析

數(shù)字通信電流保護的母線選跳保護作為主保護，定時限過電流保護作為通信故障情況下的加投后備母線保護。

同一段母線上可能作為電源點的進線、出線、母聯(lián)兩兩關聯(lián)，通過站內(nèi)保護裝置的通訊將母線選跳保護啟動信號互發(fā)作為閉鎖母線選跳保護出口的信號。以d2點故障為例：AI2母線選跳保護啟動后未收到AO2或AMC發(fā)來的閉鎖信號，經(jīng)整定延時后出口跳閘，并向關聯(lián)方AO2，AMC發(fā)出聯(lián)跳信號b。當AO2收到聯(lián)跳信號b動作跳閘后，向線路對側(cè)BI2發(fā)出聯(lián)跳信號a。BI2收到聯(lián)跳信號a跳閘后立即啟動B所母聯(lián)備自投。

為保證關聯(lián)關系邏輯簡單、正確，母聯(lián)柜可配置兩組母線選跳保護過流模塊分別與Ⅰ、Ⅱ段母線的進、出線配合。以d3點故障為例：CI1、CMC母線選跳保護啟動，互發(fā)閉鎖信號。CI2和CO2均無故障電流，未向CMC發(fā)出閉鎖信號，CMC母線選跳保護Ⅱ經(jīng)整定延時后出口跳閘，并向關聯(lián)方CI2、CO2發(fā)出聯(lián)跳信號b。當進線CI2、出線CO2收到聯(lián)跳信號b動作跳閘后，分別向線路對側(cè)BO2、DI2發(fā)出聯(lián)跳信號a。DI2收到聯(lián)跳信號a后跳閘，D所Ⅱ段母線失壓立即啟動D所備自投。

2.3 饋線d4點故障保護及備自投配置分析

速斷保護作為饋線主保護，定時限過流保護作為后備保護。饋線AT2上出現(xiàn)故障時，AT2通過站內(nèi)保護裝置的通訊將過流保護啟動信號發(fā)送給本段母線上的進線AI2、出線AO2、母聯(lián)AMC作為閉鎖母線選跳保護出口的信號，由速斷或定時限過流保護切除故障。母線未失壓，不啟動備自投。

當發(fā)生饋線斷路器失靈時，等同于母線故障，饋線AT2將失靈聯(lián)跳信號發(fā)給本段母線上的進線AI2、出線AO2、母聯(lián)AMC。當進線AI2、出線AO2收到失靈聯(lián)跳信號動作跳閘后，分別向線路對側(cè)發(fā)出聯(lián)跳信號a，BI2收到聯(lián)跳信號a跳閘后立即啟動B所母聯(lián)備自投。

3 結(jié)語

根據(jù)以上各種類型的故障情況分析，差動保護自成獨立體系，數(shù)字通信電流選跳保護通過對固定關聯(lián)對象電流檢測情況的比對，能準確識別區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，備自投方案具有如下優(yōu)點：

（1）應用范圍廣，在N-1結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障問題的時候，應開展母線結(jié)構(gòu)與路線故障的分析，結(jié)合斷路器拒動特點，合理的進行切斷處理，保證可以正常的進行供電處理。

（2）備自投不需要考慮極差配合，無論供電方式發(fā)生如何變化，如分區(qū)內(nèi)分所的數(shù)量增減，備自投配置、動作邏輯均不需重新設置。

該方案是對傳統(tǒng)“差動啟動備自投”和“低電壓啟動備自投”的進一步優(yōu)化，可望在城市軌道交通中壓環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中廣泛應用。

作者簡介：李勇勝（1983-），男，福建廈門人，本科，工程師，主要研究方向：電氣自動化。