環(huán)網(wǎng)供電技術在地鐵供電系統(tǒng)中的應用

楊 超

（中鐵十二局集團電氣化工程有限公司，天津 300308）

0 引 言

環(huán)網(wǎng)供電技術目前正處在創(chuàng)新發(fā)展的關鍵時期，將其有效應用于地鐵供電系統(tǒng)中有助于地鐵供電系統(tǒng)的高質量構建。因此，研究環(huán)網(wǎng)供電技術的實際應用效果并制定符合地鐵供電系統(tǒng)的改進策略，是很多環(huán)網(wǎng)供電技術專業(yè)人員重點關注的問題。

1 環(huán)網(wǎng)供電技術在地鐵供電中的應用原則

1.1 隔離原則

隔離原則的應用可以使地鐵供電系統(tǒng)中的各類分支體系實現(xiàn)獨立運行。在地鐵供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，隔離原則可以使各個分支系統(tǒng)實現(xiàn)自我隔離，以便更加準確地發(fā)展故障目標，避免故障向更廣的范圍延伸。在地鐵供電系統(tǒng)建設的過程中，由于系統(tǒng)具備較高水平的穩(wěn)定性管理需求，因此在隔離原則實踐的過程中，系統(tǒng)將可以更高水平地實現(xiàn)對多層開關的設置，保證各路分支都可以有效規(guī)避電路消極影響，為配電線故障的及時應對提供幫助[1]。

1.2 有效原則

有效原則的應用可以使環(huán)網(wǎng)供電技術的應用價值得到進一步的提升，在地鐵需要承受大量客運工作的情況下，實現(xiàn)有效原則的貫徹實踐可以使大部分乘客的出行需求得到有效滿足[2,3]。在有效原則具體應用的過程中，地鐵的運營線路及相關基礎設施需要實現(xiàn)合理的規(guī)劃處置，按照分段設置的方式處理地鐵環(huán)網(wǎng)供電管理措施，確保各類供電技術的應用能夠精準滿足線路關聯(lián)方案的構建需要，為地鐵運行有效性的提升創(chuàng)造更加合理的條件。在環(huán)網(wǎng)供電技術的具體應用過程中，一定要實現(xiàn)對關聯(lián)線路構成有效性的分析，尤其要對電網(wǎng)的分段數(shù)量進行作用分析，確保技術人員可以根據(jù)電能消耗的實際情況貫徹應用有效原則，以此保證地鐵供電系統(tǒng)得到更高水平的運行。在有效性原則的貫徹實踐過程中，需要加強對環(huán)形供電網(wǎng)絡交叉特征的分析研究，總結地鐵供電系統(tǒng)在不同狀態(tài)下的運行壓力，以便更加合理地設定分段位置，從而滿足地鐵運行效率的控制需要[4-6]。

2 環(huán)網(wǎng)供電技術在地鐵供電系統(tǒng)中應用存在的不足

2.1 中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)質量較差

中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的構建可以為地鐵供電穩(wěn)定性的提升提供有利支持。但是，部分環(huán)網(wǎng)供電技術應用方案在規(guī)劃設計的過程中，對于中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)構建價值的總結分析存在不足，沒有從地鐵照明和動力系統(tǒng)建設的方向出發(fā)，導致環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)各個分支的獨立性存在不足，無法在電力運行網(wǎng)絡組建的過程中有效滿足環(huán)網(wǎng)供電技術的構建需要，也使得不同類型的技術系統(tǒng)難以在組建電力網(wǎng)絡方面發(fā)揮更大的作用[7,8]。環(huán)網(wǎng)供電組網(wǎng)如圖1所示。

圖1 環(huán)網(wǎng)供電組網(wǎng)圖

2.2 后備線路敷設水平較差

部分后備線路在敷設的過程中缺乏對地鐵供電質量評估工作的重視，使得地鐵供電系統(tǒng)后備線路的應用價值未能得到完整的總結，從而導致接線模式加持方案在探索構建的過程中無法為環(huán)形供電網(wǎng)絡的高質量構建提供必要支持，也使得供電系統(tǒng)難以在安全管理方案建設方面獲得更加有利的外部支持[9,10]。

2.3 環(huán)網(wǎng)接線缺乏合理性

部分地鐵環(huán)網(wǎng)接線工作的實施缺乏對電網(wǎng)供電目標設計的合理性關注，未能結合地鐵營運的實際情況對環(huán)網(wǎng)接線方案進行全面創(chuàng)新，導致采配電設備的應用無法具備足夠的有效性，不利于供電系統(tǒng)運行效率的提升。部分單環(huán)網(wǎng)接線方案在設計過程中，對于電力系統(tǒng)的電源獨立性重視程度較低，缺乏對電源正常運行所需條件的總結，尤其對于備用電源是否得到有效設置缺乏必要的關注，導致最終難以有效排除供電系統(tǒng)的相關故障，不利于環(huán)網(wǎng)接線方式的創(chuàng)新處置[10]。環(huán)網(wǎng)接線如圖2所示。

圖2 環(huán)網(wǎng)接線圖

2.4 環(huán)網(wǎng)供電技術的應用可靠性分析存在不足

現(xiàn)有的一些環(huán)網(wǎng)供電方案在設置過程中，對于環(huán)網(wǎng)供電技術的可靠性總結分析存在不足，缺乏對后備線路接線管理措施的作用研究，尤其對于當前的環(huán)網(wǎng)供電方案與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的關聯(lián)情況缺乏足夠的重視，無法按照閉環(huán)操作的方式滿足環(huán)網(wǎng)供電方案的創(chuàng)新需要，難以提高供電操作的便捷性。部分環(huán)網(wǎng)供電技術可靠性分析工作缺乏對停電次數(shù)的合理性分析，電力調度工作缺乏足夠可操作性，誤操作現(xiàn)象無法得到有效控制，不利于用電成本的管控。一些環(huán)網(wǎng)供電技術雖然進行了可靠性分析，但缺乏對監(jiān)控系統(tǒng)自動報警技術的充分應用，因此難以在故障管控方面取得更大的進展，也使得故障范圍無法得到有效明確。

3 環(huán)網(wǎng)供電技術在地鐵供電系統(tǒng)中的優(yōu)化應用策略

3.1 提高中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)運行質量

供電系統(tǒng)的建設還需要保證具備足夠的靈活度，按照中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的運行原理，實現(xiàn)對設計余裕度的合理預留，以便高效供電目標可以得到更加合理的設計，為高峰狀態(tài)下供電負荷的改良創(chuàng)造更加有利的條件。中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的建設需要重視設備的關聯(lián)性，使電氣故障的規(guī)避擁有更加理想的條件，以便環(huán)網(wǎng)供電技術得到充分應用。分析變電所參數(shù)，有助于中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的構建。各變電所參數(shù)情況如表1所示，1號變電所牽引所間距為1 520 m，動力變容量為7 kVA，牽引整流機組為4.4 kVA。由此可見，科學調整變電所參數(shù)可以為環(huán)網(wǎng)供電技術的創(chuàng)新應用提供高質量支持。

表1 各變電所參數(shù)

3.2 提升后備線路敷設水平

后備線路的敷設工作需要加強對停電次數(shù)構成情況的研究分析，使電力調度流程可以得到更大程度的簡化處理，以便電力系統(tǒng)的敷設成本可以得到較為有效的控制，為電力系統(tǒng)維護效率的優(yōu)化提供高水平支持，進一步滿足地鐵的高效運營需求。如圖3所示，所有的母聯(lián)QF都斷開，等效于一個單電源運行系統(tǒng)或一個兩端有電源的系統(tǒng)。在圖3中，8QF與9QF之間的電纜K1處發(fā)生故障，1QF和8QF的保護都檢測到了過電流，2QF和8QF的功率方向都是正向的，由于2QF和7QF任一QF都檢測到兩側的功率方向相同，所以2QF和7QF閉鎖了自己的保護，9QF和15QF在故障后沒有功率流過，所以9QF和15QF功率方向為無，在8QF兩側的7QF和9QF中流過的功率方向不同，滿足圖3的跳閘邏輯，8QF保護在延時到達后，跳閘，切除故障。

圖3 后備線路敷設效果圖

3.3 增強環(huán)網(wǎng)接線合理性

要加強對雙環(huán)網(wǎng)接線管理措施的重視，充分研究變電站相關的母線設置情況，充分滿足供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行需求，進一步保證聯(lián)絡開關的合理設置，為環(huán)網(wǎng)接線措施的改進提供必要支持。實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)接線誤動拒動狀況的研究，有助于判斷環(huán)網(wǎng)接線合理性并制定相應的改進策略。如圖4所示，在K2點故障，假如4QF和5QF之間的GOOSE斷線，4QF和5QF中都流過故障電流，且4QF和5QF都檢測到過流，那么4QF將因無法接收到5QF的閉鎖信號而誤動作。在K1點故障時，可能因為4QF錯誤地收到5QF的閉鎖信號而出現(xiàn)4QF保護拒動。

圖4 環(huán)網(wǎng)接線誤動拒動示意圖

3.4 提高環(huán)網(wǎng)供電技術的應用可靠性分析水平

在制定環(huán)網(wǎng)供電技術的應用方案過程中，一定要有效分析環(huán)網(wǎng)供電與普通供電的差異，并保證相應的后備線路接線措施得到合理設計，有效改進相應的供電系統(tǒng)穩(wěn)定性建設工作。加強對閉環(huán)操作情況下停電次數(shù)的關注，尤其要對后備線路的接線情況進行正確性評估，從而為誤操作問題的改進提供支持。此外，可靠性分析工作還需要進行多次實效性檢驗，確保地鐵供電效果得到有效提升。

4 結 論

地鐵工程的建設正在全國各城市快速推進，實現(xiàn)供電系統(tǒng)的改良優(yōu)化可以為環(huán)網(wǎng)供電技術的創(chuàng)新提供有利支持。因此，研究環(huán)網(wǎng)供電技術在地鐵領域的應用現(xiàn)狀，制定相應的改進策略，從而確保地鐵供電系統(tǒng)的高質量構建。