城市軌道交通供電系統(tǒng)數(shù)字通信過電流保護方案優(yōu)化

陳耿銳

【摘? 要】為保障數(shù)字通信網(wǎng)絡有序工作，不僅其需要實現(xiàn)用戶信息傳輸，還需要保證正常通話過程中各種控制信號的傳輸，包括掛機、摘機、忙音、振鈴、呼叫及應答等相關(guān)信號，將與通信有關(guān)的所有控制信號統(tǒng)稱為信令。信令的有效控制實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡不同環(huán)節(jié)之間的有效傳輸，同時各個環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)處理最終通過相互作用保障不同過程和環(huán)節(jié)之間的控制與操作，實現(xiàn)用戶信息的可靠高效傳輸。信令通過信號形式的差異可以分為模擬信令（音頻信令）和數(shù)字信令兩種模式。數(shù)字信令具有容量大、速度快、組碼數(shù)量大、電路便于集成等一系列優(yōu)點，目前數(shù)字信令已成為公用移動通信網(wǎng)絡中最常用形式。

【關(guān)鍵詞】 城市軌道交通;供電系統(tǒng);數(shù)字通信;過電流保護

前言

列車和車站以及維護人員不僅可通過數(shù)字通信系統(tǒng)開展日常工作，還可實時調(diào)度列車的運行。工作人員只需要在電腦上下達運行任務，系統(tǒng)程序就會自動分析并根據(jù)信息進行相應的安排，有效避免了人工調(diào)度可能會發(fā)生疏漏等問題。同時，數(shù)字通信系統(tǒng)還可以實現(xiàn)遠程調(diào)控，即使在通信擁擠的情況下也會將調(diào)度指令及時準確傳送。

1運行事故案例

1.1事故經(jīng)過

現(xiàn)場的一次系統(tǒng)接線，區(qū)間的進、出線柜均配置了線路差動保護裝置作為主保護單元，配置綜合保護測控裝置（數(shù)字通信過電流保護裝置）作為后備保護單元。當區(qū)間線路d1故障時，線路兩側(cè)的線路差動保護裝置和綜合保護測控裝置均可同時跳閘切除故障?，F(xiàn)場B站停電進行正線環(huán)網(wǎng)切換，切換完成后恢復供電過程中，B站AC33kV綜合保護測控裝置及C站綜合保護測控裝置均出現(xiàn)數(shù)字通信過電流保護誤跳情況。

1.2事故原因

出現(xiàn)誤跳情況的開關(guān)現(xiàn)場故障錄波波形，從波形可以看出當B站開始送電變壓器啟動過程中存在勵磁涌流，三相電流的波形符合勵磁涌流波形的特征，這種情況下理論上繼電保護裝置不應該發(fā)生數(shù)字通信過電流保護動作，但線路兩端的繼電保護裝置都發(fā)生了數(shù)字通信過電流保護動作。經(jīng)詢問及現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)B站出線柜的繼電保護裝置數(shù)字通信過電流保護動作值設定為1.48A。C站進線柜繼電保護裝置的數(shù)字通信過電流保護動作值設定為1.11A。分析波形可以看出，Ic相所產(chǎn)生的勵磁涌流在T2附近達到了1.11A的數(shù)字通信過電流保護的啟動值，發(fā)現(xiàn)，Ia、Ib、Ic都沒有達到1.48A的數(shù)字通信過電流保護的啟動值。根據(jù)數(shù)字通信過電流保護的保護邏輯關(guān)系，在光纖通訊正常的情況下，本側(cè)或?qū)?cè)有一側(cè)達到過流啟動，另一側(cè)未達到過流啟動，在一定時延內(nèi)，相數(shù)字通信過電流保護啟動。繼電保護裝置的數(shù)字通信過電流保護動作是正確的。因現(xiàn)場對側(cè)站處于運行狀態(tài)，經(jīng)現(xiàn)場大量分析后建議電調(diào)將該段饋線全部分開，利用母聯(lián)對該段母排供電，送電成功，后續(xù)分別對饋線進行送電亦成功，本站直流牽引用電恢復?，F(xiàn)場檢查該段2臺動力變正常，無燒焦味、無放電。下載錄波，進出線波形無明顯故障電流。這也從側(cè)面驗證了是由于變壓器空投產(chǎn)生的勵磁涌流引起繼電保護裝置數(shù)字通信過電流保護誤動作。在中壓供電系統(tǒng)中，變壓器空投產(chǎn)生勵磁涌流是正?，F(xiàn)象，一般都會在保護設計及整定值設計時考慮勵磁涌流對二次保護系統(tǒng)的影響，在定值整定中避免勵磁涌流引起的保護誤動。經(jīng)與設計方溝通現(xiàn)場定值組整定確實考慮了這方面影響。從現(xiàn)場查看情況可以看到，該線路兩側(cè)數(shù)字通信過電流保護啟動定值不一致，C站保護定值明顯偏小。通常情況下線路兩側(cè)數(shù)字通信過電流保護定值應該保持一致，后經(jīng)詢問設計方了解到在設計階段B站的二次變比為300∶1，C站的二次變比為400∶1，設計通過二次變比計算出保護整定值，B、C兩站定值均無錯誤。但在具體實施階段為使兩側(cè)二次變比保持一致，對C站二次變比進行變更為300∶1，但定值未進行變更依然使用原整定定值，故造成線路兩側(cè)數(shù)字通信過電流保護整定值不一致。在上述分析中保護動作啟動及保護動作過程均符合現(xiàn)場保護設定及保護整定范圍，經(jīng)檢查其他回路不存在故障，考慮圖2～3錄波波形為典型的變壓器勵磁涌流波形，綜合現(xiàn)場定值設置情況分析，確定事故原因為兩側(cè)數(shù)字通信過電流保護過流啟動定值不匹配。同時，在檢驗分析中發(fā)現(xiàn)當兩側(cè)過流啟動值設定一致，但當一側(cè)保護裝置檢測到饋線波動電流達到整定值臨界點時，數(shù)字通信過電流保護也會啟動。經(jīng)過大量的分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)字通信過電流保護邏輯未判定過電流的由來，所以當饋線變壓器產(chǎn)生勵磁涌流引起母線電流變化時，繼電保護裝置只是判定兩側(cè)有無電流達到啟動值，未對故障點進行判定。當且有一側(cè)電流達到啟動值，另一側(cè)未啟動時保護動作。

2優(yōu)化方案

數(shù)字通信過電流保護的誤動作是由于線路兩側(cè)過電流整定值不匹配引起的，線路兩側(cè)的一側(cè)由于定值整定較小，變壓器勵磁涌流達到了過電流整定值從而啟動保護。而饋線變壓器勵磁涌流產(chǎn)生的涌流電流應為站內(nèi)感應電流，當涌流電流過大時應由站內(nèi)保護動作跳開斷路器起到保護作用，而不是由區(qū)間線路保護動作跳開兩側(cè)斷路器。但由于現(xiàn)階段的數(shù)字通信過電流保護只判定是否有啟動電流，且保護時延較短，當檢測到過電流時，未等站內(nèi)保護響應，該保護就先啟動，從而導致數(shù)字通信過電流保護誤動作。針對該情況，提出優(yōu)化解決方案如下。優(yōu)化數(shù)字通信過電流保護邏輯，在兩側(cè)都增加一個方向元件，即當繼電保護裝置采集到電流并判定電流方向后，數(shù)字過電流保護才會啟動。為優(yōu)化后典型的數(shù)字過電流保護方案邏輯，數(shù)字通信過電流保護在裝置間只傳遞有無啟動信號，由裝置判定通信情況。光纖通信正常，若本側(cè)無過流啟動，此時電流從母線流出，而對側(cè)有過流啟動;若電流從母線流出，則兩側(cè)電流方向相同，數(shù)字通信過電流保護啟動;若電流流向母線，則兩側(cè)電流方向相反，數(shù)字通信過電流保護閉鎖。以B、C站為例。當B站饋線變壓器同時啟動從而產(chǎn)生勵磁涌流，引起母線電流變化。結(jié)合上述事件分析，因C站數(shù)字通信過電流保護啟動值設定的較小，變化電流達到了過電流啟動值，而B站啟動值設定的較大一些，變化電流未達到啟動值，根據(jù)原邏輯判定有一側(cè)啟動，數(shù)字通信過電流保護啟動。如果使用優(yōu)化方案，增加方向元件閉鎖邏輯，根據(jù)供電系統(tǒng)特性，電流從電源點流向故障點（假設B站饋線變壓器為故障點），此時B站電流從母線流向饋線開關(guān)，而C站電流從線路流向B站母線，兩側(cè)電流方向相反，數(shù)字通信過電流保護閉鎖。而在其他線路區(qū)間保護中，當線路中發(fā)生故障或接地時，根據(jù)電流從電源點流向故障點這一特性結(jié)合35kV供電系統(tǒng)特點，線路兩側(cè)均由母線電流流向區(qū)間故障點.

結(jié)束語

數(shù)字通信過電流保護在地鐵供電系統(tǒng)具有重要意義，可與光纖縱差保護配合使用，解決“光纖縱差保護+過電流保護”的保護配置方案局限性問題，是城市軌道交通供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。但現(xiàn)階段的保護邏輯、定值整定等方面依然有進一步優(yōu)化的空間，即存在電流方向無法判定而導致保護誤動作的問題。本文主要是提出了一種對保護邏輯優(yōu)化的方案，即在線路兩側(cè)增加方向元件閉鎖邏輯，通過檢測線路兩側(cè)電流方向準確點位故障位置，從而閉鎖數(shù)字通信過電流保護，避免數(shù)字通信過電流保護誤動作，保證繼電保護裝置動作的準確性。

參考文獻：

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