城市軌道列車輔助供電并網(wǎng)控制方案研究

劉義 宋揚(yáng) 李磊

摘 要：本文以武漢地鐵7號(hào)線為研究對(duì)象，對(duì)城軌車輛輔助供電系統(tǒng)的并網(wǎng)供電的配置方案及控制邏輯進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：城市軌道列車;輔助供電;并網(wǎng)控制

1 概述

城市軌道列車是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，也是技術(shù)含量較高的機(jī)電設(shè)備。列車輔助供電系統(tǒng)基本分為擴(kuò)展供電和并網(wǎng)供電2種，本文主要以武漢地鐵7號(hào)線為研究對(duì)象，對(duì)并網(wǎng)供電進(jìn)行研究分析。

2 配置方案

輔助電源系統(tǒng)的運(yùn)行獨(dú)立于牽引系統(tǒng)，為保證輔助電源系統(tǒng)的高可用性及通過斷電區(qū)時(shí)避免電壓中斷，設(shè)置列車DC1500V輔助專用高壓母線，通過高壓輔助母線將列車4臺(tái)輔助電源輸入端并行連接起來，并設(shè)置母線熔斷器進(jìn)行保護(hù)。輔助電源系統(tǒng)主要由SIV箱（簡(jiǎn)稱“SIV”）、蓄電池充電機(jī)組成。系統(tǒng)配置框圖如圖1所示。

車輛設(shè)置中壓母線接觸器電路，輔助電源系統(tǒng)的中壓母線由并聯(lián)的SIV供電，中壓母線貫穿于整列車給整列車的中壓負(fù)載同時(shí)供電，母線接觸器用于將輔助電源與中壓母線隔離。正常情況時(shí)，母線接觸器處于閉合狀態(tài)并且所有的輔助電源處于并聯(lián)供電模式;當(dāng)發(fā)生母線短路時(shí)，母線接觸器可以將故障輔助電源隔離或?qū)⒍搪纺妇€隔離，不需要將整條母線全部隔離。在4個(gè)母線接觸器全斷開的情況下（不采用并網(wǎng)供電的模式下），列車單元內(nèi)采用交叉供電，關(guān)鍵交流負(fù)載不受影響。中壓母線上380交流負(fù)載，除空調(diào)壓縮機(jī)外的所有交流負(fù)載應(yīng)采用冗余電源，空調(diào)壓縮機(jī)均勻分布在單元內(nèi)的2臺(tái)SIV所對(duì)應(yīng)交流母線上。

（1）在交叉供電時(shí)。交叉供電指的是4個(gè)母線接觸器全斷開。當(dāng)1臺(tái)SIV故障時(shí)，本單元內(nèi)的另1臺(tái)SIV可保證本單元內(nèi)的基本負(fù)載工作，另1單元不受影響;當(dāng)分別位于不同單元的1臺(tái)SIV故障時(shí)，本單元內(nèi)另1臺(tái)SIV可保證基本負(fù)載工作;當(dāng)位于同一單元的2臺(tái)SIV故障時(shí)，本單元將失去380V電源。當(dāng)3臺(tái)SIV故障時(shí)，故障2臺(tái)SIV的單元，將失去380V電源，故障1臺(tái)的單元，正常工作的1臺(tái)SIV可保證基本負(fù)載工作。

（2）在并網(wǎng)供電時(shí)。中壓母線無短路時(shí)，在1臺(tái)SIV故障時(shí)，車輛負(fù)載不減載，在2臺(tái)故障時(shí)，1/4的空調(diào)壓縮機(jī)減載，3臺(tái)故障時(shí)，所有空調(diào)壓縮機(jī)全部減載。

（3）中壓母線有短路時(shí)。1節(jié)母線短路，短路所在單元內(nèi)的一半空調(diào)壓縮機(jī)不得電，其他負(fù)載不受影響;2節(jié)母線短路：分布在每單元的一節(jié)母線短路，每單元內(nèi)的一半空調(diào)壓縮機(jī)不得電，整車失去一半空調(diào)壓縮機(jī)負(fù)載;在同一單元內(nèi)的兩節(jié)母線短路，這一單元所有負(fù)載不得電，另一單元不受影響。3節(jié)母線短路：在同一單元內(nèi)的兩節(jié)母線短路，這一單元所有負(fù)載不得電，另一單元一節(jié)母線短路，該單元內(nèi)的一半空調(diào)壓縮機(jī)不得電，整車失去3/4空調(diào)壓縮機(jī)負(fù)載，保留整車一半的其他負(fù)載。

3 控制方案

中壓線接觸器的控制邏輯分網(wǎng)絡(luò)正常和網(wǎng)絡(luò)癱瘓2種情況，電路原理圖見下圖：

（1）網(wǎng)絡(luò)通訊正常時(shí)。當(dāng)TCMS發(fā)出一個(gè)閉合指令時(shí)，繼電器K1線圈得點(diǎn)，K1輔助常開觸頭閉合，KMK1/KMK2線圈得電，KMK1/KMK2主觸頭吸和，同時(shí)KMK1輔助常開觸頭吸和，形成自鎖，并給TCMS狀態(tài)反饋信號(hào)。保證網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)定的情況下，KMK1/KMK2保持吸和狀態(tài)。KMK1/KMK2吸和后，要斷開，必須有TCMS發(fā)出一個(gè)斷開指令時(shí)，繼電器K2線圈得點(diǎn)，K2輔助常閉觸頭斷開，KMK1/KMK2線圈失電，KMK1/KMK2主觸頭斷開，并給TCMS狀態(tài)反饋信號(hào)。若任意一個(gè)母線接觸器發(fā)生卡合故障，則所有SIV獨(dú)立運(yùn)行。

（2）網(wǎng)絡(luò)癱瘓時(shí)。在網(wǎng)絡(luò)癱瘓時(shí)，要求母線接觸器全部斷開，將SIV運(yùn)行模式選擇開關(guān)有“并聯(lián)供電模式”打到“隔離運(yùn)行模式”，通過司機(jī)室的“隔離運(yùn)行模式”信號(hào)，斷電延時(shí)繼電器KT線圈得點(diǎn)，KT輔助常閉觸頭斷開，KMK1/KMK2線圈失電，KMK1/KMK2主觸頭斷開。

4 運(yùn)行測(cè)試

武漢地鐵7號(hào)線輔助供電系統(tǒng)采用了并網(wǎng)供電設(shè)計(jì)，目前系統(tǒng)運(yùn)行良好，未有重大故障。

5 總結(jié)

本文主要以武漢地鐵7號(hào)線并網(wǎng)供電系統(tǒng)為樣本，研究了城市軌道交通并網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、系統(tǒng)搭建、控制邏輯，并通過實(shí)際應(yīng)用論證了設(shè)計(jì)的可靠性。

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