基于HSR的地鐵供電系統(tǒng)跨站網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)方案

劉雅杰 謝金蓮 賴沛鑫 王文浩 招康杰 余 龍

(1. 廣州市揚(yáng)新技術(shù)研究有限責(zé)任公司, 510540, 廣州; 2. 廣州白云電器設(shè)備股份有限公司, 510460, 廣州∥第一作者, 助理工程師)

由于存在保護(hù)時(shí)間級(jí)差問(wèn)題,傳統(tǒng)地鐵供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)方案正被網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)方案逐漸取代?；贗EC 61850:2004的GOOSE(面向通用對(duì)象的變電站事件)通信技術(shù)被逐漸用于地鐵供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)方案中。GOOSE通信技術(shù)采用光纖通信的方式,利用光信號(hào)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜硬接線,其不但提高了繼電保護(hù)性能,擴(kuò)展了繼電保護(hù)功能,還提高了信息傳輸?shù)目垢蓴_與抗腐蝕能力。此外,GOOSE通信技術(shù)的應(yīng)用不但能夠降低現(xiàn)場(chǎng)布線的復(fù)雜程度,還能夠減少工程成本投入[1-2]。

現(xiàn)階段,地鐵變電站站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)方案一般采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性,主要通過(guò)投入雙倍的交換機(jī)組建雙星型網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余功能。站間的繼電保護(hù)方案大多是通過(guò)光纖或電纜硬接線以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式直連。現(xiàn)階段的繼電保護(hù)方案解決了站內(nèi)的數(shù)據(jù)共享問(wèn)題,但依托交換機(jī)組網(wǎng)存在組網(wǎng)復(fù)雜、故障概率增大、運(yùn)維工作量增加及延時(shí)不確定等問(wèn)題。此外,站間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直連模式還存在信息交互能力差等問(wèn)題。

國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)IEC SC65委員會(huì)第15工作組推出了IEC 62439:2008標(biāo)準(zhǔn),其中IEC 62439-3:2010中的HSR(高可用性無(wú)縫環(huán))協(xié)議為變電站提供了高可靠性組網(wǎng)解決方案。目前,國(guó)外已在變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)中應(yīng)用了HSR,國(guó)內(nèi)雖然也做了相關(guān)研究[3],但由于國(guó)內(nèi)外應(yīng)用場(chǎng)景的差異,其在軌道交通行業(yè)的研究較少。

鑒于此,本文通過(guò)分析現(xiàn)有的地鐵供電系統(tǒng)繼電保護(hù)方案,結(jié)合繼電保護(hù)產(chǎn)品,提出一種基于HSR的地鐵供電系統(tǒng)跨站網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)方案,以解決目前地鐵供電系統(tǒng)繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化存在的不足。

1 地鐵供電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置現(xiàn)狀概述

地鐵供電系統(tǒng)繼電保護(hù)組網(wǎng)示意圖如圖1所示。為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性,站內(nèi)主要通過(guò)投入雙倍交換機(jī)組建雙星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余。通過(guò)交換機(jī)組建的雙星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解決了站內(nèi)數(shù)據(jù)的共享問(wèn)題,但需配置雙重設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)冗余功能,增加了設(shè)備的投資和現(xiàn)場(chǎng)的組網(wǎng)復(fù)雜度,相應(yīng)設(shè)備的故障概率、運(yùn)維工作量等都會(huì)有所增加。此外,交換機(jī)采用帶避撞的載波偵聽(tīng)多路接入機(jī)制,其交換機(jī)信息傳遞延時(shí)具有無(wú)法預(yù)測(cè)的隨機(jī)性。

注:N表示第N根饋線。

站間保護(hù)裝置的信息交互(如目前站間35 kV中壓交流系統(tǒng)的數(shù)字過(guò)流保護(hù))將裝置通過(guò)光纖以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式直連,站間直流裝置間的信息交互則多是通過(guò)電纜硬接線或繼電器實(shí)現(xiàn)[4]。繼電器和電纜硬接線都沒(méi)有實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能,繼電器使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)吸合動(dòng)作不可靠,電纜硬接線易受電磁干擾,且存在電纜硬接線虛接、斷裂進(jìn)而導(dǎo)致裝置繼電保護(hù)動(dòng)作拒跳、誤跳的隱患。這為供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性帶來(lái)了極大的不確定性。此外,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式易導(dǎo)致站間信息交互能力差,不能實(shí)現(xiàn)全線的數(shù)據(jù)共享,不利于地鐵智能化高級(jí)應(yīng)用功能的開(kāi)展(如故障分析、故障定位、系統(tǒng)自愈等)。

2 HSR概況

HSR可實(shí)現(xiàn)單節(jié)點(diǎn)故障時(shí)的無(wú)縫切換,能真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊的零丟包、零切換,具有優(yōu)異的故障恢復(fù)性能。HSR結(jié)構(gòu)及原理示意圖如圖2所示。

注:CPU為中央處理器;SAN為單連接節(jié)點(diǎn)設(shè)備;“×”表示數(shù)據(jù)在此節(jié)點(diǎn)無(wú)法流通。

一個(gè)簡(jiǎn)單的HSR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由多個(gè)DANH(雙連接交換節(jié)點(diǎn))設(shè)備構(gòu)成,每個(gè)節(jié)點(diǎn)有2個(gè)環(huán)網(wǎng)接入端口,以全雙工鏈路連接工作[5]。當(dāng)源DANH需要發(fā)送報(bào)文時(shí),先在報(bào)文中加入HSR標(biāo)簽并復(fù)制2份,分別通過(guò)裝置的2個(gè)端口沿環(huán)網(wǎng)兩個(gè)方向分別發(fā)送,目標(biāo)DANH會(huì)在不同時(shí)間的不同端口接收到2個(gè)重復(fù)的報(bào)文。使用丟棄算法,目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在接收到其中一份先到達(dá)的報(bào)文后會(huì)移除HSR標(biāo)簽并送到高層協(xié)議,同時(shí)丟棄下一個(gè)接收到的重復(fù)報(bào)文。對(duì)于不是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)所需的報(bào)文,將其從另一端口轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

HSR采用節(jié)點(diǎn)冗余技術(shù),在鏈路層上能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)文的“雙發(fā)雙收”,源節(jié)點(diǎn)信息通過(guò)2個(gè)不同路徑進(jìn)行傳輸,可以在不增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余,實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)縫切換,同時(shí)也擺脫了對(duì)交換機(jī)的依賴。采用HSR技術(shù)組網(wǎng)具有工程費(fèi)用較低、組網(wǎng)簡(jiǎn)單、施工便利等優(yōu)點(diǎn)。

HSR單個(gè)環(huán)網(wǎng)接入設(shè)備數(shù)量有限,因此HSR適合在二次設(shè)備數(shù)量不多的工程場(chǎng)合應(yīng)用[6]?，F(xiàn)有繼電保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)處理能力非常強(qiáng)大,完全具備處理小規(guī)模HSR環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?。地鐵供電系統(tǒng)主要包括35 kV中壓供電系統(tǒng)和DC 1 500 V直流牽引系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)涉及35 kV交流保護(hù)裝置和DC 1 500 V直流保護(hù)裝置。按常規(guī)配置來(lái)看,交直流保護(hù)裝置分別分布在不同房間,高壓開(kāi)關(guān)柜室的35 kV交流保護(hù)裝置包括進(jìn)線保護(hù)裝置、出線保護(hù)裝置、母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置、整流變保護(hù)裝置和動(dòng)力變保護(hù)裝置。直流開(kāi)關(guān)柜室的DC1 500 V直流保護(hù)裝置包括直流進(jìn)線保護(hù)裝置、直流饋線保護(hù)裝置和負(fù)極柜保護(hù)裝置。這些裝置雖然種類較多,但每個(gè)設(shè)備房中的保護(hù)設(shè)備數(shù)量較少,適用于HSR環(huán)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

3 基于HSR的跨站網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)方案

3.1 組網(wǎng)方案

基于HSR的地鐵供電系統(tǒng)跨站網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)組網(wǎng)方案示意圖如圖3所示。站內(nèi)同一設(shè)備房?jī)?nèi)的繼電保護(hù)裝置(支持HSR的雙節(jié)點(diǎn)設(shè)備)可通過(guò)裝置自帶的2個(gè)光纖端口以首尾相連的方式組建環(huán)網(wǎng),并完成冗余網(wǎng)絡(luò)的搭建。對(duì)于不支持HSR的繼電保護(hù)裝置或其他智能設(shè)備,則可通過(guò)環(huán)網(wǎng)冗余盒裝置的任一光纖接口(以下簡(jiǎn)稱“光口”)接入,實(shí)現(xiàn)與HSR的信息交互。環(huán)與環(huán)之間通過(guò)環(huán)網(wǎng)冗余盒的Quadbox功能來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的交互。同時(shí),為防止2個(gè)環(huán)間的單點(diǎn)故障造成環(huán)之間的通信中斷,采用2個(gè)環(huán)網(wǎng)冗余盒組網(wǎng)來(lái)保證通信的可靠性。其中,這2個(gè)環(huán)網(wǎng)冗余盒通過(guò)以太網(wǎng)連接電口,組建并行耦合環(huán)。對(duì)于站內(nèi)不同設(shè)備房的HSR,2個(gè)環(huán)網(wǎng)冗余盒分別通過(guò)光口Mac0、Mac1與HSR連接,實(shí)現(xiàn)HSR環(huán)間的信息交互。對(duì)于相鄰站間及跨站的信息交互,則通過(guò)光口Mac2、Mac3連接,通過(guò)環(huán)網(wǎng)冗余盒接收、過(guò)濾、轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)內(nèi)信息的方式實(shí)現(xiàn)跨站的信息交互。

注:Redbox指環(huán)網(wǎng)冗余盒的單節(jié)點(diǎn)功能。

目前,在地鐵行進(jìn)地區(qū),35 kV中壓交流側(cè)繼電保護(hù)與1 500 V直流側(cè)繼電保護(hù)之間仍存在兩者界限分明的情況,兩者之間尚沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接。而通過(guò)上述組網(wǎng)方案可以將交流側(cè)和直流側(cè)間的繼電保護(hù)裝置構(gòu)成信息聯(lián)系,打破以往交直流側(cè)繼電保護(hù)信息流動(dòng)界限分明的狀況。通過(guò)此組網(wǎng)方式可以實(shí)現(xiàn)全線各站的數(shù)據(jù)流動(dòng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,為未來(lái)更多的地鐵智能化高級(jí)應(yīng)用功能的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備

3.2.1 繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)裝置的研制要點(diǎn)在于采用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)來(lái)實(shí)現(xiàn)HSR雙網(wǎng)冗余通信。FPGA板卡模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線與IEC 61850通信板卡構(gòu)成數(shù)據(jù)聯(lián)系,IEC 61850通信板卡對(duì)外擴(kuò)展兩路傳輸速率為100 Mibit/s的光纖端口E和F。同一GOOSE報(bào)文在不同時(shí)間通過(guò)光纖端口E和F傳送至IEC 61850通信板卡的數(shù)據(jù)模塊,后經(jīng)數(shù)據(jù)總線送至FPGA芯片模塊。由于丟棄算法的作用,FPGA內(nèi)部數(shù)據(jù)處理模塊只接收最先到達(dá)的GOOSE報(bào)文,對(duì)其進(jìn)行HSR標(biāo)識(shí)的丟棄,后經(jīng)報(bào)文封裝由40針管腳傳給CPU主板,再由CPU主板根據(jù)報(bào)文的內(nèi)容完成相應(yīng)的操作,避免了在繼電保護(hù)裝置中形成網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。

當(dāng)繼電保護(hù)裝置發(fā)送GOOSE報(bào)文時(shí),FPGA內(nèi)部數(shù)據(jù)處理模塊將報(bào)文添加HSR標(biāo)識(shí),再?gòu)?fù)制為2份完全相同的報(bào)文,通過(guò)光纖端口E和F發(fā)送出去。對(duì)于不是繼電保護(hù)裝置自身需要的報(bào)文,則從其中一個(gè)端口輸入,從另一端口轉(zhuǎn)發(fā)。

每個(gè)繼電保護(hù)裝置可以通過(guò)自身的2個(gè)光口以“手拉手”的模式首尾串接成環(huán),完成站內(nèi)同一設(shè)備房冗余網(wǎng)絡(luò)的搭建,實(shí)現(xiàn)環(huán)內(nèi)的信息交互與共享。

3.2.2 環(huán)網(wǎng)冗余盒裝置

環(huán)網(wǎng)冗余盒的數(shù)據(jù)處理機(jī)制與繼電保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)處理機(jī)制相同,只需將繼電保護(hù)裝置的FPGA、IEC 61850通信板卡及其外圍電路進(jìn)行擴(kuò)展,即可研制出環(huán)網(wǎng)冗余盒裝置。該環(huán)網(wǎng)冗余盒裝置主要由內(nèi)部核心芯片模塊(如FPGA)和外部接口模塊組成。內(nèi)部核心芯片模塊能夠完成配置參數(shù)、選擇工作模式及實(shí)現(xiàn)HSR功能。外部接口模塊包括4個(gè)光口和2個(gè)電口(標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)量,可擴(kuò)展),電口和光口的使用可根據(jù)配置程序來(lái)定義,用于在實(shí)際工作模式中實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)冗余盒的Redbox或Quadbox功能。

HSR通過(guò)環(huán)網(wǎng)冗余盒在Quadbox模式下實(shí)現(xiàn)信息共享,而對(duì)于不支持HSR的設(shè)備,則通過(guò)Redbox模式實(shí)現(xiàn)與HSR環(huán)間的信息共享。對(duì)于不支持HSR的單節(jié)點(diǎn)設(shè)備、站內(nèi)不同設(shè)備房的HSR及站間的信息交互均可通過(guò)設(shè)置環(huán)網(wǎng)冗余盒裝置的數(shù)據(jù)流向來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在本環(huán)接收端建立MAC(媒體存取控制)地址接收過(guò)濾表,即預(yù)設(shè)將要接收數(shù)據(jù)的MAC地址,以表明該數(shù)據(jù)是從對(duì)環(huán)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),再用作本環(huán)環(huán)間發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)濾條件,進(jìn)而防止從對(duì)環(huán)進(jìn)入的數(shù)據(jù)再?gòu)谋经h(huán)返給對(duì)環(huán)的現(xiàn)象,有效避免了網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的產(chǎn)生。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

本文通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室搭建測(cè)試平臺(tái)來(lái)模擬地鐵同一線路相鄰3個(gè)變電站間保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)流動(dòng),驗(yàn)證HSR組網(wǎng)方案的網(wǎng)絡(luò)通信可靠性和實(shí)時(shí)性。HSR組網(wǎng)測(cè)試示意圖如圖4所示。該測(cè)試平臺(tái)由變電站A、B、C組成,按常規(guī)的正線牽引降壓變電所來(lái)計(jì),每個(gè)站里有高壓開(kāi)關(guān)柜室和直流開(kāi)關(guān)柜室。直流開(kāi)關(guān)柜室的DC 1 500 V直流保護(hù)裝置共有7臺(tái),包括2臺(tái)進(jìn)線保護(hù)裝置、4臺(tái)饋線保護(hù)裝置和1臺(tái)負(fù)極柜保護(hù)裝置。變電站A的213A開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置、變電站B的211B開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置、變電站B的213B開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置和變電站C的211C開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置間存在GOOSE信息交互。

注:n表示第n個(gè)交流保護(hù)裝置;FIG為負(fù)極柜的標(biāo)號(hào);路徑2的信息數(shù)據(jù)流向是非正常狀態(tài)的信息數(shù)據(jù)流向(Quadbox4和Quadbox6的跨站光纖故障)。

4.1 網(wǎng)絡(luò)可靠性

基于HSR的工作原理,環(huán)內(nèi)每臺(tái)繼電保護(hù)裝置的報(bào)文被復(fù)制成2份,并通過(guò)繼電保護(hù)裝置的2個(gè)光口在不同方向進(jìn)行傳輸,環(huán)間及站間各繼電保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)信息通過(guò)2臺(tái)冗余盒組成的并行耦合環(huán)的兩路通道進(jìn)行傳輸。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一元件或鏈路故障致使某個(gè)方向阻塞時(shí),報(bào)文均能沿另一個(gè)方向傳遞至目的地址。例如,在變電站A的開(kāi)關(guān)213A保護(hù)裝置發(fā)送GOOSE報(bào)文給變電站B直流開(kāi)關(guān)柜室的開(kāi)關(guān)211B保護(hù)裝置過(guò)程中,路徑3和路徑4是報(bào)文傳輸?shù)?條路徑,當(dāng)任一路徑出現(xiàn)斷點(diǎn)不通時(shí),能從另一路徑進(jìn)行報(bào)文流動(dòng),充分保證了GOOSE報(bào)文傳遞的可靠性。由于HSR組網(wǎng)方案采用不同的路徑傳遞相同的報(bào)文,因此HSR不需要像環(huán)形拓?fù)湟粯舆M(jìn)行RSTP(快速生成樹(shù)協(xié)議)計(jì)算,完全避免了網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)間和數(shù)據(jù)丟包風(fēng)險(xiǎn)[2]。因此,通過(guò)HSR組網(wǎng)具有不亞于雙星型網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

4.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性

通過(guò)模擬直流牽引供電系統(tǒng)的不同模式來(lái)驗(yàn)證所提方案的網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性,直流牽引供電系統(tǒng)示意圖如圖5所示。正常運(yùn)行時(shí),正線采用雙邊供電方式,牽引所饋出4路1 500 V電源,分別接觸上下行接觸網(wǎng),與相鄰牽引變電所構(gòu)成雙邊供電。例如,變電站A直流開(kāi)關(guān)柜室的開(kāi)關(guān)213A和變電站B直流開(kāi)關(guān)柜室的開(kāi)關(guān)211B共同為第一區(qū)域供電,變電站B直流開(kāi)關(guān)柜室的開(kāi)關(guān)213B、和變電站C直流開(kāi)關(guān)柜室的開(kāi)關(guān)211C共同為第二分區(qū)供電。當(dāng)正線任一座牽引變電所解列時(shí),由相鄰的兩座牽引變電所越區(qū)構(gòu)成大雙邊供電。例如,變電站B解列時(shí),2113、2124縱聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)閉合,變電站A的開(kāi)關(guān)213A和變電站C的開(kāi)關(guān)211C實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。

注:圖中數(shù)字均表示開(kāi)關(guān)單元。

數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)t的計(jì)算公式為:

t=ta+tb+tc

(1)

式中:

ta——報(bào)文發(fā)送時(shí),繼電保護(hù)裝置通信處理器的處理時(shí)間;

tc——報(bào)文接收時(shí),繼電保護(hù)裝置通信處理器的處理時(shí)間,該時(shí)間為固定時(shí)間,與裝置的硬件配置相關(guān);

tb——網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí),一般計(jì)算數(shù)據(jù)延時(shí)只考慮tb。

相比于交換機(jī)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式,HSR通過(guò)直通轉(zhuǎn)發(fā)模式傳遞數(shù)據(jù)包,能夠有效減少數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)。節(jié)點(diǎn)接收到MAC幀頭即開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)幀,發(fā)送的最大幀長(zhǎng)度為1 530 B,傳輸速率為100 Mibit/s,每個(gè)節(jié)點(diǎn)最大數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)為123 μs;信號(hào)在光纜中的傳輸延時(shí)為2/3倍光速,即1 000 m的光纜傳輸延時(shí)約為5 μs,可以忽略不計(jì)[7]。

1)在雙邊供電模式下,模擬變電站A的開(kāi)關(guān)213A過(guò)流保護(hù)動(dòng)作,同時(shí)聯(lián)跳變電站B直流開(kāi)關(guān)柜室的開(kāi)關(guān)211B,變電站A的開(kāi)關(guān)213A和變電站B的開(kāi)關(guān)211B間通過(guò)GOOSE進(jìn)行信息交互。

路徑3經(jīng)過(guò)3臺(tái)繼電保護(hù)裝置和2臺(tái)冗余盒,此路徑經(jīng)過(guò)的裝置最少,即傳輸延時(shí)最小。路徑4經(jīng)過(guò)11臺(tái)繼電保護(hù)裝置和2臺(tái)環(huán)網(wǎng)冗余盒,此路徑經(jīng)過(guò)的裝置數(shù)最多,即傳輸延時(shí)最大。雙邊供電模式下,變電站A的開(kāi)關(guān)213A過(guò)流保護(hù)和變電站B的開(kāi)關(guān)211B保護(hù)聯(lián)跳測(cè)試記錄如表1所示。由表1可知,繼電保護(hù)裝置動(dòng)作正常,滿足實(shí)時(shí)性和可靠性要求。

表1 雙邊供電模式下變電站A的開(kāi)關(guān)213A過(guò)流保護(hù)和變電站B的開(kāi)關(guān)211B保護(hù)聯(lián)跳測(cè)試記錄

2) 在大雙邊供電模式下,模擬變電站A的開(kāi)關(guān)213A過(guò)流保護(hù)動(dòng)作,同時(shí)聯(lián)跳變電站C的開(kāi)關(guān)211C,變電站A的開(kāi)關(guān)213A和變電站C的開(kāi)關(guān)211C間通過(guò)GOOSE進(jìn)行信息交互。

路徑1經(jīng)過(guò)3臺(tái)繼電保護(hù)裝置和3臺(tái)冗余盒,此路徑經(jīng)過(guò)的裝置最少,即傳輸延時(shí)最小;路徑2經(jīng)過(guò)18臺(tái)繼電保護(hù)裝置和5臺(tái)冗余盒,此路徑經(jīng)過(guò)的裝置數(shù)最多,即傳輸延時(shí)最大。大雙邊供電模式下,變電站A的開(kāi)關(guān)213A過(guò)流保護(hù)和變電站C的開(kāi)關(guān)211C保護(hù)聯(lián)跳測(cè)試記錄如表2所示。由表2可知,繼電保護(hù)裝置動(dòng)作正常,滿足實(shí)時(shí)性和可靠性要求。

表2 大雙邊供電模式下變電站A的開(kāi)關(guān)213A過(guò)流保護(hù)和變電站C的開(kāi)關(guān)211C保護(hù)聯(lián)跳測(cè)試記錄

5 經(jīng)濟(jì)效益

采用基于HSR的地鐵供電系統(tǒng)跨站網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)方案,同一設(shè)備房利用繼電保護(hù)裝置自身光口以“手拉手”模式組建冗余網(wǎng)絡(luò),站內(nèi)及站間的不同設(shè)備房則通過(guò)冗余盒裝置完成信息交互。相比于現(xiàn)階段為了網(wǎng)絡(luò)可靠性而采用的地鐵供電系統(tǒng)站內(nèi)雙倍交換機(jī)組建雙星型冗余網(wǎng)絡(luò)方案,所提保護(hù)方案省去了交換機(jī)的使用,使得變電站內(nèi)裝置數(shù)量減少,故障概率降低,運(yùn)維工作量減少。此外,所提保護(hù)方案中所有繼電保護(hù)裝置不必將光纖匯總至交換機(jī)處接線,減少了現(xiàn)場(chǎng)布線的復(fù)雜度,使得工程前期成本和后期運(yùn)維費(fèi)用大大降低,其經(jīng)濟(jì)效益可觀。

6 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種基于HSR的地鐵供電系統(tǒng)跨站網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)方案,并給出了具體的組網(wǎng)方案。HSR網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)在地鐵供電系統(tǒng)繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單節(jié)點(diǎn)故障情況下的無(wú)縫切換,滿足地鐵供電系統(tǒng)對(duì)信息傳輸實(shí)時(shí)性和可靠性的要求,同時(shí)其前期工程成本和后期運(yùn)維成本都能夠大大降低,具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值,可為地鐵供電系統(tǒng)繼電保護(hù)跨站網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)提供參考。