东莞轨道交通35 kV供电系统支援供电的探讨

刘华辉王胜利

（1.东莞市轨道交通有限公司，523073，东莞；2.无锡市科环自动化设备有限公司，214072，无锡∥第一作者，工程师）

东莞轨道交通35 kV供电系统支援供电的探讨

刘华辉1王胜利2

（1.东莞市轨道交通有限公司，523073，东莞；2.无锡市科环自动化设备有限公司，214072，无锡∥第一作者，工程师）

介绍了东莞轨道交通供电系统的概况，阐述了数字通信电流保护方案的原理，比较了数字通信电流保护方案与传统电流保护方案发生母线故障时的处理方式，及支援供电的处理过程，结合供电系统中所面临的主变电所支援供电的问题，探讨了东莞轨道交通未来的网络化供电方案。

轨道交通供电系统；主变电所支援供电；数字通信电流保护；网络化供电

1　东莞轨道交通供电系统概况

东莞市轨道交通网络规划由4条市域骨干线路构成，线网总长218.3 km，共设置车站76座。规划在2018年之前开工建设线路有127 km。东莞轨道交通工程供电系统均采用集中式、110/35 k V两级电压供电方式。其中，牵引和动力照明子系统共用35 k V供电网络。目前，东莞轨道交通R2线已在建设当中，预计2016年5月正式投运。东莞轨道交通R2线供电系统见图1。

图1　东莞轨道交通R2线35 k V供电系统

东莞轨道交通R2线工程通过35 k V供电环网系统为牵引降压变电所供电。由图1可见，其有旗峰公园主变电所和厚街主变电所两座主变电所，如其中一个主变电所解列，则合上联络开关，即可由另外一个主变电所支援供电，从而进入非正常运行方式。

采用传统的保护配置方案时，由于涉及到站间的过流时间配合，故当运行方式变换时，需要切换定值组：定值组1为正常运行；定值组2为主变电所1解列，由主变电所2支援供电；定值组3为主变电所2解列，由主变电所1支援供电。

若考虑后期的延长线，很可能一条线路有3个主变电所。当3个主变电所共同供电时，需要更多的定值组，其定值组切换更复杂，且会占用过多的维护时间，从而造成运营维护的复杂和不可靠，对运行不利。

同时根据地方供电局继电保护的要求，在其接入点后备保护一般延时动作的时间不能超过1.8 s或1.5 s，根据传统的保护配置方案，35 k V供电系统在运行方式切换后，在短路故障发生后，很可能存在保护装置误跳及故障范围扩大的情况。

东莞轨道交通R2线供电系统采用了一种新的保护解决方案——数字通信电流保护方案，解决了运行方式变换时必须切换定值组的难题。

2　东莞轨道交通数字通信电流保护方案及配置

2.1数字通信流电保护方案

数字通信电流保护是基于微机保护装置间的直接通信功能提出的一种新的保护方案。它通过逻辑编程，对线路两端微机保护装置的电流保护动作与否进行比选、逻辑判断，并快速判别线路故障区段，实现选择性地快速切除故障线路。判别线路故障区段时，系统根据区间线路沿线各开关处的电流检测结果可判断出故障区段。

判断故障区段流程如图2所示。如1、2号开关处都能检测到电流，而3、4号开关处无法检测到电流，则可判断故障点A在2、3号开关处之间，根据选跳逻辑跳开2、3号开关。

图2　城市轨道环网供电系统及故障分析示意图

数字通信电流保护解决方案为保护动作过程为：首先，利用装置间的快速通信，将信息共享，并经过逻辑判断锁定故障点（线路故障、母线故障、馈线故障）；然后，利用主保护快速地切除故障点；最后，当主保护因各种原因失灵（断路器拒动、装置故障等）后，根据故障的类型顺延一个动态的时间级差，由上一级断路器切除故障。

数字通信电流保护方案由于不需要站间的级差配合，当运行方式改变时用户不需要再进行定值组的切换，在各种供电模式下保护方案均能自动适应（进出线保护功能一致，一套逻辑能满足各种运营方式）。

2.2东莞轨道交通数字通信电流保护方案的配置

东莞轨道交通采用了数字通信电流保护解决方案，其保护配置见图3。

进出线柜中，L30线路差动保护装置为主保护单元，F35数字通信电流保护装置（以下简为F35装置）为进出线后备电流保护。F35装置具有独立的通信模块（独立于用于综合自动化功能的接口）。F35装置间信息传输通过专用的光纤通道进行，能实现站间信息共享；F35装置具有双向沟通能力，保护方案自动适应各种运行方式，打破了传统保护配置方案固定的时间级差理念，将固定的时间级差转换为动态的时间级差。配电变压器、牵引变压器及母联开关柜配置F650综合保护测控装置。

图3　东莞轨道交通35 k V供电系统保护配置示意图

2.3两种保护方案的对比

以国内两个分别采用了传统保护方案和数字通信电流保护方案的轨道交通供电系统为例，分析比较两种保护方案在母线故障处理时的动作情况（见表1）。发生母线故障的35 k V轨道交通供电系统见图4。

由表1可以看出，数字通信电流保护方案在母线故障的处理上定位准确、切除快速，其选择性和速动性均比传统保护方案有较大的优越性。

表1　传统保护方案与数字通信电流保护方案母线故障的处理方式对比表

图4　发生母线故障的35 k V供电系统

3　关于东莞轨道交通供电系统的支援供电

东莞市轨道交通线网规划由R1、R2、R3、R4共4条线路构成。正常情况下，按每条地铁线路需建设2座主变电所计算，这4条线路将需要8座主变电所供电。如采用网络化供电，则只需建设4座左右的主变电所即可。4条线全部运行后，多个主变电所站间将支援供电，实现网络化共享主变电所。这不但节约了主变电所用地，更节省了大笔的设备投资。

主变电所支援供电示意图见图5。由图5可见：正常情况下，A主变电所的供电范围为1号线、3号线，B主变电所的供电范围为1号线、4号线；C主变电所的供电范围为2号线、3号线，D主变电所的供电范围为2号线、4号线；在极端情况下，如个别主变电所退出运行，则其他主变电所可越区支援供电。

图5　主变电所支援供电示意图

现以B主变电所退出运行为例，两种保护方案在支援供电时的处理过程对比见表2。可以看出，传统保护方案在支援供电时流程复杂，需耗费更多时间，而数字通信电流保护在支援供电时更便捷。

由于东莞轨道交通的远期规划站点近80个，有快速建设成网的需求。数字通信电流保护方案能自动适应各种供电方式的变换，不需要进行定值组的切换，从而解决了主变电所支援供电的问题，支持供电系统的网络化布局。

表2　传统保护方案与数字通信电流保护方案支援供电处理过程的对比

4　结语

数字通信电流保护逐渐在各城市的轨道交通供电系统中得到应用。随着供电网络化和资源共享的普及，数字通信电流保护的优势将更加明显，其应用前景更加广阔。东莞轨道交通供电系统采用数字通信电流保护方案符合供电系统的技术发展趋势。

［1］ 刘爱华.故障区段判断和隔离方法［J］.电气化铁道，2003（3）：39.

［2］ 马啸松，赵凯.电流选跳保护在轨道交通供电系统中的应用［J］.上海电气技术，2007（2）：61.

［3］ 刘卓，王胜利.地铁35 k V交流供电系统电流选跳保护的探讨［J］.现代城市轨道交通，2011（2）：43.

［4］ 王晓保，国剑鸿，何莉君.城市轨道交通供电系统网络资源共享及实施研究［J］.地下工程与隧道，2006（2）：8.

Support Power Solutions in Dongguan Subway 35 kV Power Supply System

Liu Huahui，Wang Shengli

With an introduction of the general situation of power supply system in Dongguan Subway，the principle of digital communication overcurrent protection scheme（DCOpS）is described.Then，the processing mode and supporting power supply of DCOpSis compared with the traditional schemes in case of bus fault.Combined with the supporting power supply at main substation faced by the whole power supply system，the networking power supply based on ditgital communication for Dongguan Subway in the future is discussed.

rail transit power supply system；supporting power supply from main substation；overcurrent protection based on digital communication；networking power supply First-author＇s address Dongguan Rail Transit Co，.Ltd，. 523073，Dongguan，China

U 231.8

10.16037/j.1007-869x.2016.03.008

（2015-04-28）