DDL保护在城轨供电系统中的应用

闫泊 刘亚涛

摘要：DDL保护作为城轨供电系统中直流饋线的主保护，对保证系统可靠供电有非常重要的作用。该文首先介绍了DDL保护的工作原理，给出了保护动作的逻辑流程图；接着介绍了DDL保护参数的整定方法，并以西安地铁运动公园牵混所为例，详细计算了DDL保护的参数整定值。最后结合现场的实际运行情况，简述了DDL保护在应用过程中存在的问题。

Abstract： DDL protection， as the main protection of feeder line in subway DC power supply system， plays an important role in ensuring reliable power supply. Firstly， this paper introduces the principle of DDL protection， shows the logical flow chart of DDL protection， then introduces the tuning method and principle of each parameter in the DDL protection. According to actual operating parameters of Xi'an Metro， this paper calculates the parameter of DDL protection detailedly taking the Sports Park traction combined substation for example. Finally， several problems existing in the application of DDL protection are proposed briefly.

关键词：城轨供电系统；直流馈线；DDL保护；整定计算

Key words： subway power supply system；DC feeder line；DDL protection；tuning calculation

中图分类号：U224.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0242-02

0 引言

城轨供电系统的安全可靠运行是保证地铁客运营平稳有序进行的必要条件。而直流馈线保护在保证整个供电系统的安全可靠运行中起着重要作用。早期的城轨供电系统中，直流馈线的主保护通常采用断路器的本体大电流脱扣保护和过电流保护。但由于该保护方案无法满足速动性和可靠性，现已逐渐被淘汰。随着城轨供电技术的发展，目前城轨供电直流馈线保护广泛采用DDL保护作为主保护。DDL保护是一种反应电流变化趋势的保护，通过分析电流变化量I、电流变化率di/dt及持续时间来判断牵引供电系统是否有短路故障。在现场中广泛应用的SIEMENS的DPU96和Secheron的SEPCOS保护模块。本文以西安地铁采用的SEPCOS保护为例，首先介绍了DDL保护的工作原理，并总结给了DDL保护的动作流程图；接着介绍了DDL保护中各参数的整定方法及原则，并依据西安地铁的实际运行参数，以运动公园牵混所为例，详细计算了DDL保护的参数整定值。最后结合现场的运行和调试经验，简述了DDL保护在应用过程中存在的问题。

1 DDL保护的工作原理

DDL保护和断路器本体大电流脱扣保护共同作为城轨供电系统中直流馈线开关柜的主保护，在保证地铁牵引负荷的正常供电中起着至关重要的作用。DDL保护主要通过分析馈线电流变化率di/dt、电流增量I及故障持续时间t来判断故障情况。其工作原理为：在系统正常运行期间，保护持续采集并监测直流馈线电流，并计算电流变化率di/dt。一旦检测到di/dt>E时，则DDL保护启动。启动时的电流被作为检测电流变化量I的起始值。再比较电流变化量I与DDL保护整定参数的关系。若满足条件，则按相应的动作时限出口跳闸。在保护跳闸信号出口动作前，一旦检测到电流变化率di/dt

1.1 DDL+I保护

保护启动后，若检测出电流增量I大于设定的参数Imax，且持续时间超过设定的时间参数tImax时，则DDL+I保护动作，同时出口跳闸信号。若在保护跳闸信号出口动作前检测到电流变化率di/dt

1.2 DDL+T保护

从保护启动时开始计时，经t达到Tmax后，比较此时的电流增量I与设定参数Imin的关系。若I>Imin，则DDL+T保护保护动作，同时出口跳闸信号。在保护跳闸信号出口动作前，一旦检测到di/d

2 DDL保护的整定原则

2.1 电流变化率E的整定

斜率E（kA/s）是DDL保护的起始门限。电流变化率的启动值E的整定应该躲过机车启动时的最大电流变化率，一般设为短路计算初始斜率值的一半。

2.2 电流变化率F的整定

斜率F（kA/s）是DDL保护的返回值，其整定应该小于被保护线路末端发生短路时的电流变化率。

2.3 电流增量Imax的整定

电流增量Imax应躲过机车正常运行时的最大负荷电流，尤其要考虑机车启动时和过分段绝缘器时的情况，可在最大牵引电流和短路电流之间选取。

2.4 tImax的整定

tImax是DDL+I保护的动作时限，一般设定时限为0～1ms。它表示I保护必须经过tImax的延时，以消除干扰电流的影响。

2.5 电流增量Imin的整定

为保证保护动作的可靠性，电流增量Imin的最大值不应超过线路末端发生短路时，在Tmax时的电流增量，但必须大于正常运行电流。

2.6 延时Tmax的整定

延时Tmax应躲过机车的启动时间，一般可设为短路时间常数τ的1.5倍，或者短路时di/dt从E到F所需时间的80%。

3 DDL保护整定计算实例

本部分以西安地铁运动公园牵混所的运行参数为例，计算DDL保护各参数的整定值。

西安地铁二号线全部上线客车远期为22辆，线路全长为20.5km，运动公园至凤城五路为一个供电臂，长度为2.9km，区内行车密度可达3辆。其中单列电客车电机额定功率为2160kW，实测启动时的峰值电流为1778A，平稳运行时的电流为300A左右。

运动公园牵混所接触网的额定电压UN=1500V，供电臂长度为2.9km，根据线路参数，末端短路的总电阻R=341Ω，总电感L=12.5mH。由此可计算出：

⑤计算DDL保护的返回值F：建议采用短路电流上升至2.5τ时的电流变化率di/dt=15kA/s。

⑥计算电流增量Imax：应躲过在此供电臂上的3辆电动列车同时启动的最大电流，即1778×3=5334A。

⑦计算tImax：取建议值1ms。

⑧计算Imin：應小于稳态短路电流值4398.8A，同时应大于在此供电臂上所有机车平稳运行时的电流，即300×3=900A，为了保证保护动作的可靠性，Imin在取值时留有一定裕度，Imin可设为1000A。

⑨计算Tmax：一般可设为短路时间常数τ的1.5倍，即1.5×36.7=55ms。

4 DDL保护存在的问题

尽管依据理论计算出了DDL保护的参数整定值，但在应用中必须充分结合现场的实际运行情况进行调试。DDL保护在实际应用中主要存在以下问题：①保护定值的配合问题。要充分考虑保护整定值与机车启动电流或冲击电流的配合问题。保护应能有效地区分线路末端短路故障、列车正常启动、过电分段时的冲击等情况。②软件设计缺陷。为了减少保护误跳闸次数，在原来保护软件的基础上，作出相应的改进。如原来认为di/dt

参考文献：

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