轨道交通中压供电基于数字通信的备自投方案

摘 要：论述了城市轨道交通供电系统的运行情况，提出了相应的技术对策，为提高城市轨道交通供电系统的稳定性提供理论支持。

关键词：轨道交通；供电系统；备自投；技术分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.116

1 城市轨道交通中压网络概述

城市轨道交通供电系统在实际设计的过程中，需使用集中与分散两种类型的供电系统开展处理活动，个别城市使用分散供电方法，大部分城市中使用集中供电方式。对于轨道交通系统而言，可集中的设置变电所，在电网合理设计的过程中，应创建独立性的110kV或是220kV电源结构，保证在主变电站中合理使用35kV电源，提升系统稳定运行水平。同时，在实际设计的过程中，应进行变电所分区域处理，通过分区联络连接起来，保证创建开放性环形供电模式，提升支援供电效果。

依据上述中压供电网络特点，各变电所主接线采用单母线分段，母联备自投方式。在母联断路器方面，需合理的设置自动投入系统，并提升装置的保护效果。

2 保护及备自投配置方案分析

近年来，数字通信电流保护在轨道交通中压供电网络中逐步推广，应制定完善的保护方案，结合微机保护装置的网络通信功能，创建科学化的备自投方案，在此期间，可以将GOOSE（面向通用对象的变电站事件）作为通信基础结构，促进逻辑闭锁方式的合理使用，以此形成网络保护机制与方案。在使用GOOSE通信技术的过程中，应结合轨道交通供电系统，创建科学化的保护平台，提升通信技术的应用效果。根据轨道交通供电系统特点，故障类型可概括为环网进出线故障、母线故障、馈线故障，针对各故障点，分析数字通信电流保护如何实现快速切除故障并通过备自投恢复供电。

以下“母联备自投启动”均基于同时满足本段母线失压、另一段母线有压、母联开关热备用等条件。

2.1 环网进出线d1点故障保护及备自投配置

在实际工作中，应结合线路差动保护，促进环网进出线的保护结构合理创新，数字通信电流保护的线路选跳保护作为后备保护，定时限过电流保护作为通信故障情况下的加投后备线路保护。母联备自投启动条件如下：

（1）线路差动保护动作启动：对于线路差动而言，在实际处理的过程中可以使用光纤通信系统进行处理，在链接网环的情况下，对相互出线结构与进线结构进行处理，结合具体标准进行保护装置的处理，更好的进行本侧BI1和对侧AO1相关电流值进行合理计算，明确差动电流特点，开展整定值的研究工作，以便于进行出口跳闸分析。然后通过硬接点信号发送给后备保护装置立即启动B所母联备自投。

（2）线路选跳保护动作启动：环网相邻两所之间的出线和进线通过站间保护装置的通讯将线路选跳保护启动信号发送给对侧作为闭锁线路选跳保护出口信号。以d1点故障为例：BI1无故障电流，未向AO1发出闭锁信号，AO1线路选跳保护经整定延时后出口跳闸，并向对侧BI1发出联跳信号a，BI1收到联跳信号a跳闸后立即启动B所母联备自投。

上述两种方式作为互备，在差动异常或后备保护装置通信异常时均能确保了故障发生后选择性的快速切除故障，失电后最靠近电源端的变电所启动母联备自投。

2.2 母线d2点故障保护及备自投配置分析

数字通信电流保护的母线选跳保护作为主保护，定时限过电流保护作为通信故障情况下的加投后备母线保护。

同一段母线上可能作为电源点的进线、出线、母联两两关联，通过站内保护装置的通讯将母线选跳保护启动信号互发作为闭锁母线选跳保护出口的信号。以d2点故障为例：AI2母线选跳保护启动后未收到AO2或AMC发来的闭锁信号，经整定延时后出口跳闸，并向关联方AO2，AMC发出联跳信号b。当AO2收到联跳信号b动作跳闸后，向线路对侧BI2发出联跳信号a。BI2收到联跳信号a跳闸后立即启动B所母联备自投。

为保证关联关系逻辑简单、正确，母联柜可配置两组母线选跳保护过流模块分别与Ⅰ、Ⅱ段母线的进、出线配合。以d3点故障为例：CI1、CMC母线选跳保护启动，互发闭锁信号。CI2和CO2均无故障电流，未向CMC发出闭锁信号，CMC母线选跳保护Ⅱ经整定延时后出口跳闸，并向关联方CI2、CO2发出联跳信号b。当进线CI2、出线CO2收到联跳信号b动作跳闸后，分别向线路对侧BO2、DI2发出联跳信号a。DI2收到联跳信号a后跳闸，D所Ⅱ段母线失压立即启动D所备自投。

2.3 馈线d4点故障保护及备自投配置分析

速断保护作为馈线主保护，定时限过流保护作为后备保护。馈线AT2上出现故障时，AT2通过站内保护装置的通讯将过流保护启动信号发送给本段母线上的进线AI2、出线AO2、母联AMC作为闭锁母线选跳保护出口的信号，由速断或定时限过流保护切除故障。母线未失压，不启动备自投。

当发生馈线断路器失灵时，等同于母线故障，馈线AT2将失灵联跳信号发给本段母线上的进线AI2、出线AO2、母联AMC。当进线AI2、出线AO2收到失灵联跳信号动作跳闸后，分别向线路对侧发出联跳信号a，BI2收到联跳信号a跳闸后立即启动B所母联备自投。

3 结语

根据以上各种类型的故障情况分析，差动保护自成独立体系，数字通信电流选跳保护通过对固定关联对象电流检测情况的比对，能准确识别区内区外故障，备自投方案具有如下优点：

（1）应用范围广，在N-1结构出现故障问题的时候，应开展母线结构与路线故障的分析，结合断路器拒动特点，合理的进行切断处理，保证可以正常的进行供电处理。

（2）备自投不需要考虑极差配合，无论供电方式发生如何变化，如分区内分所的数量增减，备自投配置、动作逻辑均不需重新设置。

该方案是对传统“差动启动备自投”和“低电压启动备自投”的进一步优化，可望在城市轨道交通中压环网供电系统中广泛应用。

作者简介：李勇胜（1983-），男，福建廈门人，本科，工程师，主要研究方向：电气自动化。