高铁10 kV配电所综合自动化保护运用探讨

张 博

中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院，黑龙江 哈尔滨 150006

0 引言

当前我国高速铁路的建设蓬勃发展，以其舒适、快捷的服务得到社会各界的广泛关注。高铁电力供电系统是高铁建设中必不可少的一部分，而高铁配电所作为电力供电系统的关键，更是发挥着极为重要的作用。配电所是确保铁路顺利运输的电力供应中枢，涉及数量较多且非常集中的设备，其中应用了多种复杂技术。当前我国国民经济的飞速发展，政府越来越重视铁路运输事业的建设与发展，且投入了更多的财力和物力，使得铁路电力设备中开始应用更多先进的技术，且铁路配电所建设数量与规模也不断扩增。要想确保铁路配电所具备较高的供电质量，必须确保配电所保护的可靠性、管理的简便性等。因此，相关部门必须切实做好高铁配电所综合自动化保护的运用管理工作。

1 高铁10 kV配电所综合自动化保护的思路

高铁10 kV配电所综合自动化保护要融合计算机系统、数据库、信息化技术等多种现代化科学技术，再结合配电所的具体需求加以重新规划设计，从而得到一个全新的、对所有电器设备设施、线路等进行自动化保护与管控的系统。可以说，高铁10 kV配电所综合自动化保护就是对整个配电所供电系统加以全方位监管与控制，从而确保配电所供电的安全性与可靠性。

配电所综合自动化保护涉及三个层面，即站控层、网络层和间隔层。其中，站控层即调度端与本地监控单元；网络层即双环光纤网、以太网、通信单元；间隔层即保护测控装置及交直流系统等智能设备。通常而言，配电所综合自动化保护主要由站控层和间隔层构成，其中站控层主要是借助工业PC机、通信处理装置来实现本地监控与上级调度自动化主站通信；间隔层主要是对一次设备进行相应的数据采集、保护、监控[1]。

2 高铁10 kV配电所综合自动化保护的具体运用

2.1 保护测控装置

保护测控装置具备控制、通信、测量、监视及保护功能，能够实现诸多自动化功能，且该装置中的硬件平台性能较强，因为其主要构成部分是数字信号处理器、32位微处理器，故而在具体应用中具备极强的处理能力与较高的抗干扰能力、抗静电能力。保护测控装置一般安装在组屏或开关柜上，该装置的软件平台一般运用C语言进行编程，拥有较高的稳定性，且后续能够较为简便的进行升级维护。借助模块化的程序设备，能够进一步完善保护测控装置的保护功能。

现阶段使用较多的保护测控装置都具备较为完善的功能，如过负荷保护、低电压保护等。在高铁10 kV配电所中应用保护测控装置，可获得较为完善的保护功能，该装置能够有效监测配电所运行过程中出现故障的线路，且加以自动投入与关闭闸门，即一旦线路出现故障，将自动跳闸，让线路失去电压，从而降低由故障造成的损失[2]。另外，保护测控装置可以在非常短的时间内定位与检测出现故障的线路，使非故障区域可以及时恢复供电。

2.2 备用电源自动投入

如今，很多高铁10 kV配电所已开始大规模应用双电源模式，从而更好地满足自身的应用需求，达到一用一备的目的，一旦主电源出现故障，备用电源能够马上启动工作，以提高配电所运行的可靠性。同时，高铁建设中一旦发生停电问题，必然会造成严重的经济损失，但设置备用电源后，可以尽可能减少停电时间。

备用电源自动投入的主要应用原理如下：当主供所一级过流跳闸或是综合贯通柜断路器失压时，备供所一级或是综合贯通柜断路器自动投入，在较短时间内恢复对贯通线路供电。同时，电源1和电源2中某一电源断路器失压跳闸后，此时另一电源有电，则母联断路器将会自动投入。若线路电压由有压变成无压，并且母线有压时，当没有外部闭锁信号，那么可通过设定延时，线路或是母线无压，即可备自投合闸。

2.3 电磁干扰处理

高铁10 kV配电所工作过程中，往往会受到电磁干扰，从而影响配电所的供电质量。电磁干扰可根据不同的方式划分为传导干扰和辐射干扰。当干扰源与被干扰设备之间具有较大的阻抗时，会产生电磁干扰，即传导干扰；而辐射干扰主要是由电磁波的传播所引起的。电磁干扰主要可分为以下类型：（1）电源干扰。电源在综合自动化保护运用中起着极为关键的作用，但在电源中具有很多的电磁干扰，即电源相线与中线之间具有的差模干扰，大地与电源中线具有共模干扰；（2）外部干扰。外部干扰主要包括高频载波、高压开关操作、短路故障等；（3）内部干扰。内部干扰即由于受到漏电、地阻抗耦合等因素的影响，使得综合自动化保护系统的元件、结构等会出现的电磁干扰。

电磁干扰问题的主要处理方式如下：（1）接地。即通过有效的接地措施来降低地磁噪声，对电磁干扰进行预防，以此来对人员的安全加以较好的保护。通常电子设备中的金属必须接地，从而有效降低电磁干扰情况的发生概率，以保护电器设备的可靠性，避免电器设备遭受雷电袭击以后出现电源故障问题，最终有效保障配电所运行的可靠性。（2）隔离。借助有效的隔离措施避免电磁干扰，即对断路器加以科学控制。断路器的环境属于强电回路，往往会在自动化保护系统应用后发生电磁干扰问题，因此可将继电器设置到开关位置，以实现隔离。同时，在隔离方式应用过程中，必须严格控制电缆之间的距离，防止发生感应耦合问题。此外，需结合电缆信号的不同强弱情况来对不同电缆进行区别，采用不同的电力，且尽量减少平行布设的长度，以避免电磁干扰。（3）屏蔽。借助屏蔽的方式避免电磁干扰，即借助综合自动化保护系统与相关设备的电磁兼容性防止电磁干扰，具体包括电磁场屏蔽、电场屏蔽、磁场屏蔽。该方式能够较好地抑制干扰，降低电子设备出现的辐射电磁干扰的概率，还能够减少外部辐射电磁的影响。

2.4 低压减载与失压保护

（1）低压减载。一般而言，只有在线路处于运行状态时，方可投入低压减载。当断路器处于合位，电压测量结果小于整定电压，低压减载动作时，能够同时判定线路测电压。当断路器位置是分位或是三相电压中含有的一相电压值超过标准定值时，即满足复归条件。

（2）失压保护。在配电所运行过程，一旦母线失压，应及时断开运行线路，采用失压保护方式，即合理设定电流闭锁值。这一过程中，设定值必须大于三相电流，且开关位于合闸处，当整定电压大于三相电压或是意象电压时，选用失压保护动作，并采用同时判定线路侧电压。当断路器位置是分位或是三相电压值超过标准定值，即满足复归条件[3]。

3 高铁10 kV配电所综合自动化保护运用的要点

高铁10 kV配电所综合自动化保护模块进行运用的过程中，应注意其运用用要点。

（1）综合自动化保护模块投入正确的保护功能。待完成保护投入后，必须明确跳闸选择是否合理、正确，准确设定跳闸的对象与其他相关选项，准确选择保护的子项“输入信号”。同时，在综合自动化保护系统参数采用装置功能投入后，必须确保电压与电流变比的准确输入。

（2）电流速断保护通常无须设定延时。在高铁10 kV配电所具体运行过程中，如果过流一段整定值无法躲开线路充电涌流或是励磁涌流，且随着时间的不断变化，涌流的大小会逐渐减少，直至消失，为了防止励磁涌流对断路器造成干扰而引发误跳闸问题，需借助这一特点对电缆速断保护进行加短暂延时，通常是0.1～0.3 s，以有效防止出现误跳闸问题。

（3）针对母联备自投启动，可采用过流跳闸不启动、失压启动等多个模式，以确保不在故障条件下自投。

（4）针对贯通失压保护时限的设定，注意不可设定为0 s，主要原因在于，0 s在电源电压波动过程中会引发误跳闸问题，通常加0.2～0.5 s延时，使其小于该线路涉及的配电所备自投时限，即可防止出现贯通电源并网的情况。

4 结束语

高铁运输对人们的生产和生活起着关键作用，不仅有效推动城市与城市之间的经济与文化等的交流，还能够为人们的出行提供更加快捷和舒适的服务。基于此，相关部门应注重对现代科学技术进行充分利用，进一步完善和改进配电所综合自动化保护，以此来降低电力系统的故障出现率，提高电力系统的运行效率，确保电力供应的安全性与稳定性。