基于相互闭锁的地铁继电保护方案

基于相互闭锁的地铁继电保护方案

张玉杰

深圳市地铁集团有限公司

摘要：随着居民消费水平的不断提高，交通也变得拥挤起来，尤其是早晚高峰的时候，给人们的出行带来极大的不便。为了节省时间，大多数人都会选择地铁出行。如何保证地铁供电系统的安全运行，关系着地铁交通系统的高效运行，所以，继电保护方案的制定对于地铁的安全运行来说十分重要。本研究根据地铁本身的特征，探讨一种相互封闭的继电保护方案，这种方案无需判断电流的方案，也无需考虑保护级差。

关键词：地铁运营、相互闭锁、继电保护、失灵保护

引言：

安全可靠性是地铁配电供电设计中的首要考虑因素，保证地铁安全运行也是所有地铁人员的主要职责。双环网供电是地铁系统通常采用的方式，在地铁的每个站点都采用的是单母线分段接线的方式，在两段母线之间设置母联开关，在站与站之间，设置手拉手环网供电，与此同时，地铁还在供电系统的基础上设置了保护措施。由于地铁本身设计的复杂性以及地铁的电源是直接来源于城市的电网，地铁的供电系统以城市电网的保护配置需要实现相互的配合以及协调，这就给地铁的保护配置造成了一定的影响。本研究提出以光纤差动保护和相对封闭的限时过电流保护为主要的探讨方向，同时也将电流以及低电压作为后备保护，两者共同构成一种完善的保护方案。在满足地铁运行的要求上，断路器拒动的时候，地铁的电力保护装置仍然可以十分准确和有选择性的切除故障。其主要的目的在于建立一种标准化的保护配置，以此来保证继电保护装置的协调统一，有利于后期的扩展与维护。

1.地铁供电系统继电保护的重要性

1.1有利于提高系统的稳定性

国家的发展是离不开地铁的建设，通过观察今天所取得的成就，就可以看到地铁供电系统的继电保护是大众目前重要的关注点，通过实施继电保护系统，我们可以发现地铁供电系统的稳定性有了很大的提高。全国各大城市的发展只会不断的提高，随之而来的是人们对于电量的巨大需求，而地铁的建设以及运行也需要巨大的电量来支撑。但由于在载荷方面，目前供电系统的设计还无法满足载荷要求，如果负荷压力过大，会使得电流也增大，导致电力安全事故的增加。如果我们能够将地铁的继电系统的保护方案完善好，设计出一种更合理的方案，整个地铁的供电系统就会更加的稳定，使安全事故的发生率降低，促进地铁事业的发展，为其埋下坚实的根基。

1.2完善地铁供电系统

地铁的继电系统仅仅是地铁电力系统的一部分，如果想要进一步完善继电保护系统，我们还需要在供电系统上加大力度。为了可以得到良好的巩固，就需要把供电系统以及各部分都做好。在设计之前，我们就应当考虑到一些突发情况，为了减小突发情况带来的损失，需要制定一些相关保护措施。比如地铁运行的时候，难免不会遇到盆地这样的地形，它十分容易积水，给地铁的运行造成一定的困难，同时对于地铁的供电系统也是一个巨大的挑战。但如果我们可以对地铁的继电系统进行升级，将其优化成自动化的设置，观察外界天气状况的同时接收总站的警报，这可以使地铁更加安全的运行，降低对设备的损坏，简化维修工作。更重要的是，当出现电力事故的时候，通过使用继电保护的电力设备以及线路，可以减少供电内部损失。

2. 保护方案的总体框架

用于闭锁保护的装置，我们称之为开出接点和开入端子，两种装置分别安装在不同的保护设置上，对设备起保护作用。

在同一回线进出线上短路器我们称之为背靠背断路器，一般来说它们处于同一站中，而同一站会有两个断路器，故需要两对保护装置。首先，该装置会通过开出接点，然后再接到对方的开入端子上，以此进行保护。

当专用继电器的接点打开的时候，我们将其开入定义为“0”，反之，关闭时，则为“1”。当处于保护状态的时候，励磁就会在专用继电器上发生，所带来的结果就是，开接点产生闭合，不报警，但是会长期报“1”。当故障发生的时候，假如保护的元件动作不存在出口，就需要专用的继电器接点发出脉冲信号，该信号的闭合与打开之比是2:1。

当保护元件的动作出口发生后，它的接点会在100毫秒之后闭合。相互闭锁的连线如果断开或者退出保护运行，按照程序，开入会报“0”，装置就会发出报警信号。也就是说每隔一小时，专用的继电器会在10秒之后发出另一种脉冲，这种脉冲的闭合与打开的比例是1:1。该脉冲主要用于检测背靠背保护是否处于正常的工作状态，通过这种方式能够简化保护装置的设计，还可以现场接线。

3.带相互封锁反向过流保护的光纤方案

我们应当明确的一点是，由于是保护方案，所以它的时限统一指的是故障发生的那一刻开始计时，如果故障不发生，该方案的计时就不会开始。

当光纤纵差退出之后，反向过流投向正向过流，时限统一为2△T;在此时光纤纵差仍然设置在末端线路上，这里的反向保护电流条件由于条件受限，它的时限统一为1△T。光纤除了可以用在纵差保护上，也存在其它功能，比如当其中的一侧发生保护跳闸的时候，可以通过光纤发出命令从而实现远跳。

3.1失灵相互闭锁反向过流保护

三种状态经常在背靠背保护装置跳闸之前出现，分别是“闭合”“脉冲”以及“打开”。用于封锁和连线的装置有时会突然断开，如果断开容易造成地铁误动，增加安全隐患，为了防止连线断开而导致的地铁误动现象，就需要对其进行保护，而闭合与打开比例为2:1的脉冲可以有效防止这一现象。当装置接收到第三个状态“打开”时，如果已经超过了100毫秒，就会自动认为背靠背断路器出现失灵，这时该装置就会自动保护跳闸。

虽然该保护时限是一个小延时，但是在这个延时过程中，保护装置要在跳闸之前就接收到开出的三种状态，这就会花费大量的时间。也就是说，假如背靠背保护是一种光纤纵差跳闸的话，断路器就会出现失灵的情况，实际的动作时间就是100毫秒；假如保护装置退出，整个定时限的正向过流为2△T。这样实际的时限就会超过小延时的时限，为2△T与100毫秒的总和。

3.2母线相互闭锁反向过流保护

在该保护出现跳闸的时候，会出现两个状态，即“闭合”和“脉冲”，该脉冲的闭合与打开之比为1:2，该脉冲需要在有压电流的情况下发生，这是它发生的前提，然后再变为无压无流或者低压小电流。当该“脉冲”状态以及保护反向过流保护动作都满足的时候，说明故障就发生在两者之间，也就是说在母线或者是母线的馈出线上。该保护装置有一个重要优势，母线的馈出线接点不需要到背靠背的保护装置上，就可以正确分析出母线下的故障。

3.3断线相互闭锁反向过流保护

如果检测背靠背的相互闭锁连线断开或者退出运行的时候，反向过流的保护时限，按照严格的规定来说是3△T，为了与前两者区别，我们将该保护称为“断线相互闭锁反向过流保护”。

4.总结

总而言之，因为地铁，我国各大城市的交通状况有所缓解，地铁必然会成为未来城市交通发展的主要趋势，它建设也成为了衡量一个城市经济发展成熟度的重要标志之一。当地铁供电系统线路出现故障的时候，相关的工作人员要及时的进行解决，找到根源，否则就会造成巨大的经济损失以及巨大的安全隐患。因此，提出一个有效并且实用的继电保护方案对于地铁的发展、乘客、工作人员都十分重要。

参考文献

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