论文部分内容阅读
摘 要：我国的城市轨道交通发展迅速，但整个城市轨道体系的相关配置并没有完善，会对轨道交通的正常运行造成干扰。地铁牵引供电系统可以为地铁提供牵引用电，而直流馈线保护系统可以保护供电系统的正常运行，是地铁牵引供电系统的关键部位，在城市地铁运行领域对直流馈线保护系统的研究和完善，对地铁牵引供电系统的运行有重要作用，有助于城市轨道交通减少故障，运行顺畅。本文就地铁直流牵引供电系统馈线的保护技术展开探讨。
关键词：地铁;地铁牵引供电系统;直流馈线保护技术
引言
随着城镇车辆数目的不断增加，城市交通压力越来越大。地铁因其无污染和节省土地等等的优点逐渐为广大中大型城市接受，并且成为了解决当下城市交通运输拥挤的最佳方案。直流供电控制和保护作为地铁直流牵引供电系统的核心部分，研制一种高性能和可靠的直流保护对促进地铁的长久发展具有重要作用。
一、直流保护要求
地铁直流牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的重要组成部分，它的设备构成、继电保护配置及运行方式直接影响到车辆的正常运行。一般来讲，地铁直流牵引供电系统必须能满足如下要求：（1）保护动作迅速、准确，可靠性高。（2）能区分牵引电流和故障电流、基本保护和后备保护。（3）能够适用于所有线路供电方案，如单边供电、双边供电、同一变电所内几个整流器并列供电等。地铁牵引供电系统在运行时可能会出现各种故障及一些不正常的状态，其中线路短路是最危险也是最常见的一种故障。一旦被保护线路上发生短路故障，线路中的电流急速增加，电压急速降低。利用这些特征，可以构成系统的馈线电流和电压保护。在地铁直流牵引供电系统中主要有以下几种主要的馈线保护方式：电流类保护，包含断路器本体自带的大电流脱扣保护、过流保护、电流上升率保护及电流增量保护;电压类保护，包含系统欠压保护、第三轨带电保护;框架类保护，包含系统正极接地保护及第三轨对地过压保护;其它保护则有接触网过热保护等诸多方式。一般以电流保护为主、电压保护为后备。
二、地铁牵引供电系统直流馈线保护措施
（一）大电流脱扣保护
该项措施为了切断大的电流短路而作出的保护措施，这种保护措施属于开关自带的。众所周知大的電流短路很容易造成线路的巨大伤害，如果不能够在大电流短路的时候及时进行切断，后果将是不堪设想的。在大电流脱扣保护的时候，我们需要在电流切断时候电流需要在电路峰值之前。假设短路电流最小值为A，而动作电流假设为B，那么一旦检测出来电流超过了动作电流就应该立即跳闸，这个时间只能够控制在几毫秒之间，所以这项保护措施需要及其灵敏的保护设备，最大程度上杜绝大电路短路所带来的系统性危害。
（二）定时过电流保护
定时过电流保护主要起到确保供电线路中小电流故障可以被及时清除的作用，清除故障时有一定的延时，因此制定整定值时有正负区分。定时过电流保护是电流增量保护和电流上升率保护的后备措施，动作时间要控制在几十秒之内，在切除故障时具有一定的延时性。定时过电流保护作为大电流脱口保护和电流上升率保护的后备保护，可以在直流馈线短路电流值超过预先设定的最大电流值时，通过直流馈线断路器动作跳闸来清除故障。设定最大电流值时，可以分别反方向设定电流值，地铁运行过程中，变电所内直流馈线被用于直流供电时，线路发生故障，反向电流通过直流馈线断路器，可以检测并清除故障。
（三）双边联跳保护
这种保护措施最终目的是为了更安全的进行向接触网供电的保护，在故障发生时候，该项保护措施可以确保相邻的两跳闸设备能够很好的进行工作。双边联跳保护其最根本的意义在于，可以从两方面着手，可以很好的进行双重进行保护。假设变电所A的保护先有了动作，而短路的电路地点距离C距离A比较远，为了及时的进行故障控制，就需要联动到距离C比较近的B进行跳闸，进行保护，这样能够及时跳闸，可以起到很好的保护作用。
（四）电流上升率保护
电流上升率保护技术是地铁直流牵引系统馈线保护技术的两种最常用的保护技术之一。这种保护技术的启动条件通常都设定为一个电流上升率值，当进入到其延时阶段时就会产生保护动作。一般而言，电流上升率保护主要适用于远距离的非金属性的短路故障。这种保护技术产生保护动作的条件可以用如下公式表示：di/dt>Fdi/dt且t>Ti，其中di/dt为电流上升率，Fdi/dt为设定的保护动作启动值，Ti为保护动作延时值。从该公式中不难看出，在地铁运行过程中，继电保护装置需要对电流的上升率进行不间断的检测，但检测的电流上升率大于设定的保护动作启动值时，启动保护动作。同时，需要注意的是，在延时阶段内的整个电流上升率都高于设定的保护动作启动值时才能够启动保护动作，否则保护就要返回。
（五）电流增量保护与电流上升率保护
电流增量保护与电流上升率保护是直流馈线保护技术中的主要措施，在发生故障时，可以将近端短路电流切断，也可以做到大电流脱扣保护，短路故障切除能够有效避免电路中电流上升率保护的干扰问题。延时跳闸主要用于远端短路电流识别和调查。智能系统在正常工作中通过保护装置，实时监测电流上升率，在既定的时间内被保护锁定，则电流上升率保护动作进入延时阶段，电流上升率始终比保护设定值高，在启动保护动作时，电流上升率位置在设定值保护范围内，对电流增量进行计算，电流上升率始终高于保护设定的，电流总量也高于保护设定值，此时电流增量实施保护动作。
（六）接触网过热保护
接触网过热保护主要是根据接触网的电阻、接触网上流过的电流计算出接触网的发热量，再根据接触网的热负荷特性及环境条件推算出接触网的电缆温度。当电缆温度超出系统规定值时便发出报警和跳闸命令，从而达到保护接触网的目的。连接接触网的直流开关跳开后，电缆温度会逐渐下降，当下降到低于合闸定值时，则重新合上直流开关。
三、结语
随着我国经济的飞速发展，我国交通负荷量在不断地提高，为了更好的解决城市流动人口负荷问题，我们通过修建地铁来解决，并且取得了很好的效果。为了更好的保护地铁电路设备，文章针对于地铁牵引供电系统直流馈线保护措施进行了分析，给出了五点保护措施，希望能够给读者提供建设性思考建议，从而更好的促进直流馈线保护措施的完善。
参考文献
[1]张秀峰.地铁馈线电流增量保护ΔI检出精度与分离方法的研究[J].西南交通大学学报，2017，32（1）
[2]丘玉蓉.地铁直流1500V开关柜框架泄漏保护探讨[J].电力系统自动化，2016（14）：64-66
关键词：地铁;地铁牵引供电系统;直流馈线保护技术
引言
随着城镇车辆数目的不断增加，城市交通压力越来越大。地铁因其无污染和节省土地等等的优点逐渐为广大中大型城市接受，并且成为了解决当下城市交通运输拥挤的最佳方案。直流供电控制和保护作为地铁直流牵引供电系统的核心部分，研制一种高性能和可靠的直流保护对促进地铁的长久发展具有重要作用。
一、直流保护要求
地铁直流牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的重要组成部分，它的设备构成、继电保护配置及运行方式直接影响到车辆的正常运行。一般来讲，地铁直流牵引供电系统必须能满足如下要求：（1）保护动作迅速、准确，可靠性高。（2）能区分牵引电流和故障电流、基本保护和后备保护。（3）能够适用于所有线路供电方案，如单边供电、双边供电、同一变电所内几个整流器并列供电等。地铁牵引供电系统在运行时可能会出现各种故障及一些不正常的状态，其中线路短路是最危险也是最常见的一种故障。一旦被保护线路上发生短路故障，线路中的电流急速增加，电压急速降低。利用这些特征，可以构成系统的馈线电流和电压保护。在地铁直流牵引供电系统中主要有以下几种主要的馈线保护方式：电流类保护，包含断路器本体自带的大电流脱扣保护、过流保护、电流上升率保护及电流增量保护;电压类保护，包含系统欠压保护、第三轨带电保护;框架类保护，包含系统正极接地保护及第三轨对地过压保护;其它保护则有接触网过热保护等诸多方式。一般以电流保护为主、电压保护为后备。
二、地铁牵引供电系统直流馈线保护措施
（一）大电流脱扣保护
该项措施为了切断大的电流短路而作出的保护措施，这种保护措施属于开关自带的。众所周知大的電流短路很容易造成线路的巨大伤害，如果不能够在大电流短路的时候及时进行切断，后果将是不堪设想的。在大电流脱扣保护的时候，我们需要在电流切断时候电流需要在电路峰值之前。假设短路电流最小值为A，而动作电流假设为B，那么一旦检测出来电流超过了动作电流就应该立即跳闸，这个时间只能够控制在几毫秒之间，所以这项保护措施需要及其灵敏的保护设备，最大程度上杜绝大电路短路所带来的系统性危害。
（二）定时过电流保护
定时过电流保护主要起到确保供电线路中小电流故障可以被及时清除的作用，清除故障时有一定的延时，因此制定整定值时有正负区分。定时过电流保护是电流增量保护和电流上升率保护的后备措施，动作时间要控制在几十秒之内，在切除故障时具有一定的延时性。定时过电流保护作为大电流脱口保护和电流上升率保护的后备保护，可以在直流馈线短路电流值超过预先设定的最大电流值时，通过直流馈线断路器动作跳闸来清除故障。设定最大电流值时，可以分别反方向设定电流值，地铁运行过程中，变电所内直流馈线被用于直流供电时，线路发生故障，反向电流通过直流馈线断路器，可以检测并清除故障。
（三）双边联跳保护
这种保护措施最终目的是为了更安全的进行向接触网供电的保护，在故障发生时候，该项保护措施可以确保相邻的两跳闸设备能够很好的进行工作。双边联跳保护其最根本的意义在于，可以从两方面着手，可以很好的进行双重进行保护。假设变电所A的保护先有了动作，而短路的电路地点距离C距离A比较远，为了及时的进行故障控制，就需要联动到距离C比较近的B进行跳闸，进行保护，这样能够及时跳闸，可以起到很好的保护作用。
（四）电流上升率保护
电流上升率保护技术是地铁直流牵引系统馈线保护技术的两种最常用的保护技术之一。这种保护技术的启动条件通常都设定为一个电流上升率值，当进入到其延时阶段时就会产生保护动作。一般而言，电流上升率保护主要适用于远距离的非金属性的短路故障。这种保护技术产生保护动作的条件可以用如下公式表示：di/dt>Fdi/dt且t>Ti，其中di/dt为电流上升率，Fdi/dt为设定的保护动作启动值，Ti为保护动作延时值。从该公式中不难看出，在地铁运行过程中，继电保护装置需要对电流的上升率进行不间断的检测，但检测的电流上升率大于设定的保护动作启动值时，启动保护动作。同时，需要注意的是，在延时阶段内的整个电流上升率都高于设定的保护动作启动值时才能够启动保护动作，否则保护就要返回。
（五）电流增量保护与电流上升率保护
电流增量保护与电流上升率保护是直流馈线保护技术中的主要措施，在发生故障时，可以将近端短路电流切断，也可以做到大电流脱扣保护，短路故障切除能够有效避免电路中电流上升率保护的干扰问题。延时跳闸主要用于远端短路电流识别和调查。智能系统在正常工作中通过保护装置，实时监测电流上升率，在既定的时间内被保护锁定，则电流上升率保护动作进入延时阶段，电流上升率始终比保护设定值高，在启动保护动作时，电流上升率位置在设定值保护范围内，对电流增量进行计算，电流上升率始终高于保护设定的，电流总量也高于保护设定值，此时电流增量实施保护动作。
（六）接触网过热保护
接触网过热保护主要是根据接触网的电阻、接触网上流过的电流计算出接触网的发热量，再根据接触网的热负荷特性及环境条件推算出接触网的电缆温度。当电缆温度超出系统规定值时便发出报警和跳闸命令，从而达到保护接触网的目的。连接接触网的直流开关跳开后，电缆温度会逐渐下降，当下降到低于合闸定值时，则重新合上直流开关。
三、结语
随着我国经济的飞速发展，我国交通负荷量在不断地提高，为了更好的解决城市流动人口负荷问题，我们通过修建地铁来解决，并且取得了很好的效果。为了更好的保护地铁电路设备，文章针对于地铁牵引供电系统直流馈线保护措施进行了分析，给出了五点保护措施，希望能够给读者提供建设性思考建议，从而更好的促进直流馈线保护措施的完善。
参考文献
[1]张秀峰.地铁馈线电流增量保护ΔI检出精度与分离方法的研究[J].西南交通大学学报，2017，32（1）
[2]丘玉蓉.地铁直流1500V开关柜框架泄漏保护探讨[J].电力系统自动化，2016（14）：64-66