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摘 要：地铁的供电系统一般采用中低压系统，这种系统采用一次的接线方式，但容易造成电流保护发生跳闸的现象。因此本文通过对地铁电力系统中的光纤纵差保护装置进行一定的改进，从而提高对接线方式的适应性。
关键词：地铁供电系统；光纤纵差保护装置；继电保护；运用
近年来随着电力事业的发展，城市电网的改造成为各大城市地鐵的轻轨项目的重点任务，并且出现了大量的中低压短线路。光线电流纵差保护装置成为了这些中低压短线路的主要保护装置。各大城市中地铁以及轻轨项目的供电系统主要分为分散供电、集中供电以及两种方式相结合的方式。分散供电中对继电保护的装置要求比较高，并且需要与保护装置之间紧密配合。因此这种接线方式需要对继电保护装置进行相应的改进和设计，从而提高保护装置的适应性。本文以上海市轨道交通为例，对改进型光纤纵差保护装置进行原理分析和实际应用分析。
1 保护原理分析
上海市轨道交通采用分散式和双环网接线的10kv系统。该车站的变电站为牵引降压混合式，并与开闭所合建。开闭所的电源主要从城市的电网中接入，供电系统采用单母线分段接线的方式，母线之间设置的对应的开关，变电所的两个分段母线与电源相连接，非开闭所的电源主要从相邻的变电站母线中引入。在运行状态下，外电源串带1-3座变电所负荷，再次过程中外电源退出，相邻开闭所供电。该供电系统中需要配备保护装置的有外电源进线柜、10kv开闭所、环网进出线柜等。表1为地铁供电系统典型的保护装置表。
从表1中可以看出相邻两个站点之间的环网电缆采用电流差动保护装置，一般为光纤纵联差保护装置。在所有的保护装置中都需要过电流和速断保护装置。当外电源串带变电所的负荷为1-4座时，过电流保护的整定采用阶梯式，过电流保护整定延时最短的为最末端，外电源进线柜最长。10KV外电源进线柜采用电流速断和过电保护作为主保护，整定延时为0.5s，这就造成了串带的变电所负荷的保护装置无法实现其保护的选择性，因此需要对保护装置的整定延时确定为0.2s，在装置中加入通讯闭锁信号。这样如果差动电流小于0.2A时并同时接收到闭锁信号，过流350ms，再过流保护。图1为闭锁框图。
同一站点之间保护装置通过电缆来传递闭锁信号，不同站点之间利用光纤传递信号。如果发生故障，保护装置启动的时间≤40ms，一旦装置开启保护，就能够传递闭锁信号，实现其他装置在整定延时过程中的闭锁。
2 具体的故障分析
2.1 正常运行方式
在正常运行下，外电源每次所带的变电所负荷为1-3做，图2中，如果断开环网联络的开关，开闭所的A、B以及非开闭所的1、2和3负责供电。采用单母分段的连接方式。在正常运行下，母联开关断开，保护装置与保护闭锁情况相同、在图2中显示为实线和虚线部分具有相同的保护装置。所有的保护装置均用智能电子设备来显示。本文通过对10KV环网电缆、母线以及变压器馈线故障时，分析保护装置的闭锁情况。
当A点环网发生故障时，按照一定的方向性进行过流保护的闭锁，将3号和5号的保护装置启动。A点故障时3号区域内故障，5号区域外故障。检测3号的保护装置差动电流超过0.2A，5号保护装置差动电流低于0.2A。如果3号保护装置方向上的过流启动时，给同站的4号保护装置一副硬节点闭锁信号，通过光纤能够传递给5号保护装置通信闭锁信号。5号保护装置接收到信号后，能够判断出差流的大小，并且综合分析当前的闭锁条件，将5好保护装置的过流闭锁，进而实现3号对5号的闭锁。在这一过程中，3号保护装置能够通过跳闸，实现保护的选择性和速动性，其他保护装置也被锁闭，350ms之后再次开放。
当B点10KV母线发生故障时，在同一方向上的闭锁，母联柜自身的保护装置能够将3号和5号保护装置的过流启动，启动后能够给同站的2号保护装置开出硬接点，通过光纤将信号传递给3号的保护装置。在整个过程中，只有母联柜的保护装置能够跳闸，实现选择性保护。
当C点10KV变压器馈线发生故障时，馈线中的保护装置能够启动3号和5号保护装置的过流，进而将闭锁信号发送给2号的保护装置，这样能够完成其他装置的闭锁，馈线柜的保护装置这一过程中能够实现跳闸，进行保护。
2.2 支援供电运行方式
当支援供电时，每回外电源带回1-4座变电负荷。当10KV环网电缆Ao点发生故障时，能够启动1号、3号和5号保护装置的过流，该故障属于1号区域内的故障，属于3号和5号区域外的故障。一旦检测到1号保护装置的差动电流超过0.2A，3号和5号的差动电流低于0.2A，能够将闭锁信号转给同站的2号保护装置，然后通过光纤传递给3 号保护装置，同时能够综合判断差动电流。3号保护装置完成最后的闭锁。当B点10KV母线故障和C点10KV变压器故障时，与A点的闭锁过程相同。
通过对不同运行方式下故障的分析，能够看出区域内保护装置能够尽快的隔离故障，防止扩大故障的范围。区域外的故障能够被保护装置尽快的锁闭，并且装置相连接之间不会产生影响，具有很好的适应性。
结语：本文通过对地铁的电力系统的光纤纵差保护装置进行了改进，从而提高了适应性，为地铁的安全运行做出了重要的贡献。
参考文献
[1] 代莹，程秋秋，张庆伟等.改进型光纤纵差保护装置在地铁供电系统中的应用[J].城市轨道交通研究，2014，17（2）：134-136.
[2] 刘超，魏冲.光纤纵差保护对地铁35 kV供电系统的保护效果分析[J].科技与创新，2015，（13）：90-91.
[3] 徐皇清.基于IEC61850的地铁中压供电环网过电流保护方案[D].西南交通大学，2014.
关键词：地铁供电系统；光纤纵差保护装置；继电保护；运用
近年来随着电力事业的发展，城市电网的改造成为各大城市地鐵的轻轨项目的重点任务，并且出现了大量的中低压短线路。光线电流纵差保护装置成为了这些中低压短线路的主要保护装置。各大城市中地铁以及轻轨项目的供电系统主要分为分散供电、集中供电以及两种方式相结合的方式。分散供电中对继电保护的装置要求比较高，并且需要与保护装置之间紧密配合。因此这种接线方式需要对继电保护装置进行相应的改进和设计，从而提高保护装置的适应性。本文以上海市轨道交通为例，对改进型光纤纵差保护装置进行原理分析和实际应用分析。
1 保护原理分析
上海市轨道交通采用分散式和双环网接线的10kv系统。该车站的变电站为牵引降压混合式，并与开闭所合建。开闭所的电源主要从城市的电网中接入，供电系统采用单母线分段接线的方式，母线之间设置的对应的开关，变电所的两个分段母线与电源相连接，非开闭所的电源主要从相邻的变电站母线中引入。在运行状态下，外电源串带1-3座变电所负荷，再次过程中外电源退出，相邻开闭所供电。该供电系统中需要配备保护装置的有外电源进线柜、10kv开闭所、环网进出线柜等。表1为地铁供电系统典型的保护装置表。
从表1中可以看出相邻两个站点之间的环网电缆采用电流差动保护装置，一般为光纤纵联差保护装置。在所有的保护装置中都需要过电流和速断保护装置。当外电源串带变电所的负荷为1-4座时，过电流保护的整定采用阶梯式，过电流保护整定延时最短的为最末端，外电源进线柜最长。10KV外电源进线柜采用电流速断和过电保护作为主保护，整定延时为0.5s，这就造成了串带的变电所负荷的保护装置无法实现其保护的选择性，因此需要对保护装置的整定延时确定为0.2s，在装置中加入通讯闭锁信号。这样如果差动电流小于0.2A时并同时接收到闭锁信号，过流350ms，再过流保护。图1为闭锁框图。
同一站点之间保护装置通过电缆来传递闭锁信号，不同站点之间利用光纤传递信号。如果发生故障，保护装置启动的时间≤40ms，一旦装置开启保护，就能够传递闭锁信号，实现其他装置在整定延时过程中的闭锁。
2 具体的故障分析
2.1 正常运行方式
在正常运行下，外电源每次所带的变电所负荷为1-3做，图2中，如果断开环网联络的开关，开闭所的A、B以及非开闭所的1、2和3负责供电。采用单母分段的连接方式。在正常运行下，母联开关断开，保护装置与保护闭锁情况相同、在图2中显示为实线和虚线部分具有相同的保护装置。所有的保护装置均用智能电子设备来显示。本文通过对10KV环网电缆、母线以及变压器馈线故障时，分析保护装置的闭锁情况。
当A点环网发生故障时，按照一定的方向性进行过流保护的闭锁，将3号和5号的保护装置启动。A点故障时3号区域内故障，5号区域外故障。检测3号的保护装置差动电流超过0.2A，5号保护装置差动电流低于0.2A。如果3号保护装置方向上的过流启动时，给同站的4号保护装置一副硬节点闭锁信号，通过光纤能够传递给5号保护装置通信闭锁信号。5号保护装置接收到信号后，能够判断出差流的大小，并且综合分析当前的闭锁条件，将5好保护装置的过流闭锁，进而实现3号对5号的闭锁。在这一过程中，3号保护装置能够通过跳闸，实现保护的选择性和速动性，其他保护装置也被锁闭，350ms之后再次开放。
当B点10KV母线发生故障时，在同一方向上的闭锁，母联柜自身的保护装置能够将3号和5号保护装置的过流启动，启动后能够给同站的2号保护装置开出硬接点，通过光纤将信号传递给3号的保护装置。在整个过程中，只有母联柜的保护装置能够跳闸，实现选择性保护。
当C点10KV变压器馈线发生故障时，馈线中的保护装置能够启动3号和5号保护装置的过流，进而将闭锁信号发送给2号的保护装置，这样能够完成其他装置的闭锁，馈线柜的保护装置这一过程中能够实现跳闸，进行保护。
2.2 支援供电运行方式
当支援供电时，每回外电源带回1-4座变电负荷。当10KV环网电缆Ao点发生故障时，能够启动1号、3号和5号保护装置的过流，该故障属于1号区域内的故障，属于3号和5号区域外的故障。一旦检测到1号保护装置的差动电流超过0.2A，3号和5号的差动电流低于0.2A，能够将闭锁信号转给同站的2号保护装置，然后通过光纤传递给3 号保护装置，同时能够综合判断差动电流。3号保护装置完成最后的闭锁。当B点10KV母线故障和C点10KV变压器故障时，与A点的闭锁过程相同。
通过对不同运行方式下故障的分析，能够看出区域内保护装置能够尽快的隔离故障，防止扩大故障的范围。区域外的故障能够被保护装置尽快的锁闭，并且装置相连接之间不会产生影响，具有很好的适应性。
结语：本文通过对地铁的电力系统的光纤纵差保护装置进行了改进，从而提高了适应性，为地铁的安全运行做出了重要的贡献。
参考文献
[1] 代莹，程秋秋，张庆伟等.改进型光纤纵差保护装置在地铁供电系统中的应用[J].城市轨道交通研究，2014，17（2）：134-136.
[2] 刘超，魏冲.光纤纵差保护对地铁35 kV供电系统的保护效果分析[J].科技与创新，2015，（13）：90-91.
[3] 徐皇清.基于IEC61850的地铁中压供电环网过电流保护方案[D].西南交通大学，2014.