城市軌道交通供電系統(tǒng)數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)方案優(yōu)化獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】為保障數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)有序工作，不僅其需要實(shí)現(xiàn)用戶信息傳輸，還需要保證正常通話過(guò)程中各種控制信號(hào)的傳輸，包括掛機(jī)、摘機(jī)、忙音、振鈴、呼叫及應(yīng)答等相關(guān)信號(hào)，將與通信有關(guān)的所有控制信號(hào)統(tǒng)稱(chēng)為信令。信令的有效控制實(shí)現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)不同環(huán)節(jié)之間的有效傳輸，同時(shí)各個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)處理最終通過(guò)相互作用保障不同過(guò)程和環(huán)節(jié)之間的控制與操作，實(shí)現(xiàn)用戶信息的可靠高效傳輸。信令通過(guò)信號(hào)形式的差異可以分為模擬信令（音頻信令）和數(shù)字信令兩種模式。數(shù)字信令具有容量大、速度快、組碼數(shù)量大、電路便于集成等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前數(shù)字信令已成為公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中最常用形式。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通;供電系統(tǒng);數(shù)字通信;過(guò)電流保護(hù)

前言

列車(chē)和車(chē)站以及維護(hù)人員不僅可通過(guò)數(shù)字通信系統(tǒng)開(kāi)展日常工作，還可實(shí)時(shí)調(diào)度列車(chē)的運(yùn)行。工作人員只需要在電腦上下達(dá)運(yùn)行任務(wù)，系統(tǒng)程序就會(huì)自動(dòng)分析并根據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的安排，有效避免了人工調(diào)度可能會(huì)發(fā)生疏漏等問(wèn)題。同時(shí)，數(shù)字通信系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控，即使在通信擁擠的情況下也會(huì)將調(diào)度指令及時(shí)準(zhǔn)確傳送。

1運(yùn)行事故案例

1.1事故經(jīng)過(guò)

現(xiàn)場(chǎng)的一次系統(tǒng)接線，區(qū)間的進(jìn)、出線柜均配置了線路差動(dòng)保護(hù)裝置作為主保護(hù)單元，配置綜合保護(hù)測(cè)控裝置（數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)裝置）作為后備保護(hù)單元。當(dāng)區(qū)間線路d1故障時(shí)，線路兩側(cè)的線路差動(dòng)保護(hù)裝置和綜合保護(hù)測(cè)控裝置均可同時(shí)跳閘切除故障。現(xiàn)場(chǎng)B站停電進(jìn)行正線環(huán)網(wǎng)切換，切換完成后恢復(fù)供電過(guò)程中，B站AC33kV綜合保護(hù)測(cè)控裝置及C站綜合保護(hù)測(cè)控裝置均出現(xiàn)數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)誤跳情況。

1.2事故原因

出現(xiàn)誤跳情況的開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)故障錄波波形，從波形可以看出當(dāng)B站開(kāi)始送電變壓器啟動(dòng)過(guò)程中存在勵(lì)磁涌流，三相電流的波形符合勵(lì)磁涌流波形的特征，這種情況下理論上繼電保護(hù)裝置不應(yīng)該發(fā)生數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，但線路兩端的繼電保護(hù)裝置都發(fā)生了數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)詢(xún)問(wèn)及現(xiàn)場(chǎng)查看發(fā)現(xiàn)B站出線柜的繼電保護(hù)裝置數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作值設(shè)定為1.48A。C站進(jìn)線柜繼電保護(hù)裝置的數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作值設(shè)定為1.11A。分析波形可以看出，Ic相所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流在T2附近達(dá)到了1.11A的數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)的啟動(dòng)值，發(fā)現(xiàn)，Ia、Ib、Ic都沒(méi)有達(dá)到1.48A的數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)的啟動(dòng)值。根據(jù)數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)邏輯關(guān)系，在光纖通訊正常的情況下，本側(cè)或?qū)?cè)有一側(cè)達(dá)到過(guò)流啟動(dòng)，另一側(cè)未達(dá)到過(guò)流啟動(dòng)，在一定時(shí)延內(nèi)，相數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)啟動(dòng)。繼電保護(hù)裝置的數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作是正確的。因現(xiàn)場(chǎng)對(duì)側(cè)站處于運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)大量分析后建議電調(diào)將該段饋線全部分開(kāi)，利用母聯(lián)對(duì)該段母排供電，送電成功，后續(xù)分別對(duì)饋線進(jìn)行送電亦成功，本站直流牽引用電恢復(fù)?，F(xiàn)場(chǎng)檢查該段2臺(tái)動(dòng)力變正常，無(wú)燒焦味、無(wú)放電。下載錄波，進(jìn)出線波形無(wú)明顯故障電流。這也從側(cè)面驗(yàn)證了是由于變壓器空投產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流引起繼電保護(hù)裝置數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)誤動(dòng)作。在中壓供電系統(tǒng)中，變壓器空投產(chǎn)生勵(lì)磁涌流是正?，F(xiàn)象，一般都會(huì)在保護(hù)設(shè)計(jì)及整定值設(shè)計(jì)時(shí)考慮勵(lì)磁涌流對(duì)二次保護(hù)系統(tǒng)的影響，在定值整定中避免勵(lì)磁涌流引起的保護(hù)誤動(dòng)。經(jīng)與設(shè)計(jì)方溝通現(xiàn)場(chǎng)定值組整定確實(shí)考慮了這方面影響。從現(xiàn)場(chǎng)查看情況可以看到，該線路兩側(cè)數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)啟動(dòng)定值不一致，C站保護(hù)定值明顯偏小。通常情況下線路兩側(cè)數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)定值應(yīng)該保持一致，后經(jīng)詢(xún)問(wèn)設(shè)計(jì)方了解到在設(shè)計(jì)階段B站的二次變比為300∶1，C站的二次變比為400∶1，設(shè)計(jì)通過(guò)二次變比計(jì)算出保護(hù)整定值，B、C兩站定值均無(wú)錯(cuò)誤。但在具體實(shí)施階段為使兩側(cè)二次變比保持一致，對(duì)C站二次變比進(jìn)行變更為300∶1，但定值未進(jìn)行變更依然使用原整定定值，故造成線路兩側(cè)數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)整定值不一致。在上述分析中保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)及保護(hù)動(dòng)作過(guò)程均符合現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)設(shè)定及保護(hù)整定范圍，經(jīng)檢查其他回路不存在故障，考慮圖2～3錄波波形為典型的變壓器勵(lì)磁涌流波形，綜合現(xiàn)場(chǎng)定值設(shè)置情況分析，確定事故原因?yàn)閮蓚?cè)數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)過(guò)流啟動(dòng)定值不匹配。同時(shí)，在檢驗(yàn)分析中發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩側(cè)過(guò)流啟動(dòng)值設(shè)定一致，但當(dāng)一側(cè)保護(hù)裝置檢測(cè)到饋線波動(dòng)電流達(dá)到整定值臨界點(diǎn)時(shí)，數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)也會(huì)啟動(dòng)。經(jīng)過(guò)大量的分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)邏輯未判定過(guò)電流的由來(lái)，所以當(dāng)饋線變壓器產(chǎn)生勵(lì)磁涌流引起母線電流變化時(shí)，繼電保護(hù)裝置只是判定兩側(cè)有無(wú)電流達(dá)到啟動(dòng)值，未對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行判定。當(dāng)且有一側(cè)電流達(dá)到啟動(dòng)值，另一側(cè)未啟動(dòng)時(shí)保護(hù)動(dòng)作。

2優(yōu)化方案

數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)的誤動(dòng)作是由于線路兩側(cè)過(guò)電流整定值不匹配引起的，線路兩側(cè)的一側(cè)由于定值整定較小，變壓器勵(lì)磁涌流達(dá)到了過(guò)電流整定值從而啟動(dòng)保護(hù)。而饋線變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的涌流電流應(yīng)為站內(nèi)感應(yīng)電流，當(dāng)涌流電流過(guò)大時(shí)應(yīng)由站內(nèi)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)斷路器起到保護(hù)作用，而不是由區(qū)間線路保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)兩側(cè)斷路器。但由于現(xiàn)階段的數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)只判定是否有啟動(dòng)電流，且保護(hù)時(shí)延較短，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)電流時(shí)，未等站內(nèi)保護(hù)響應(yīng)，該保護(hù)就先啟動(dòng)，從而導(dǎo)致數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)誤動(dòng)作。針對(duì)該情況，提出優(yōu)化解決方案如下。優(yōu)化數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)邏輯，在兩側(cè)都增加一個(gè)方向元件，即當(dāng)繼電保護(hù)裝置采集到電流并判定電流方向后，數(shù)字過(guò)電流保護(hù)才會(huì)啟動(dòng)。為優(yōu)化后典型的數(shù)字過(guò)電流保護(hù)方案邏輯，數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)在裝置間只傳遞有無(wú)啟動(dòng)信號(hào)，由裝置判定通信情況。光纖通信正常，若本側(cè)無(wú)過(guò)流啟動(dòng)，此時(shí)電流從母線流出，而對(duì)側(cè)有過(guò)流啟動(dòng);若電流從母線流出，則兩側(cè)電流方向相同，數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)啟動(dòng);若電流流向母線，則兩側(cè)電流方向相反，數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)閉鎖。以B、C站為例。當(dāng)B站饋線變壓器同時(shí)啟動(dòng)從而產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，引起母線電流變化。結(jié)合上述事件分析，因C站數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)啟動(dòng)值設(shè)定的較小，變化電流達(dá)到了過(guò)電流啟動(dòng)值，而B(niǎo)站啟動(dòng)值設(shè)定的較大一些，變化電流未達(dá)到啟動(dòng)值，根據(jù)原邏輯判定有一側(cè)啟動(dòng)，數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)啟動(dòng)。如果使用優(yōu)化方案，增加方向元件閉鎖邏輯，根據(jù)供電系統(tǒng)特性，電流從電源點(diǎn)流向故障點(diǎn)（假設(shè)B站饋線變壓器為故障點(diǎn)），此時(shí)B站電流從母線流向饋線開(kāi)關(guān)，而C站電流從線路流向B站母線，兩側(cè)電流方向相反，數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)閉鎖。而在其他線路區(qū)間保護(hù)中，當(dāng)線路中發(fā)生故障或接地時(shí)，根據(jù)電流從電源點(diǎn)流向故障點(diǎn)這一特性結(jié)合35kV供電系統(tǒng)特點(diǎn)，線路兩側(cè)均由母線電流流向區(qū)間故障點(diǎn).

結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字通信過(guò)電流保護(hù)在地鐵供電系統(tǒng)具有重要意義，可與光纖縱差保護(hù)配合使用，解決“光纖縱差保護(hù)+過(guò)電流保護(hù)”的保護(hù)配置方案局限性問(wèn)題，是城市軌道交通供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。但現(xiàn)階段的保護(hù)邏輯、定值整定等