北京地鐵牽引供電系統(tǒng)設置

【摘要】本文根據(jù)北京地鐵牽引供電系統(tǒng)的主要功能，分析了其一、二次系統(tǒng)設置及主要特點，由原系統(tǒng)存在的問題，引出牽引供電系統(tǒng)保護新模式——由微機控制式，井說明其可行性及優(yōu)越性。
【關鍵字】地鐵 牽引供電 一、二次系統(tǒng)保護模式
0引言
在地鐵供電系統(tǒng)中，牽引供電系統(tǒng)由于直接給列車提供動力，占據(jù)著舉足輕重的地位。該系統(tǒng)的好壞直接影響整個地鐵供電系統(tǒng)質量的高低。如果該系統(tǒng)出現(xiàn)問題，小則影響某個變電站、幾個供電區(qū)間的輸送電，大則引起整個牽引供電系統(tǒng)的崩潰，給地鐵列車的正常運營造成影響。繼電保護負有保證電力系統(tǒng)安全、可靠工作、有效切除故障的重大使命。采用優(yōu)質、可靠、靈敏、快速的繼電保護系統(tǒng)，是廣大電力工作者共同追求的目標。
1 地鐵牽引供電一次系統(tǒng)設置
地鐵牽引供電系統(tǒng)足直接為地鐵列車提供動力的系統(tǒng)，為了保證地鐵列車高速、安全、可靠、經濟、節(jié)電地運行。目前北京地鐵牽引供電的正常運行方式采用雙機組雙邊供電方式，即每個牽引變電站兩臺機組帶兩臺總閘并列向直流母線供電運行，直流母線下設四臺分閘分別向南、北洞(東、西洞)三軌供電，兩個相鄰的牽引變電站同時向站間同一饋電區(qū)間供電。另設備用閘，以便代替故障的總或分閘運行，設母線短路柜刀閘，以便在整站停電維修時保證人員及設備安全。見下圖。

圖1 地鐵變電站牽引供電系統(tǒng)主接線圖
2 地鐵牽引供電二次系統(tǒng)設置
地鐵牽引供電二次系統(tǒng)即繼電保護系統(tǒng)主要包括電量和開關量保護兩類。電量保護是實現(xiàn)電量控制的保護。其利用電流、電壓等電量的故障信號(模擬量)啟動并動作跳閘的保護裝置。一般在所有供電系統(tǒng)中都設有該種保護，因此電量保護的設置反映了保護系統(tǒng)共同性。在牽引供電系統(tǒng)中的電量保護主要是過流、速斷、增量等種類的保護。目前采用一種引進的智能化微機保護裝置，具有速斷、增量、di／dt、平均電流等保護功能，可以較好滿足北京地鐵直流牽引供電系統(tǒng)電量保護方面的需要。開關量保護是指用于實現(xiàn)開關量控制的保護。它包括對邏輯關系及時序等關系的控制。隨著供電系統(tǒng)設置的不同，其保護配置也存在差異，因此開關量保護的設置反映了保護系統(tǒng)特殊性。在牽引供電系統(tǒng)中設置的開關量保護主要是用于聯(lián)鎖、聯(lián)跳、重合閘的保護。聯(lián)鎖保護用于實現(xiàn)高速開關與相應刀閘之間的安全聯(lián)鎖。避免帶負荷拉刀閘；聯(lián)跳保護主要用于雙邊供電的線路上發(fā)生故障時，流過近端變電站分閘開關先跳閘，并產生故障跳閘信號去使遠端電站的相應分閘開關跳閘，從而徹底切斷流向短路點的短路電流；設置自動重合閘保護主要考慮在供電系統(tǒng)中許多故障具有瞬時、自消除的特點，當切斷故障線路后，短路點的絕緣強度重新恢復，此時若重新送電，就能恢復線路的正常工作，如果線路中的短路故障尚未消除，則保護裝置會再次將供電線路切斷。在大多數(shù)情況下，由保護動作切斷的供電線路，經再次送電后可以恢復正常供電。因而在電力系統(tǒng)中廣泛采用自動重合閘裝置保護。
目前，地鐵牽引供電二次系統(tǒng)采用電磁式(繼電器控制式)及微機式(可編程控制式)兩種模式進行保護，現(xiàn)比選如下表：
表1 繼電器控制與可編程控制器的比較

可以說：以上兩種模式各有特點，在PLC出現(xiàn)以前，繼電器硬接線電路是邏輯、順序控制的惟一執(zhí)行者，它結構簡單、價格低廉、一直被廣泛應用。但存在著接線復雜、故障點多、耗能高、占用空間大，而且后期運營中的維修、計表工作非常繁重。不同保護制式之間無法銜接等缺點。PLC出現(xiàn)后在幾乎所有方面都大大超過了繼電器控制，PLC采用的是計算機的基本構成部分，組成部件也廣泛使用了計算機的構成元件。其邏輯關系是用程序實現(xiàn)，而不是實際電路。但它的結構和工作原理與計算機又有著很大差別：如采用電氣隔離技術、輸入和輸出采用對映像寄存器、周期性刷新的方式、循環(huán)掃描和集中刷新的工作力式是它最突出的特點。該裝置的采用可極大地簡化故障率、二次線，減少占地空間、建設及運行費用。
3 結束語
國內上海、廣州等地的地鐵是采用的是一、二次系統(tǒng)全套引進國外設備的方式。其功能較配套、完善。北京地鐵運行線路因歷史原因，原牽引供電系統(tǒng)的繼電保護方式比較落后，“消隱工程”從國外引進電量智能化微機保護裝置，具有速斷、增量、di/dt、平均電流等保護功能，可以較好滿足北京地鐵直流牽引供電系統(tǒng)電量保護方面的需要，開關量保護直接體現(xiàn)了系統(tǒng)的特殊性，其與本系統(tǒng)的電壓等級，接線方式，運行力式直接相關。目前市場上還沒有成型的開關量微機保護裝置。北京地鐵根據(jù)這一客觀情況，組織技術骨干研究開發(fā)了開關量微機保護裝置，將開關量保護方面的難點--聯(lián)鎖、聯(lián)跳和重合閘用PLC以程序指令的方式實現(xiàn)，解決了多年來采用傳統(tǒng)保護方式所帶來的故障率高、維護工作量、不同保護制式之間無法銜接等問題。填補了利用微機技術實現(xiàn)開關量保護的空白。并在新、舊線部分變電站進行了成功地推廣應用。由此可以看出，在地鐵供電系統(tǒng)領域充分利用可編程控制器技術是完全可行的。采用微機保護模式后，將北京地鐵舊線改造探索一條新路，為新線建設提供一種智能化、小型化、低功耗和少維護的全新保護裝置。

參考文獻
【1】朱善君 可編程控制系統(tǒng)北京：清華大學出版社，1993
【2】易傳祿 可編程控制應用指南上海：上海科學普及出版社，1994