城市轨道交通数字化智能保护技术研究.docx

城市轨道交通数字化智能保护技术研究刘兴学，赵武陇摘要：分析了目前国内城市轨道交通中压环网保护配置方案，针对目前保护配置的缺陷提出了一种全新的数字化智能保护技术，并对该技术进行了详细分析。关键词：城市轨道交通；智能保护；技术研究Abstract:Inthispaper,basedonthestudyofmediumvoltageringnetworkprotectionconfigurationincurrenturbanrailtransit,anewdigitalintelligentprotectionisproposedtoresolvingthecurrentprotectionconfigurationdefects,anditisintroducedindetailinthispaper.Keywords:urbanrailtransit;intelligentprotection;technologyresearch中图分类号：U239.5文献标识码：B文章编号：1007-936X(2012)05-0035-04主变电所出线侧过流时限一般为1.5s，过电流保护时限配合级差0.25～0.3s，在采用小环网供电分区情况下，过电流保护时限配合还可以勉强实现，但在采用大环网供电分区或一个主变电所退出运行采用供电支援时，过电流保护无法通过时限配合实现选择性，只能将2个或2个以上的变电所进出线分组共用一个动作时限。在光纤差动保护装置故障或发生母线故障时，将造成多个变电所同时停电，导致行车中断，影响城市轨道交通运输。小供电分区和大供电分区时限配合见图1、图2。随着大环网供电分区在城市轨道交通供电系统中推广使用，过电流保护选择性的缺陷日益突出，采用时限逐级配合的过电流保护动作时限较长，不利于快速切除故障。2基于IEC61850规约的数字化智能保护2.1方案介绍随着IEC61850规约的GOOSE网络通信技术的发展，支持实现城市轨道交通中压供电系统全线保护装置间互联互通和信息共享的数字化智能保护技术能够实现更高等级的保护功能，实现快速有选择性跳闸，是更加先进、完善的中压供电系统保护技术。该保护采用GOOSE网络，实现所内和所间设备之间的通信和信息共享，能适应多级串行供电，具有“绝对选择性”，能自动适应“正常供电”和“支援供电”2种运行方式，当运行方式切换时保护定值不需要进行调整。0引言近年来，国内城市轨道交通中压环网无论是小环网供电方式，还是大环网供电方式，大多都采用“线路光纤纵差保护＋过电流保护”配置方案。过电流保护作为环网电缆短路故障的后备保护，同时作为变电所中压母线短路的主保护。过电流保护动作时限进行逐级配合，对于大环网供电方式，该时限配合很难满足保护选择性要求，故障情况下将造成多个变电所同时停电，导致行车中断，影响旅客运输。此外，逐级配合导致靠近电源点处的过电流保护动作时限较长，不利于故障快速切除。本文在充分研究中压供电环网保护配置方案的基础上，提出一种全新的数字化智能保护技术。1中压供电环网保护配置及缺陷研究在“线路光纤纵差保护＋过电流保护”配置方案中，当保护区内发生相间及接地故障时，光纤纵差保护在几十毫秒内跳开故障电缆两侧断路器，具有较高的速动性和选择性。但是，光纤差动保护的原理决定了其保护范围的局限性，保护范围仅是两侧电流互感器之间的环网线路，不能作为相邻元件故障后备保护，因此只能以过电流保护作为环网电缆短路故障的后备保护，同时作为变电所中压母线短路的主保护。作者简介：刘兴学.中铁电气化勘测设计研究院有限公司，高级工程师，天津300250，电话：022赵武陇.天津滨海国际机场航站楼管理部，工程师。35城市轨道交通电气化铁道2012年第5期图1小供电分区时限配合示意图图2大供电分区时限配合示意图口时间小于50ms。2.2方案特点IEC61850规约最大的一个亮点是提供了智能装置间的通信规约GOOSE。GOOSE服务是以高速P2P（Peer-to-Peer）通信为基础的，它替代了传统的智能装置之间硬接线的通信方式，为逻辑节点间的通信提供了快速且高效可靠的方法。GOOSE是一种实时应用，IEC61850中提到的间隔闭锁和传送实时跳闸信号是GOOSE最重要的2个应用。为此，IEC61850定义了非常严格的时间指标来保证其性能。另外，GOOSE消息还包括数据有效性检查和消息的丢失、检查、重发机制，以保证接受方能够接收到正确的消息并执行预期的操作。基于IEC61850规约的数字化智能保护具有以下特点：（1）实现了变电所内和变电所间保护装置的GOOSE通信，通过不同变电所间保护装置的配合实现环网电缆的“故障快速定位，快速切除”功能，满足保护选择性要求。（2）所内及相邻变电所间联锁通过GOOSE信号实现，GOOS