CN101854057A - 一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，通过对10kV/35kV环网供电线路断路器保护功能的重构及定值整定的重新配置，可以很好地解决集中供电方式时电流保护的动作时间过长的问题，分散供电方式时电流保护选择性问题，是一种简单、方便、适用性强的地铁10kV/35kV环网供电线路保护方案。

Description

一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，涉及一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法。

背景技术

地铁供电系统是地铁的动力来源，具有为牵引机车提供电能的作用，又有为车站照明、通风、电梯等动力机械设备提供电源和为通信、信号、防灾报警、人防工程等设备提供电源的作用，是地铁安全、可靠运行的重要保证。

目前，城市电网对地铁进行供电的方式主要有三种，即集中供电方式、分散供电方式和混合供电方式。集中供电方式时设置主变电所，引入来自城市电网的110kV电源，通过变压器降压至10kV/35kV；分散供电方式时，直接引入来自城市电网的10kV/35kV电源，并设置多个开闭所；混合供电方式则为前两种方式兼而有之。地铁供电系统的网络形式主要采用10kV/35kV环网供电模式，根据主变电所或电源开闭所来划分不同的供电区，单一供电区内的多个牵引/降压混合变电所和降压变电所采用级联的方式连接，这种级联的变电所一般可多达4个，不同的供电区还可通过末端变电所间的联络线进行支援供电。当地铁变电所间的联络供电线路或变电所设备发生故障时，必须可靠、快速、有选择性地切除故障设备，否则可能损坏供电设备、延长停电时间、扩大事故停电范围，进而导致地铁列车的停运，造成重大的社会影响。为了便于分析，下面将主变电所或开闭所统称为主变电所，将牵引/降压混合变电所和降压变电所统称为变电所。

在10kV/35kV环网供电模式中，各变电所之间的距离比较短，当级联4个变电所时的供电距离也只有5km左右，一旦系统发生故障，故障电流比较大，且各变电所通过的电流基本相等，对保护配置及整定造成一定的困难。因此，联络供电线路现在通常设置光纤电流差动保护作为主保护，设置电流保护作为后备保护。在电流保护的配置中，目前还存在的以下问题：

问题1、当采用集中供电方式时，为满足保护的选择性要求，电流保护只能按时间级差进行配合，当级联的变电所比较多时，电源处的电流保护动作时间定值可能达到2s以上。这样，当靠近电源处的变电所馈线短路而馈线开关拒动时、变电所母线短路或联络线短路而光纤纵差保护拒动时，电流保护的动作时间很长，无法快速切除故障，易引发供电设备损坏、母线扭曲、开关爆炸事故，并对主变压器的短路冲击加剧，影响整个供电系统的稳定运行。

问题2、在某些主要采取分散供电方式的城市，电力供电部门给地铁供电系统允许的电流保护动作时限很短，可能只有0.5s，这样电流保护无法按时间级差进行配合，使电流保护失去选择性，当上述故障发生时，将有多个变电所同时跳闸，导致扩大事故停电范围。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上电流保护方案中的缺陷，提出了一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，包括以下步骤：

步骤1：联络线断路器均配置电流保护装置，分别采集母线电压和线路电流；

步骤2：相邻所之间铺设光纤通道，并与电流保护装置连接；

步骤3：变电所同一母线上的进、出线保护装置各自送出一对闭锁接点，并作为另一台保护装置的开入。

步骤4：联络线断路器保护装置设置两段过电流保护，其中I段为指向线路的方向过电流保护，II段为指向母线的方向过电流保护，均配置两个动作时限，第一时限为瞬时时限，第二时限为固定时限t。

当I段第一时限动作时，保护装置将启动继电器，并给出一对闭锁接点，送到同母线的另一台保护装置作为开入；该装置收到闭锁信号后自动将自己的II段第二时限t抬升Δt至t+Δt。

当II段第一时限动作时，保护装置将通过光纤通道，传送出闭锁信号；光纤通道对侧的保护装置收到闭锁信号后，自动将自己的I段第二时限t抬升Δt至t+Δt。

步骤5：通过以上步骤，当环网供电线路发生短路故障时，只有最靠近故障位置的保护装置的过电流动作时限仍为t，而其上级各保护装置的过电流动作时限均为t+Δt，因此只有最靠近故障位置的保护装置跳闸，而其上级各保护装置在跳闸后各自启动返回，不会跳闸。通过以上分析，此方案只要合理地选择电流保护动作时限的t和Δt的数值，就可以很好地解决问题1和问题2。另外，当支援供电时，潮流方向可能相反，上述方案的保护装置也一样可以准确动作，并不需要临时调整保护装置的定值设置。

本发明的有益效果是：通过对10kV/35kV环网供电线路断路器保护功能的重构及定值整定的重新配置，提供了一种简单、方便、适用性强的地铁10kV/35kV环网供电线路保护方案。如果将该方案中电流保护装置与光纤电流纵差保护装置结合在一起，直接利用其光纤通道传送闭锁信息，实际使用时则可以取消单独的电流保护装置和单独的光纤通道，将大大节省建设投资，因此该技术方案具有广阔的应用前景。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是地铁10kV/35kV环网供电线路保护时限配合图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，该方法包括步骤：联络线断路器均配置电流保护装置，分别采集母线电压和线路电流；相邻所之间铺设光纤通道，并与电流保护装置连接；变电所同一母线上的进、出线保护装置各自送出一对闭锁接点，并作为另一台保护装置的开入。联络线断路器保护装置设置两段过电流保护，其中I段为指向线路的方向过电流保护，II段为指向母线的方向过电流保护，均配置两个动作时限，第一时限为瞬时时限，第二时限为固定时限t。当I段第一时限动作时，保护装置将启动继电器，并给出一对闭锁接点，送到同母线的另一台保护装置作为开入；该装置收到闭锁信号后自动将自己的II段第二时限t抬升Δt至t+Δt。当II段第一时限动作时，保护装置将通过光纤通道，传送出闭锁信号；光纤通道对侧的保护装置收到闭锁信号后，自动将自己的I段第二时限t抬升Δt至t+Δt。通过以上步骤，当环网供电线路发生短路故障时，只有最靠近故障位置的保护装置的过电流动作时限仍为t，而其上级各保护装置的过电流动作时限均为t+Δt，因此只有最靠近故障位置的保护装置跳闸，而其上级各保护装置在跳闸后各自启动返回，不会跳闸。通过以上分析，此方案只要合理地选择电流保护动作时限的t和Δt的数值，就可以很好地解决问题1和问题2。另外，当支援供电时，潮流方向可能相反，上述方案的保护装置也一样可以准确动作，并不需要临时调整保护装置的定值设置。

参照附图1所示，1DL～8DL为联络线断路器，9DL～11DL为牵引/降压变电所馈线断路器。正常运行时由主变电所1供电，断路器7DL打开；当主变电所1解列时，合上断路器7DL，由主变电所2支援供电。以正常运行方式为例，联络线断路器1DL～8DL均按上述步骤配置电流保护装置，设置过电流保护I段、II段动作时限t和抬升时间Δt均为0.2s，馈线断路器9DL～11DL保护装置过电流保护动作时限均为0s。

当D4点母线短路时，断路器1DL～6DL的电流保护装置均能感受到短路电流，其中断路器6DL的保护装置过电流保护II段(指向母线)瞬时动作段动作后通过光纤通道向断路器5DL的保护装置传送闭锁信号，断路器5DL的保护装置收到闭锁信号后将其过电流保护I段(指向线路)时限抬升至0.4s；断路器5DL的保护装置过电流保护I段(指向线路)瞬时动作段动作后向断路器4DL的保护装置发出闭锁接点信号，断路器4DL的保护装置收到闭锁接点信号后将其过电流保护II段(指向母线)时限抬升至0.4s。同理，断路器1DL～3DL的保护装置过电流保护的动作时限将同时抬升至0.4s，而断路器6DL的保护装置过电流保护II段(指向母线)在故障过程中没有收到断路器7DL的保护装置(该装置在D4点短路时不启动)发送的闭锁接点信号，其动作时限没有抬升，仍以0.2s时限跳闸。当断路器6DL跳闸后，断路器1DL～5DL的保护装置过电流保护将都将随故障电流消失而自动返回不跳闸，这样保证了D4点母线短路时各保护装置动作的选择性，同时动作时间也比较短。

当D6点联络线短路故障且电流纵差保护装置拒动时，断路器1DL～4DL的保护装置过电流保护动作时限都将同时抬升到0.4s，而断路器5DL的保护装置过电流保护动作时限仍为0.2s，将跳闸。

当D7点馈线短路故障且断路器10DL拒动时，断路器1DL～3DL的保护装置过电流保护动作时限都将同时抬升到0.4s，而断路器4DL的保护装置过电流保护动作时限仍为0.2s，将跳闸。

由于联络线断路器过电流保护装置均配置了两段电流保护，并且保护的方向相反，当主变电所1解列，合上断路器7DL，由主变电所2支援供电时，不需要调整各保护装置的定值，各保护装置也能正确动作。

通过上述对具体实施的分析可见，本方案中联络线路的电流保护整定工作简单，使用方便，既保证了保护的选择性，也保证了保护的速动性。本方案适用性强，无论级联多少个变电所都适用。如果将该方案中电流保护装置与光纤差动保护装置结合在一起，直接利用差动保护的光纤通道传送闭锁信息，实际使用时则可以取消单独的电流保护装置和单独的光纤通道，将大大节省建设投资，也方便了开关柜安装。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、联络线断路器均配置电流保护装置，分别采集母线电压和线路电流；

步骤2、相邻所之间铺设光纤通道，并与电流保护装置连接；

步骤3、变电所同一母线上的进、出线保护装置各自送出一对闭锁接点，并作为另一台保护装置的开入；

步骤4、联络线断路器保护装置设置两段过电流保护，其中I段为指向线路的方向过电流保护，II段为指向母线的方向过电流保护，均配置两个动作时限，第一时限为瞬时时限，第二时限为固定时限t；

步骤5：通过以上步骤，当环网供电线路发生短路故障时，只有最靠近故障位置的保护装置的过电流动作时限仍为t，而其上级各保护装置的过电流动作时限均为t+Δt，因此只有最靠近故障位置的保护装置跳闸，而其上级各保护装置在跳闸后各自启动返回，不会跳闸。

2.根据权利要求1所述的新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，其特征在于：所述步骤4中，

当I段第一时限动作时，保护装置将启动继电器，并给出一对闭锁接点，送到同母线的另一台保护装置作为开入；该装置收到闭锁信号后自动将自己的II段第二时限t抬升Δt至t+Δt。

3.根据权利要求1所述的新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，其特征在于：所述步骤4中，

当II段第一时限动作时，保护装置将通过光纤通道，传送出闭锁信号；光纤通道对侧的保护装置收到闭锁信号后，自动将自己的I段第二时限t抬升Δt至t+Δt。

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