CN114784768A - 一种用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法，包括以下步骤：S1：所有变电所的进出线和馈线的保护装置监测本间隔的电流大小和方向，S2：某个保护装置监测的电流值超过过电流保护整定值且电流方向为正时，过流保护启动，向其它对应保护装置发送过流保护启动信号；其中，电流流出母线为正方向，流入母线为负方向；S3：接收到的过流保护启动信号和本间隔保护装置判断出的过流保护启动信号符合跳闸逻辑后，保护装置跳闸，实现过电流保护动作。本发明适用于双方向供电系统的过电流保护，能够准确判断环网故障、母线故障和馈线故障的发生位置，并控制保护装置进行保护动作。

Description

一种用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法

技术领域

本发明属于轨道交通供电系统继电保护技术领域，特别涉及一种用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法。

背景技术

目前国内地铁牵引供电系统中，供电系统普遍采用单方向供电的系统方案。正常运行方式下，全线由两座主变电站供电，在相应车站变电所设置越区联络开关，正常情况下越区联络开关打开。每座主变电站分别向各自供电范围内的牵引及动力照明负荷供电。当某一主变电站故障退出运行时，切除全线三级负荷，闭合越区联络开关，由另一主变电站向全线的牵引及动力照明一、二级负荷进行供电。且供电方向只与联络开关是否闭合有关，联络开关打开时，供电方向均为主变电站至联络开关方向，与负荷的投切、移动无关。

当全线不同点发生短路故障，开关流过短路电流时，电流方向是唯一的。因此，既有过流保护方案在实现时，其原理仅考虑电流大小，当开关流过电流大于整定值，且延时到达，保护即可动作。

在某一上级变电站故障退出运行时，需要通过倒闸实现全线变电所的正常供电。倒闸过程需要调度程控操作，整个过程持续时间较长，对线路运营有一定的影响。为缩短倒闸时间，减小对线路运营的影响，考虑采用主变电站无需切换的双方向供电系统，如图1所示。

双方向供电系统的供电运行方式为：正常运行方式下，主变电站M和主变电站N同时向全线所有变电所供电，变电所负荷有两路电源供电，当其中某一主变电站故障退出运行时，另一主变电站可带全线负荷运行，无需倒闸操作，对运营线路无影响。

双方向供电系统的供电方向并不唯一，会随着负荷的投切、移动改变。而既有过电流保护方案的原理与既有供电系统方案配合，仅对电流大小进行判别，就能实现故障位置的判别，从而正确动作切除故障。对于双方向供电系统，故障发生在不同位置，开关上均会流过短路电流且电流方向不唯一，所以原保护原理无法实现保护正确动作。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法，适用于双方向供电系统的过电流保护，能够准确判断环网故障、母线故障和馈线故障的发生位置，并控制保护装置进行保护动作。

本发明采用的技术方案是：一种用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法，包括以下步骤：

S1：所有变电所的进出线和馈线的保护装置监测本间隔的电流大小和方向，

S2：某个保护装置监测的电流值超过过电流保护整定值且电流方向为正时，过流保护启动，向其它对应保护装置发送过流保护启动信号；其中，电流流出母线为正方向，流入母线为负方向；

S3：接收到的过流保护启动信号和本间隔保护装置判断出的过流保护启动信号符合跳闸逻辑后，保护装置跳闸，实现过电流保护动作。

具体的，步骤S2中，进出线的电流值超过过电流保护整定值且电流方向为正时，本侧进出线开关过流保护启动，向线路对侧进出线保护装置和同母线进出线保护装置发送过流保护启动信号；

步骤S3中，位于进出线上的保护装置的本侧进出线开关过流保护启动，且对侧进出线开关过流保护启动，达到延时后，该保护装置跳闸；

或者，位于进出线上的保护装置的本侧进出线开关过流保护未启动、同母线进出线开关过流保护未启动、本侧进出线开关对应的对侧进出线开关过流保护启动，且馈线过流保护未启动，达到延时后，该保护装置跳闸。

具体的，步骤S2中，馈线的电流值超过过电流保护整定值时，本侧馈线开关过流保护启动，向同母线进出线上的保护装置发送过流保护启动信号；

步骤S3中，位于馈线上的保护装置的本侧馈线开关过流保护启动，达到延时后，该保护装置跳闸。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明适用于双方向供电系统的过电流保护，能够准确判断环网故障、母线故障和馈线故障的发生位置，并控制保护装置进行保护动作。

附图说明

图1为双方向供电系统的示意图；

图2为本发明实施例的流程图；

图3为本发明实施例的进出线的过流保护启动流程图；

图4为本发明实施例的馈线的过流保护启动流程图；

图5为本发明实施例的进出线保护断路器的跳闸逻辑图；

图6为本发明实施例的馈线保护断路器的跳闸逻辑图；

图7为本发明实施例的环网故障时短路电流流向示意图；

图8为本发明实施例的环网故障时保护装置B102的过流保护启动流程图；

图9为本发明实施例的环网故障的跳闸逻辑图；

图10为本发明实施例的母线故障时短路电流流向示意图；

图11为本发明实施例的母线故障时保护装置A102的过流保护启动流程图；

图12为本发明实施例的母线故障的跳闸逻辑图；

图13为本发明实施例的馈线故障时短路电流流向示意图；

图14为本发明实施例的馈线故障时保护装置B111的过流保护启动流程图；

图15为本发明实施例的馈线故障的跳闸逻辑图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明的实施例提供了一种用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法，如图2所示，其包括以下步骤：

S1：所有变电所的进出线和馈线的保护装置监测本间隔的电流大小和方向。

S2：以电流流出母线为正方向，流入母线为负方向。某个保护装置监测的电流值超过过电流保护整定值且电流方向为正时，过流保护启动，向其它对应保护装置发送过流保护启动信号；如图3-4所示，具体为：

进出线的电流值I超过过电流保护整定值且电流方向为正时，本侧进出线开关过流保护启动，向线路对侧进出线保护装置和同母线进出线保护装置发送过流保护启动信号；

馈线的电流值I超过过电流保护整定值时，本侧馈线开关过流保护启动，向同母线进出线上的保护装置发送过流保护启动信号。

S3：接收到的过流保护启动信号和本间隔保护装置判断出的过流保护启动信号符合跳闸逻辑后，保护装置跳闸，实现过电流保护动作；如图5-6所示，具体为：

位于进出线上的保护装置的本侧进出线开关过流保护启动，且对侧进出线开关过流保护启动，达到延时T后，该保护装置跳闸，实现环网过电流保护动作；

或者，位于进出线上的保护装置的本侧进出线开关过流保护未启动、同母线进出线开关过流保护未启动、本侧进出线开关对应的对侧进出线开关过流保护启动，且馈线过流保护未启动，达到延时T后，该保护装置跳闸，实现母线过电流保护动作；

或者，位于馈线上的保护装置的本侧馈线开关过流保护启动，达到延时T后，该保护装置跳闸，实现馈线过流保护动作。

进出线过流保护跳闸逻辑的前提，需保证本侧与对侧开关的电流保护整定值相同，实现馈线过流保护动作。

对于地铁牵引供电系统，故障一般分为三相短路、相间短路及单相短路，对应的短路电流为三相过电流和零序过电流。三相过电流和零序过电流对应的保护逻辑一致。

下面针对环网故障、母线故障和馈线故障，说明本方法的保护过程。

(1)环网故障

环网故障时短路电流流向如图7所示，图中a点发生短路故障时，保护装置A102、B102、C101的开关短路电流大小及方向满足过电流保护启动条件，过流保护启动并发送信息给线路对侧进出线保护装置及同母线进出线保护装置。图中的虚线箭头代表过流保护启动信号的发送方向。各保护装置发送及接收信息如下表所示。

表中，√表示发送并接收，X表示发送不接收，-表示无关。

由上表可看出，保护装置B101、B102、C101接收到来自对侧进出线保护装置的过流保护启动信号，保护装置A101、B101、C102接收到同母线进出线保护装置的过流保护启动信号。保护装置B102的过流保护启动流程如图8所示。保护装置A102、C101的过流保护启动流程同保护装置B102。

根据上述保护逻辑，a点发生线路故障，变电所B的保护装置B102与变电所C的保护装置C101进行环网过电流保护动作，保护装置B102、C101跳闸，故障切除，保护逻辑如图9所示。保护装置A102由于对侧保护装置B101未启动从而没有接收到保护装置B101的过流保护启动信号而不满足跳闸逻辑。

(2)母线故障

母线故障时短路电流流向如图10所示，图中b点发生短路故障时，保护装置A102、C101的过电流保护启动并发送信息给线路对侧进出线保护装置及同母线进出线保护装置。各保护装置发送及接收信息如下表。

由上表可看出，保护装置B101、B102接收到来自对侧进出线保护装置的过流保护启动信号，保护装置A101、C102接收到同母线进出线保护装置的过流保护启动信号。保护装置A102的过流保护启动流程如图11所示。保护装置C101的过流保护启动流程同保护装置A102。

根据上述保护逻辑，b点发生母线故障，变电所B的保护装置B101与B102进行母线过电流保护动作，保护装置B101、B102跳闸，故障切除，保护逻辑如图12所示。

(3)馈线故障

馈线故障时短路电流流向如图13所示，图中c点发生短路故障时，保护装置B111过流保护启动并发送信息给同母线进出线保护装置。保护装置B111的过流保护启动流程如图14所示。根据上述保护逻辑，c点发生馈线故障，变电所C的保护装置B111进行馈线过流保护动作，保护装置B111跳闸，故障切除，保护逻辑如图15所示。而变电所B中保护装置B101、B102由于不满足母线过流保护动作的逻辑中“馈线过流保护未启动”的条件，无法动作。

以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：所有变电所的进出线和馈线的保护装置监测本间隔的电流大小和方向，

S2：某个保护装置监测的电流值超过过电流保护整定值且电流方向为正时，过流保护启动，向其它对应保护装置发送过流保护启动信号；其中，电流流出母线为正方向，流入母线为负方向；

S3：接收到的过流保护启动信号和本间隔保护装置判断出的过流保护启动信号符合跳闸逻辑后，保护装置跳闸，实现过电流保护动作。

2.如权利要求1所述的用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法，其特征在于：步骤S2中，进出线的电流值超过过电流保护整定值且电流方向为正时，本侧进出线开关过流保护启动，向线路对侧进出线保护装置和同母线进出线保护装置发送过流保护启动信号；

步骤S3中，位于进出线上的保护装置的本侧进出线开关过流保护启动，且对侧进出线开关过流保护启动，达到延时后，该保护装置跳闸；

或者，位于进出线上的保护装置的本侧进出线开关过流保护未启动、同母线进出线开关过流保护未启动、本侧进出线开关对应的对侧进出线开关过流保护启动，且馈线过流保护未启动，达到延时后，该保护装置跳闸。

3.如权利要求1所述的用于轨道交通双方向供电系统的过电流保护方法，其特征在于：步骤S2中，馈线的电流值超过过电流保护整定值时，本侧馈线开关过流保护启动，向同母线进出线上的保护装置发送过流保护启动信号；

步骤S3中，位于馈线上的保护装置的本侧馈线开关过流保护启动，达到延时后，该保护装置跳闸。

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