地铁供电系统继电保护策略探析薛新权

地铁供电系统继电保护策略探析薛新权

(中国铁建电气化局集团第五工程有限公司610091)

摘要:地铁供电系统继电保护需要根据整个系统变电站设计、容量情况、用电情况、应急恢复能力要求等进行继电保护策略的制定,保证整个系统能够实现运行风险最低,恢复能力较强,减少事故发生率。本文对地铁供电系统继电保护策略制定进行了详细介绍,除了常规的保护模式之外,还应用联合储能模式和RTOS技术提高控制的智能化水平。

关键词:供电系统;继电保护;RTOS技术

引言

地铁已经成为新时期的一种交通工具,能够在一定程度上环节城市交通压力,其供电系统安全性如何将会直接影响地铁运行情况,因此,需要注重继电保护方案的设计,使其能够具有应对突发状况的能力,并且快速进行电路运行的恢复,所以,在具体设计过程中,需要在原有应用方案设计的基础之上进行创新,体现针对性、实用性和高效性。

1.地铁供电系统继电保护要点分析

地铁供电系统具有其自身的特性,在进行继电保护工作开展过程中,需要结合其实际情况进行继电保护策略制定,下面对地铁供电系统继电保护要点详细介绍。

(1)继电保护装置有效性的控制

地铁供电系统在设计过程中会存在多个变电站,每个变电站都会存在各自的工作环境和服务特点,在故障诱发因素和保障方案方面具有相似性,且变电站之间的距离相对较短,通常情况下,每段供电线路距离都控制在3.0公里以内,这样一来,当故障发生时,继电保护装置会受到干扰,灵活性降低,致使一般继电保护装置会失去作用[1],因此,需要在保护方案制定时进行装置的优化设计。

(2)变压器容量的合理设置

主变压器容量需要满足用电高峰期的符合要求,保证供电安全,并且还要保证能够实现供电过程中,变压器之间的相互配合,有效应对供电故障。例如,当其中某一个主变电站发生故障时,其他的主变电站能够承受全线的用电负荷,这样才能保证供电安全。因此,需要在设计时考虑这一问题,对于主变压器的容量进行适当增加,为了体现节约成本的特点,在变压器容量增加设计的过程中,应该根据整个线路的主变电站发生事故概率、修复时间、线路用电需求等进行统一分析,然后适当进行扩容[2]。

(3)保护装置的选择

在考虑日常维管、相互之间干扰性等因素的情况下,地铁主变压器接法为三角形或星形,这种连接模式会对故障发生时的供电平衡产生影响,使供电系统平衡性失调,正常工作状态遭到破坏,因此,需要使用保护装置对以上情况进行处理。

(4)继电保护的智能化

安全可靠供电属于地铁供电系统继电保护工作的主要目标,一旦因供电问题引发地铁停运、运行中断等事件,不但会造成乘客恐慌,引发安全事故,还会影响城市交通状况,因此,需要对供电系统的运行状态、故障修复能力等进行智能化水平的提升,使其快速反应,有效处理。在这一环节,可以引入RTOS系统,提高管控的智能化水平。

2.地铁供电系统继电保护策略

(1)供电系统线路保护策略

在这一环节,需要根据短路发生的原因和产生的具体结果,选择适当的保护方式。当供电系统出现相间短路事件时,需要对电流及时进行控制,以免造成其它安全事故。这时,可以选择电流速断保护或者是过电流保护的方法。如果在某一供电环境下,需要对降低事故电流切断反应时间要求较为宽松,则可以使用无时限速断保护方案。如果无时限速断保护在选择性动作方面难以满足要求,则可以使用有时限速断保护模式。除此以外,为了增强保护效果,还可以使用线路纵连保护作为主保护系统,弥补速断保护和过流保护的不足之处。对于接地短路情况,采用零序电流保护作为后备保护动作较为常见,具体应用过程中,需要在接地系统中合理设计中性点设置,优化接地处理方式,保证短路事件发生后,继电保护系统快速启动[3]。

(2)牵引供电系统保护策略

牵引供电系统是整个地铁供电系统的重要组成部分,也是继电保护的重要对象。相关的继电保护内容包括两方面,其一,牵引整流机组保护,其二,直流牵引保护。对于牵引整流机组,需要准确进行短路情判定,然后基于此选择保护方法,当发生一次侧短路时,可以采取速断保护模式,发生二次侧短路和直流母线短路时,需使用过流保护。除此以外,对于整流器、变压器会因事故或者是使用时间较长,从而产生较大的热量,温度上升,需要设置超温保护,整流器硅元件保护设计时,需要能够与整流器形式相协调。对于直流牵引保护,可以从直流进线保护和直流馈线保护两方面开展继电保护工作,其中,直流进线保护需要形成保护连跳的模式,在故障信号刺激下,各种保护方式连锁反应。而直流馈线保护设计,包括大电流脱扣保护、增量保护以及电流变化率保护、重合闸保护等等。

(3)变压器保护

变压器故障主要包括接地故障、短路故障、绕组匝间短路、相间短路等等,严重者会发生爆炸,基于此,实际保护方案制定如下:其一,加强对变压器运行状态的监管,使用PLC等智能化系统检测其工作电压、电流等,然后设置报警装置,做到及时发现问题及时解决问题。其二,保护措施可以采取电力变压器保护和直流牵引变压器保护两种模式。其三,设置备用电压器。

3.地铁供电系统继电保护优化设计

在继电保护过程中,为了保证发生事故时供电的安全性,需要对变压器的容量进行合理设计,可以使用混合型储能充放电模式实现这一目标。在整个系统中安装储能装置,使用功率较强的储能介质,控制容量,通过PLC采集系统信息,当系统处于正常运行状态时,储能系统可以正常进行太阳能、风能的储能,并将其转化为系统可用的电能,如果发生事故,系统将会自动进行放电,作为电能供给,这样便可以减少变压器容量增加带来的成本问题。具体操作时,可以选择铅酸蓄电池和全钒液流电池组合的混合储能装置。

(2)使用RTOS系统,增强控制的智能化

RTOS系统属于实时操作系统,能够接受和处理外界的事件和信息,且处理的速度较快,对其进行有效应用,可以增强继电保护的智能化水平。在这一过程中,使用多级中断机制,搜集电路系统的实际运行信息,并对信息进行有效处理,并发布命令。可以设置FTU,当出现故障时,故障点电源侧配电终端会对故障信号及时发现,然后将信息传递至RTOS处理中心,然后由RTOS系统建立多级中断套嵌处理机制,使处理工作能够体现优先级和反应的灵敏性。除此以外,该系统可以实现实时调度,对一些紧急事件及时处理,提高智能化控制能力。

4.结束语

综上所述,本文在研究地铁供电系统继电保护过程中,注重的是在原有的保护方案设计的基础之上进行创新,目的是实现继电保护的快速、有效,并且及时进行事故处理,恢复运行能力,提高整个线路对突发情况的应急能力。再具体操作中,主要对过流保护、速断保护等进行了介绍,并对联合储能装置和RTOS技术进行了设计应用,提高继电保护效果。

参考文献:

[1]肖繁,王紫薇,张哲,etal.基于状态监测的继电保护系统检修策略研究[J].电力系统保护与控制,2018(4):56-57.

[2]代莹,程秋秋,张庆伟.改进型光纤纵差保护装置在地铁供电系统中的应用[J].城市轨道交通研究,2014,17(2):12-13.

[3]刘超.地铁供电系统继电保护方案研究[J].科技风,2015(15):156-156.

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