张全升 肖东坡 牛子亮
河南送变电建设公司 河南郑州 450051
摘要：随着我国经济的快速发展和居民生活用电量的不断增加，我国电力系统的容量将变的越来越大并且供电的范围也更广。另外随着风能、太阳能等新型能源的不断接入，整个高铁牵引站的系统架构变的异常复杂，此时继电保护和自动化装置的应用能够有效保证高铁牵引站的安全运行。对继电保护装置内部结构智能化等方面的进行积极是改善能够有效提高其可靠性。因此本文主要就高铁牵引站电力系统变电站继电保护进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。
关键词：高铁牵引站电力系统；继电保护；自动化；可靠性
前言：近年来，继电保护自动化技术的发展非常的迅速，各类人工智能技术在继电保护自动化技术得到了较为广泛的应用，特别是在系统故障的判断中效果非常的突出，而且还能采用智能化的方法解决一些较为复杂的问题。在这个基础上，通过继电保护措施运用，实现继电保护装置的链接，建立一个完善的继电保护装置的网络化系统，从而实现高铁牵引站电力系统运行的稳定性。?
1高铁牵引站电力系统继电保护
从继电保护的结构上进行分析的话，其主要是由几套相互独立的继电保护设备相互连接而组成的，而继电保护系统则通过对每个电力设备进行相应的监督与管理，从而在一定程度上实现高铁牵引站电力系统运行的安全性、可靠性、快速性等优良的性质。 在实际应用的过程中，当电力系统中出现一定的故障，继电保护就可以及时地发现并迅速采取有效的措施加以处理，从而可以有效地避免安全事故的发生，这在一定程度上保障了高铁牵引站电力系统运行的安全性。
2 高铁牵引站概述
2.1牵引变电站、分区所、AT所?
牵引变电站的功能就是把系统引入的高电压转换成低电压的交流电，然后再通过馈电线送给铁路沿线的接触网，向电力机车提供电量，因为牵引负荷是单相负荷，为了尽可能将单相负荷均匀地分配到电力系统三相中去，牵引变压器常选择比较特别的接线变压器，比如斯科特接线、阻抗匹配平衡接线等变压器。高速铁路采用V/x接线等牵引变压器。常常在两个牵引变电站的供电区中间设置分区所，以使供电更加灵活。?
2.2 牵引网?
牵引网是由馈电线、接触网、回流线组成的多导线供电的回路。它有很多种供电方式，例如直接供电和带吸流变压器（BT）供电、自耦变压器（AT）供电和全并联AT供电方式。其中BT供电由于大地回流和“半段效应”其对通信线路的防护效果并不理想，同时由于“吸-回”装置将接触网的连接方式变得麻烦，机车的受流条件变得更差，所以现在已经不经常使用了。?
2.3直接供电方式
直接供电这种方式相较而言是比较简单的，电力机车工作所需要的电能是由牵引变电站输出的电能供给的，这种供电方式就是直接供电方式。它有很多好处，这种方式的结构比较简单，而且节省投资，但是其回路电阻大，供电距离较短。同时因为牵引供电系统是单相负荷的，这种供电方式无法使其平衡，这样就会严重影响通信线路。
3提高继电保护运行的可靠性?
3.1 牵引网保护
（1）距离保护
高铁采用距离保护作为牵引网的主保护，并利用负荷电流中的综合谐波含量自动动态调节四边形动作特性的边界，从而防止保护在负荷电流下误动作。
（2）过电流保护
根据牵引网供电方式的不同和继电保护选择性的需要，过电流保护可配置1～3段，并可采取综合谐波抑制和励磁涌流闭锁措施。
（3）电流增量保护
电流增量保护根据电流在短时间内的变化幅度来区分是负荷电流和故障电流：在正常情况时，电力机车沿线顺向行使，牵引网电流的增量不会超过1辆车电流的最大值；在牵引网故障时，短路电流急剧增大，电流的增量比负荷电流大得多。
（4）接触网发热保护
高速重载列车的单车牵引电流较大，在300～350km/h时可达到600～1000A，接触网在比较长时间内都是大电流时，容易发热，然后牵引网的扩张力会降低，稳定性也会变差，从而就会对高速重载铁路正常工作运行时产生影响，所以为了保护接触网，必须设置热过负荷保护。该原理是以机车负荷和环境温度为基础，根据接触网热模型实时计算接触网温度，当计算的温度比设定的温度高时，跳闹回路就会工作，使馈线断路器断开。
3.2 电力系统线路保护
电力线路能够应用电流差动保护的一个重要前提是电力负荷在被保护线路的区域以外，与牵引网有很大不同。作为牵引网的负荷，电力机车或动车组会在牵引网区段内沿线移动。如果牵引网采用差动保护，在负荷工况下差动电流将是所有负荷电流之和，差动保护的动作电流必须躲过最大负荷电流。在此情况下，差动保护的动作电流与过电流保护的动作电流相同，两者的灵敏度也相同。此外，应用差动保护还需要克服电力机车过电分相时引起的冲击电流以及在牵引网区段内启动时的启动电流等问题，这些暂态电流往往可达机车额定负荷电流的数倍，从而需要电流差动保护采取诸如进一步提高动作电流门槛、增加动作延时、增加闭锁判据等措施才能保证在负荷工况下不会误动。
3.3馈线热过负荷保护
馈线热过负荷保护的工作原理是通过采集外界环境温度和接触线电流，其主要是通过内部的程序计算，比较计算结果与接触线的固有特性，其也会在不同的情况下发出相关的指令，包括报警、跳闸，从而保护接触网。 馈线热过负荷保护的动作特性是一条自然对数的反时限曲线。保护整定的项目如下:
（1）式中T―时间常数，整定范围为1～120min;
（2）In―接触线允许通过的持续电流，由接触线的固有特性决定;
（3）I―接触网中通过的电流
（4）报警整定值通常整定为热状态的90%，也可以根据实际情况整定。
馈线热过负荷保护的保护对象是接触线。接触线有其自身固有的热特性，是一条以电流为变量的反时限曲线。这就要求保护装置整定的曲线与接触线的固有曲线进行配合。同时，保护装置的整定曲线还应与馈线的电流保护进行配合。配合曲线如图1所示。
图1配合曲线接触线的通过电流及其持续时间主要体现在接触线温升及其对接触线机械性能的影响。 同时还需要对允许持续电流和供电线允许持续电流进行比较，一般情况下允许持续电流和供电线允许持续电流选择中间比较小的，从而确定接触线的热特性。 高铁和客运专线牵引负荷具有很多的特点，主要是电流大、持续时间长，所以目前的定时限过负荷保护研究不能满足其要求，所以对于以后的工程研究中需要特别的注意热过负荷保护替代定时限保护。
结束语：
综上所述，继电保护能够有效维护电力系统的正常运行，不过目前电力系统中普遍存在继电保护的拒动和误动现象，从而对人们的正常生活造成了严重的影响，经济上有所损失。相关人员在这里应对于继电保护运行的可靠性进行研究分析，在高铁牵引站电力系统中加强继电保护，不使高铁牵引站的运行效率得到有效的提高，使高铁牵引站在运行过程中的风险有所降低。因此，在继电保护系统中，对于日常的维护技术水平以及保护措施要有所加强，从而提高高铁牵引站电力系统继电保护运行的可靠性。
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论文作者:张全升,肖东坡,牛子亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/11/2
标签：电流论文; 负荷论文; 电力系统论文; 继电保护论文; 高铁论文; 方式论文; 电力机车论文; 《防护工程》2018年第15期论文;