摘要：我国目前的高速铁路动车组的运行其动力都是依靠牵引供电系统来提供的，牵引供电系统是动车和高铁列车的主要动力来源，它们的运行都使采用电力牵引，牵引供电系统在高速列车的运行中起着非常重要的作用。高速列车行驶的安全可靠性是由牵引供电系统中的继电保护决定的，继电保护是牵引供电系统安全行驶的关键。因为牵引供电系统的系统结构、供电方式和用电负荷不相同，牵引供电系统中对于几点的保护原理也是存在着很大的差别的，牵引供电系统继电保护对高速铁路具有重要意义。
关键词：高速铁路；牵引供电系统；全并联AT牵引网；联跳保护；继电保护
1牵引供电系统现状
1.1牵引变电所、分区所和AT所
牵引变电所把电力系统引入的不同等级的三相交流电转换成单相交流电，然后由馈电线输送给铁路沿线的接触网，列车行驶中通过接触网向电力机车提供电能，电力牵引供电系统的牵引负荷都是单相负荷，这就需要使用接线比较特殊的变压器，把这些单相负荷均匀的分配到三相电中。在目前我国的高速铁路中采用的都是V/x接线等牵引变压器。为了方便行驶中的高速列车灵活供电，在架设电网时都会在两个牵引变电所的中间设置一个分区所，保证相邻的变电所出现故障后能继续供电，当采用AT供电时，铁路沿线每隔十几公里都会设置AT所——自耦变压器所。
1.2牵引网
馈电线、接触网、回流线三个部分组成一个多导线供电回路牵引网。牵引网的供电方式有很多种，主要的几种是：直接供电方式、带吸流变压器（BT）供电方式、自耦变压器（AT）供电方式和全并联AT供电方式。因为BT供电方式对通信线路的防护达不到很好的效果，加之其连接方式较为麻烦，所以已经不被采用，我们在这里也就不再另做阐述。
1.2.1直接供电方式
直接供电方式在这些供电方式中是最为简单的，牵引变电所为电力机车提供电能，将电能直接输送给机车，从而保证电力机车的正常工作，这就是直接供电方式。直接供电结构简单，投资小，但是因为回路的电阻较大，供电的距离又比较短，对于牵引供电系统的单相负荷没有办法令其保持平衡，严重的影响了通信线路，所以经过不断的努力改造，提出了带回流线的直接供电方式，解决了对通信信号干扰的问题，并且得到了广泛的应用。
1.2.2 AT供电方式
近年来铁路的不断提速，高速大功率的电力机车开始不断的投入运行，对牵引网提供的电能便提出了更高的要求，电能需求量加大。为满足高速电力机车的电能需求量，开始引用AT供电方式。AT供电方式中牵引变电所输出的电压经过AT送电给接触网，接触线和正馈线分别接于两端，点抽头和钢轨连接，馈电电压高，供电能力加强，所以牵引变电所的数量可以相应的减少，节省了投资成本。
1.2.3全并联AT供电方式
全并联AT供电方式是将牵引网的上行和下行线路在AT所和分区所进行并联，更加提高了牵引网的电压大小，同时也降低了电能的损耗。目前我国高速铁路普遍采用的都是全并联AT供电方式。采用这种供电方式为机车的负荷电流提供了多个供电回路。牵引网的电阻值也得到了降低，供电能力得到了更大的加强。但是这种全并联AT的供电方式一旦遇到牵引网发生故障，所有的回路点仍然会继续保持给短路点继续供电。不利于对牵引网发生故障做出分析处理，反而使其更加复杂。
1.3电力机车负荷
电力机车的种类是根据牵引驱动电机的不同进行分类的，一种是直流电力机车即交—直电机车；一种是交流电力机车即直—交电机车。一般在普速的铁路列车中都采用交—直电力机车，在高速铁路的列车中全部采用的都是直—交电机车。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为这两种机车采用的电路不一样，所以对继电保护都会产生一定的影响。
2继电保护研究
2.1线路保护研究
2.1.1电力系统线路保护
高速铁路的通信线路大都是采用的光线线路，需要对电流差动进行重点保护，光线电流差动保护也就是光差保护。采用基尔霍夫电流定律的原理对其采取保护措施，有很好的选择性，能够很快的解决保护区的故障。因为电力负荷在被保护的线路区域以外，所以电力线路可以采用电流差动保护措施。在采用电流差动保护的之前，必须保证电力负荷在被保护线路区域以外。那么对于牵引网的保护，因为牵引网的负荷差动电流的情况就较为复杂，受到的约束和影响很多，所以牵引网不适合采用差动保护措施。对于继电保护，可以通过计算机技术、通信技术的发展来促进继电保护技术的进步，使得继电保护可以采取更复杂和更精细的算法。
2.1.2牵引网保护
高速铁路牵引网的保护原理和普速铁路保护原理是一样的，分为距离保护、过电流保护以及电流增量保护。距离保护是普速铁路中牵引网的主保护；过电流保护是依照牵引网供电方式的不同和继电保护的选择性，利用综合谐波抑制和励磁涌流闭锁的措施；电流增量保护是根据电流在短时间内的变化情况对负荷电流和故障电流作出区分；接触网发热保护需要设置过热负荷保护，火车机车的负荷和环境的温度作为基础温度，计算接触网温度，对接触网的温度进行控制。
2.2变压器的保护
变压器是牵引供电系统中系统最为总要的设备，变压器的继电保护直接决定着供电的正常与否和设备的安全状况。对变压器采用的主保护方法是差动保护、瓦斯保护，也是采用基尔霍夫电流定律做为基本保护原理。但是差动保护方式的性能受到不平衡电流的影响，所以在采用差动保护的关键是要区分出励磁涌流识别和AT识别。在电力系统中还有一种变压器的后备保护，也就是复合电压启动的过电流保护。采用复合电压启动的过电力保护，由于牵引负荷是单相负荷，牵引供电系统正常运行的状态下就会产生负序电压和负序电流，有可能会产生过复合电压启动的过电流保护误动作。所以在国内，牵引变压器后备保护采用的是低压启动过电流保护来作为牵引变压器高、低压的后备保护。而在对变压器的后备保护研究中，研究者又主要倾向于对过电流保护的改进和创新、采用其它的保护原理。
2.4自动重合闸
(1)快速自动重合闸。这种方式的原理是:如果系统的自动重合闸的功能开启，馈线发生故障就会将故障的检测和快速自动重合闸的执行功能同时开放，并分别具有一定的周期。一旦系统在制定的周期内有跳闸命令发出，那么，系统就会自动进入到延时等待的状态。如果在延时等待阶段顺利完成，就说明系统在保护跳闸的功能已经完成，断路器就会重新发出合闸指示，复原到最初的计时状态，这一阶段也顺利完成，就意味着整个动作已经完成，系统又进入到新一轮的循环。(2)延迟自动重合闸。快速自动重合闸命令的执行时间内，如果故障没有解除，系统就会将原来的复原倒计时取消，发出跳闸命令而进入合闸倒计时状态，计时结束后系统就会重新进行一次合闸动作。合闸延迟动作的指示发出后，系统又进入复原的倒计时状态，在该状态系统故障如果解除，那么此次循环结束，如果失败，就发出合闸失败的指示。
3结论
我国高速铁路全部采用电力牵引，作为源动力的牵引供电系统的作用显得更加重要。但我国高速铁路发展时间短、发展速度快，继电保护原理及保护配置的思路主要沿用普速电气化铁路的经验，不能很好地满足采用了220kV的外部电源、V/x压器、全并联AT方式、动车组负荷的高速铁路牵引供电系统。因此，对高速铁路牵引供电系统的继电保护进行持续深入研究，既响应现场实际需求，也具有重要的社会经济价值。
参考文献
[1]杨彦,黄超,田君杨.南广高铁牵引供电系统及继电保护整定探讨[J].电工技术,2016,(06):32-34+39.
[2]王梦兰.牵引供电系统馈线保护整定计算的研究[D].北京交通大学,2016.
论文作者:王峰库
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：供电系统论文; 电流论文; 方式论文; 电力机车论文; 负荷论文; 变压器论文; 继电保护论文; 《电力设备》2017年第27期论文;