南京地铁运营有限责任公司 210000
摘要：近年来，我国的地铁建设得到了较大程度的发展。而在这种硬件快速发展的情况下，我国原有地铁供电保护方案相对来说则存在着一定的不足，并对实际地铁运行产生了一定的影响。在本文中，将就数字电流保护在地铁中的应用进行一定的研究与分析。
关键词：数字电流保护；地铁；应用
1引言
随着我国地铁建设规模的不断提升，我国城市地铁原有35kV保护方案所具有的局限性也越来越明显，在现今地铁运行中的很多情况下都得不到良好的应用，并因此对地铁运行产生了一定的影响。在此情况下，数字电流保护技术出现在了人们的视野中，其在通信网络、硬件设计以及保护逻辑方面都根据地铁实际运行要求进行了一定的更改与优化，对于地铁运行的安全性具有着较大的安全意义。
2保护组网技术
目前，变电站技术已经在我国现今的电力系统中得到了较多的运用，并因其所具有的可靠性以及先进性而获得了较好的运用效果。其中，面向通用对象的变电站事件（简称GOOSE）则为电站过程层中的一类通信技术，能够对对电站跳闸信号以及间隔闭锁信号进行传递与实现，对于原有的物理接线具有着较好的替代意义。在信号的断链检测方面，其是以重发为基础，当事件发生之后，该报文则进入到了一个频率较快的重发阶段，并在重发过程中其频率逐渐增大，直到进入到一个相对稳态的重发周期。如果系统装置在2倍重发时间内还没有收到该类型报文，则会判断GOOSE网出现了断链现象。而正是由于其所具有的这种较强自检能力，则使其在我国地铁电流保护中具有了较为积极的运用意义。在我国地铁行业中，对于该类技术还没有形成较为广泛的运用，也没有在行业内部形成一套较为统一的应用标准。根据我国《智能变电站继电保护技术规范》要求，GOOSE以及站控层网络应当以独立的方式进行配置，虽然我国目前地铁供电系统为35kV，但是其依然具有较高的可靠要求，对此，就需要我们在对数字电流保护系统进行设置时应当根据110kV标准对其进行设置。具体结构如下所示：
图1 GOOSE组网方案
在该系统中，GOOSE网络同地铁监控系统以及数据采集系统相互独立，并以100M/S冗余双网拓扑结构进行设置。在每一个地铁电站中，都对2台GOOSE交换机进行了设置，并通过跨站级联的方式实现GOOSE网络在变电所中的良好贯通。而在每一台保护装置中，都单独提供了相对独立的两个接口接入到网络之中，在以GOOSE为机制的基础上对分区内连闭锁信息的传递进行了良好的实现。
3电流保护逻辑
对于数字电流保护逻辑来说，其主要由跳闸逻辑以及信号逻辑这两部分组成。通过两者之间的结合，该电流保护则能够对地铁电力系统的环网电缆以及母线电缆提供准确、具有选择性的快速化保护。在该系统中，当断路器处于合闸情况时，如果故障相电流大于闭锁定值，在经过一定延时之后，装置则会通过GOOSE的应用对故障相闭锁信号进行传输，并使其根据1.2倍最大负荷电流整定。而如果数字电流保护定值小于故障相电流，且在定值时间内在对GOOSE信号进行传输的同时也接到了左右两侧装置所发送的故障闭锁信号，系统则判断出现了区外故障；反之则会判定其出现了区内故障，并实现跳闸操作。
为了能够更好的说明该保护实现方式，我们特举出一个简单的例子，具体配置情况如上图所示：当图中K1出现故障之后，6DL所具有的故障电流则会超出电流保护定值，此时电流保护装置自动启动。而6DL左侧的2DL所具有的电流也将大于电流闭锁定值，并会通过GOOSE网络再次向6DL传输闭锁信号。当其接收到闭锁信号之后，系统则可以初步判定发生故障的位置不在2DL以及6DL之间。由于地铁是单电源供电方式，当K1发生故障时，6DL右侧相邻的7DL，l0DL和13DL电流均为极小值，因此6DL不会接收到由它们任意一个发送的右侧GOOSE闭锁信号。根据图1所示的逻辑，6DL保护装置判定K1点故障在其右侧保护区内，从而经过整定延时保护快速动作切除故障。环网K2点故障为2DL右侧区内故障。左侧相邻断路器为1DL，5DL，11DL，右侧相邻断路器为6DL。其所具有的具体保护动作逻辑与K1点故障时6DL的逻辑相同。
图2 地铁供电系统故障
4 硬件系统研制
4.1 双核架构
在我国目前的地铁电力保护系统中，所使用的较多为单处理器架构，其所具有的通信功能以及保护功能都是由单核处理器进行实现。对于这种单核架构来说，其在运行过程中具有着较为不稳定的特点，如果受到外界干扰，就会使保护效果受到较大的干扰。为了能够对该种问题进行较好的解决，双核处理器则成为了一种非常好的选择。在该种双核保护架构中，由独立数字处理器对保护功能进行实现，而系统的其他功能如液晶显示、对时以及通信等功能则由另外一个独立的中央处理器实现。对于数字信号处理器来说，其由所具有的超流水线以及哈佛结构能够较好的完成保护算法、保护采样以及驱动跳闸继电器功能的实现。同时，由于其为内部集成电路总线的双核架构，即使中央处理器在运行的过程中出现问题停止工作，也不会对信号处理器的保护功能产生影响。
4.2 双AD冗余采样
目前，我国地铁交流保护装置一般都安在全封闭组合电器开关柜内，由于其体积较小，就会使断路器同保护装置间所具有的距离较近，为了能够保证相关设备在实际运行的过程中不会出现互相干扰的情况，就需要地铁保护装置能够具有较强的抗电磁干扰能力。为了能够对该种需求进行实现、避免设备在运行的过程中出现误动现象，该电流保护则对双AD冗余采样技术进行了应用。其中，每一路交流信号都通过两路AD转换器以及2路低通滤波电路实现采样，能够对回路采样结果以及保护元件偏差进行计算，如果经过计算发现超出偏差预定值，则会立刻采取闭锁操作之后发出告警信息，以此有效提升了回路的抗干扰能力。
5 结束语
在上文中，我们对数字电流保护在地铁中的应用进行了一定的研究与分析，能够有效的提升系统可靠性，具有较强的应用意义。
参考文献：
[1]刘宝轩，陈唐龙，于龙，蒲文旭.地铁弓网燃弧能量检测与牵引电流扰动分析[J].铁道学报.2015（03）：77-79.
[2]付亚娥，李玉梅，张彦林，张伟先.超级电容用于地铁应急牵引的研究[J].电力机车与城轨车辆.2015（02）：145-148.
论文作者:岳宏波
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/3
标签：电流论文; 地铁论文; 故障论文; 信号论文; 数字论文; 系统论文; 所具论文; 《基层建设》2015年17期供稿论文;