数字通讯过电流保护在地铁35kV环网供电系统中的应用

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【摘要】针对地铁35kV中压环网，本文介绍数字通讯过电流保护在地铁35kv环网大供电分区方式中的优势，详细阐述其保护原理，并通过现场试验验证其可行性。

【关键词】35kV大供电分区；数字通讯过电流保护

1 前言

目前国内地铁35kV中压环网供电系统接线方式有大供电分区和小供电分区两种供电方式，大供电分区方式中一般情况下分区数量为主变电所站数量的两倍，两个主变电站之间的可通过环网开关直接联通。小供电分区方式中一般以四五个站为一个供电分区，直接从主变电站取电。为了减少主变电站馈出断路器数量和节省环网电缆投资，广州地铁六号线35kV中压环网供电系统即采用大环网分区的供电方式，但是大环网分区存在环网电缆故障情况下对下级车站变电所供电影响范围大及进出线过电流保护梯级设置困难等问题。六号线35kV中压供电系统中首次采用了GE数字通讯过电流保护，该保护系统有效解决了原有线路环网进（出）线开关过电流保护设置不合理等问题。

2 原有线路环网过电流保护设置的缺陷

原有线路环网进出线继保装置不具备相互间数字通讯功能，只设置线路差动保护和过流保护，其中过流整定值从主变电所向下逐级梯级递减设置。上级110kV主变电所的过流延时整定为了配合供电局电网大系统，保护整定只能设为1.2s，这样35kV环网供电开关过流延时整定只能设置为0.9s和0.6s两种延时，造成一个环网供电区中有一半环网开关延时整定值一样，当下级故障时可能存在多站环网开关同时跳闸风险。

以五号线35kV环网保护整定为例，如果下级故障超过文冲站保护定值且不在线路差动保护范围之内的话（如下级开关柜或者母线故障），将可能造车文冲～大沙地5个开关同时跳闸，见图1。

图1 五号线鱼珠至文冲供电分区示意图

3 数字通讯过电流保护原理

广州地铁六号线35kV环网局部供电图如图2所示。

图2 六号线35kV环网电分区局部示意图

在该35kV环网供电系统中设置的GE数字通讯过电流保护主要由35kV环网进（出）线开关的过流选跳保护、母线主保护、数字后备电流保护及数字馈线失灵保护组成，各种保护的逻辑原理如下分析。

3.1 环网进（出）线开关过流选跳保护

过电流选跳保护是基于微机保护装置间的直接通信功能提出的一种新的保护方案。它利用保护装置上的光纤模块，通过光纤接线，在保护装置之间传递数字信息，实现信息共享，通过对保护装置进行逻辑编程，对地铁站内及站间保护装置的电流保护动作与否进行比选、逻辑判断，快速判别线路故障区段，实现选择性地快速切除故障线路。

电流选跳保护的基本原理是根据区间线路沿线各开关是否流过故障电流判断故障区段，即当环网线路发生单一的故障时，则故障区段位于从电源侧沿供电方向最后一个经历了故障电流的开关和第一个未经历故障电流的开关之间的区段。如图3所示，这是一段35kV交流环网供电系统，假设短路点发生在c段，根据供电方向，Q2是最后一个过流的开关，Q3是第一个没过流的开关，则可判断故障发生在c段，Q2、Q3开关应断开。

图3 区间故障区段的判断和隔离

如图4所示，当故障点出现在d点时，IED1至IED4均感受到过电流，IED5至IED8均无过电流，IED4是最后一个过流的保护装置，设备IED4与IED5将本身的过流与否的数字信号互送，逻辑判断，设备IED4与IED5同时速断跳闸，从而切除故障点。

图4 保护装置连接图

3.2 环网进（出）线开关母线主保护

六号线35kV母线保护通过进（出）线开关设置的母线主保护实现，主要用于切除所内35kV母排故障。其逻辑为进（出）线开关保护装置检测到本侧存在过电流，但是母线上其他任何开关数字通讯都没有过电流启动，则母线主保护出口动作。

3.3 环网进（出）线开关数字通讯过流后备保护

进（出）线后备保护的目的是利用进（出）线作为同段母排出（进）线的后备保护，即当同段母排出（进）线有保护动作启动，达到延时后故障电流仍存在，跳进（出）线开关。

3.4 环网进（出）线开关数字通讯馈线失灵保护

进（出）线设馈线失灵保护作为馈线开关保护拒动情况下的后备保护。当馈线开关保护动作后，达到延时后故障电流仍未消失，则启动馈线失灵保护，跳进（出）线开关。

4 结论

本文通过对数字通讯过电流保护分析，对比原有线路的供电保护配置，不难发现，对于地铁35kV环网大供电分区的供电方式，采用数字通讯过电流保护能够弥补采用传统过电流保护在保护定值设置上的缺陷，避免了由于传统过电流保护定值设置缺陷造成的当下级开关故障时可能导致多站环网开关同时跳闸的风险，提升电流保护的准确性，提高35kV环网开关过供电可靠性。