[發明專利]地鐵交流環串供電方式的數字電流保護方法

有效

• 申請號: 201110298847.9
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN103022989A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 魏巍;石鐵洪;嚴偉;沈全榮
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J9/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于電力系統微機保護領域，適用于地鐵及城市輕軌10kV或35kV中壓環網的微機保護，以及具有類似網絡結構的其它領域。

背景技術

地鐵中壓供電系統布置方式可簡單分為：大環串供電方式、小環串供電方式和分散供電方式共3種。

分散供電方式不設置主變電所，地鐵電源由城市內分布在地鐵沿線已建成的110kV變電所提供，中壓供電系統電壓等級為10kV。地鐵10kV系統采用雙環網雙端供電方式，每段環網帶3～5個車站變電所，兩路電源間存在支援供電方式。采用該方案的城市以北京為代表。

小環串供電方式的中壓系統網絡結構以雙環網單端供電方式為主，并配置有專用主變電所。主變電所采用星型方式向每段環網提供兩路電源（分別從兩段母線引出）。采用該方案的城市以南京為代表。

大環串供電方式是一種經濟實用的新型供電方式，其主接線結構如圖3所示。

大環串方式一般整條地鐵線設置2～3個專用主變電所，中壓供電系統電壓等級為35kV。35kV供電系統采用雙環網雙端供電方式，但每個環網串聯車站變電所較多，可達到10～20個，兩個主變電所分別提供兩路電源對大環串供電，并通過“環網聯絡開關”實現1個主變電所解裂后的支援供電。大環串供電方式具有以下一些優點：

1）相比于分散式供電方式，因為配置了專用主變電所，可靠性較高，并且有利于地鐵運營時的電源管理；

2）相比于小環串供電方式，有更多的變電所采用兩端電源供電，因此可靠性更高，不會因為某一主變電所的故障而導致大面積地鐵線路停運；

3）因為每個環串連接了較多的車站變電所，環串數量少，大量節省了從主變電所向每個環串供電的動力電纜，從而節省了建設投資。

由以上分析可知，隨著供電環串變電站數量的增加，地鐵交流供電系統的整體優勢更加明顯。但是，供電環串變電站數量的增加也給地鐵中壓供電系統的微機保護方案帶來了更大的挑戰。

地鐵現行保護方案通常采用“線路光纖縱差保護+延時過流保護”的配置方式，并以光纖縱差保護作為車站變電所間環網電纜的快速主保護配置，延時過流保護作為環網電纜的后備保護和母線保護配置。

現行保護方案應用于小環串、分散式供電系統、特別是應用于大環串供電系統時的主要缺陷是：

1）車站變電所間距較短，通常為1～2公里，環網電纜阻抗很小，為了保證選擇性，過流保護定值之間按0.25～0.3秒的時間級差配合，對于大環串方式，從末端到主變電所低壓母線出線開關的跳閘時間通常需要2～3秒；特別是當一個主變電所解列時，一個環網內串接十多個變電所時，使得各所間的過電流保護的級差無法配合，保護的選擇性與速動性的矛盾無法解決；

2）為了適合在某個牽引降壓所、主變電所的一臺主變壓器、或兩臺主變壓器均停電檢修情況下，供電環網范圍的變化和重構，現行保護方案中環網上所有的電流保護設置了兩組定值，運行方式切換后需要檢修人員手動切換定值組。一條地鐵線路的保護裝置通常為幾百臺，一個供電環串內的裝置也有幾十臺，手動切換定值方式減小了運營的便利性；

3）對于車站變電所母線故障，由于現行保護方案中過流保護的選擇性不足，無法確定故障區域，因此無法實現母線故障的區域隔離功能。

配電系統的供電網絡結構與地鐵中壓環網系統具有一定的相似性，雖然在中國專利申請CN201010565045.5“基于配電網絡拓撲保護的方法”能夠解決地鐵環網保護的部分問題，但該方法無法確定故障區域位于斷路器的左側保護區域或右側保護區域，也就無法實現地鐵運營所需要的故障區域隔離功能，而且該方法在地鐵運行方式的切換后需要切換定值組，不能做到對運行方式的自適應，運營的便利性不足，不能滿足地鐵中壓環網供電系統的應用需求。

基于以上分析，本發明人試圖研制一種適用于地鐵中壓環網的供電保護方法，本案由此產生。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是針對前述背景技術中的缺陷和不足，根據地鐵中壓供電系統的特點和發展趨勢，提供一種地鐵交流環串供電方式的數字電流保護方法，其具有經濟可靠、維護方便、能夠適應地鐵大環網供電方式的特點。

本發明為解決以上技術問題，所采用的技術方案是：

一種地鐵交流環串供電方式的數字電流保護方法，地鐵交流環網中每一個斷路器所配置的保護裝置都提供兩種故障判斷段啟動信號，兩種信號的定值獨立設置，分別對應正常供電方式和支援供電方式；根據正常運行時主變電所是否位于斷路器左側，兩種故障判斷段啟動信號被分別發送給左右兩側的鄰近斷路器保護裝置。