地鐵供電繼電保護網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)研究

　　摘要：我國軌道交通發(fā)展至今，一般采用的都是過流保護以及零序保護等裝置，獨聯(lián)狀態(tài)下繼電保護裝置之間難以實現(xiàn)有效通信，軌道交通供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性也遭到破壞，在一定程度上也阻礙了軌道交通的發(fā)展。因此，繼電保護網(wǎng)絡(luò)化十分必要，有關(guān)部門和工作人員要加以重視，提高相關(guān)科學(xué)技術(shù)�；�于此，本文主要探討了地鐵繼電保護網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：地鐵;繼電保護;網(wǎng)絡(luò)化

　　1 導(dǎo)言

　　目前，在社會經(jīng)濟不斷進步和發(fā)展的前提下，軌道交通的也獲得了巨大的發(fā)展機會。在我國，軌道交通中各個繼電保護裝置之間普遍存在著互相之間單獨存在的狀態(tài)，例如：高壓側(cè)“差動、速動和過流以及零序”保護等等，導(dǎo)致繼電保護裝置之間無法實現(xiàn)信息之間的交流和共享，這嚴(yán)重的阻礙了軌道交通的發(fā)展。

　　作者：李 寧

　　2 地鐵供電系統(tǒng)和繼電保護網(wǎng)絡(luò)化的相關(guān)概念

　　2.1 軌道交通簡述

　　軌道交通是車輛在固定導(dǎo)軌上運行的交通系統(tǒng)。交通系統(tǒng)中最具代表意義的主要是鐵路系統(tǒng)，即軌道運輸系統(tǒng)，由傳統(tǒng)列車和標(biāo)準(zhǔn)鐵路所構(gòu)成。軌道交通有其先天的優(yōu)勢，例如：裝載量大、速度快、頻次高的優(yōu)點，然而軌道交通運輸也有技術(shù)要求高，而且其建設(shè)和維護成本也很高等特點。城市內(nèi)部軌道交通的供電方式主要分為軌道供電和接觸供電兩種模式，以及兩種系統(tǒng)同時存在同時使用，即同一線路中同時存在兩個供電系統(tǒng)。第三軌道電源，也稱為供電軌，是指安裝在城市軌道(地鐵、輕軌等)旁邊的單軌，單獨用來供電的一條軌道，其橫截面形狀類似于“工”字，但體積小并且把直流電用作推力。

　　2.2 地鐵供電系統(tǒng)

　　地鐵具有速度快、能耗低、安全性高的特點，從我國第一條鐵路建成至今為人們的生活帶來了諸多便利，已經(jīng)成為各城市的重要交通工具。另外，我國地鐵的發(fā)展在全世界都處于領(lǐng)先的地位，被許多國家借鑒和效仿，給其他國家提供了眾多技術(shù)和理論支持。地鐵作為軌道交通，所需要的技術(shù)含量較高，同時建設(shè)成本和后期的維護成本也較高。其中地鐵供電主要通過電網(wǎng)供應(yīng)，由于供電系統(tǒng)的復(fù)雜性，必須對其進行繼電保護，保證各個供電系統(tǒng)正常運行，并能夠及時處理各系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題。

　　其中，電線短路是地鐵供電系統(tǒng)出現(xiàn)頻率最高的故障，一旦出現(xiàn)，電流可能會突然增大，一些元件開始發(fā)熱，輕則損壞元件，縮短元件壽命，重則造成永久性損壞，必須予以更換。另外，短路故障也會損害其他供電子系統(tǒng)，進而影響整個供電系統(tǒng)的運行，造成的危害極大。一般情況下，供電系統(tǒng)產(chǎn)生故障所持續(xù)的時間不長，只要平時進行有效的維護，或者在剛發(fā)生故障時就對其進行快速處理，都不會對供電系統(tǒng)造成太大的危害。而設(shè)置必要的繼電保護裝置對供電系統(tǒng)有很重要的保護作用。

　　2.3 繼電保護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成

　　2.3.1繼電保護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)

　　作為電力調(diào)度，要確保供電設(shè)備運行及供電方式調(diào)整的穩(wěn)定性，選擇何種繼電保護方式變得非常重要，進行合理正確的繼電保護整定計算以及接線圖的擬定，可以提高地鐵安全運行和供電的穩(wěn)定性，而且可以降低供電系統(tǒng)事故發(fā)生頻率。從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的角度看，中繼保護信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從上到下來看，整個網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)可分為網(wǎng)省級、省市級和市級主干網(wǎng)絡(luò)三級主站保護和變電站保護系統(tǒng)。

　　第一，變電站系統(tǒng)中的微機保護裝置，如線路保護，斷路器保護和變壓器保護，通過變電站保護網(wǎng)絡(luò)連接到主站保護控制系統(tǒng)，并向被監(jiān)控設(shè)備發(fā)送實時控制;第二，保護管理機器通過網(wǎng)絡(luò)命令執(zhí)行各種保護功能，將變電站信息實時傳輸?shù)街髡揪W(wǎng)絡(luò)增強保護，并連接到其他變電站。變電站保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為三個層次：主站系統(tǒng)(即變電站保護系統(tǒng))，變電站系統(tǒng)和保護裝置。保護裝置的功能是就地整定并執(zhí)行保護動作。

　　變電站系統(tǒng)位于調(diào)度轄區(qū)內(nèi)各級的變電站內(nèi)，主要功能是收集、控制和傳輸有關(guān)站點智能設(shè)備操作和配置的信息。根據(jù)變電站中每個保護裝置的檢測信息和變電站中斷路器和隔離開關(guān)的狀態(tài)，實現(xiàn)變電站整定，并將信息實時發(fā)送到主站。主站系統(tǒng)位于調(diào)度側(cè)，主要負(fù)責(zé)其管轄范圍內(nèi)的變電站的持續(xù)維護。根據(jù)所有變電站的上傳信息，判定系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，實現(xiàn)集中保護設(shè)置，并與上層主站交換信息。幾個變電站的中央控制中心對主站是開放的，并在其管轄范圍內(nèi)為變電站提供服務(wù)。

　　2.3.2繼電保護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接方式

　　光纖通道通常用于受中繼保護的傳輸通道，包括專用光纖和多路光纖。短距離傳輸信道通常使用具有更高可靠性的專用光纖，并且長距離傳輸信道通常使用多路復(fù)用光纖。電力通信網(wǎng)絡(luò)廣泛使用具有同步數(shù)字系列(SDH)的光纖自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)，通常是指使用分插復(fù)用器(Add Drop Multiplexer)形成環(huán)網(wǎng)以恢復(fù)其自身性能的保護方法。復(fù)用段的雙纖雙向交換環(huán)和復(fù)用段的四纖雙向交換環(huán)更適合用于繼電保護。

　　例如，某地供電局網(wǎng)絡(luò)通信的情況主要是實現(xiàn)主網(wǎng)與622Mbps骨干光纖網(wǎng)絡(luò)的連接;變電站220千伏，110千伏(中央控制中心)和主站、變電站通過區(qū)域光纖通信網(wǎng)絡(luò)接受2Mbps數(shù)據(jù)鏈路連接，形成基于光纖+SDH+IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)的時間表數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于中繼保護失敗的信息系統(tǒng)信息通過網(wǎng)絡(luò)接口2M/10M傳輸和發(fā)送。大多數(shù)制造商現(xiàn)在可以使用帶寬為2M的接口生產(chǎn)用于繼電保護的設(shè)備，而新的變電站和發(fā)電站通常使用2M帶寬接口，并具有2M接口的繼電保護設(shè)備。帶寬為100Mbps的高速以太網(wǎng)可用于上游主站之間的通信，國際標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議用于為系統(tǒng)提供高速網(wǎng)絡(luò)連接。特別地，變電站的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)可以用于形成用于站內(nèi)通信的骨干網(wǎng)絡(luò)，以便實現(xiàn)不同設(shè)備之間的信息交換。

　　3 地鐵供電繼電保護網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用

　　3.1 IEC61850技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　IEC61850通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為全球通用標(biāo)準(zhǔn)，是實現(xiàn)電網(wǎng)自動化的重要內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，為電力系統(tǒng)創(chuàng)建了自動化信息交流模型，具體應(yīng)用：通過對象模型和自組織設(shè)備使一些標(biāo)準(zhǔn)化語法適應(yīng)自動化功能。同時為確保智能設(shè)備運行不受阻礙，其功能也要獨立于實際的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議外。通過一次設(shè)備和二次設(shè)備模型，應(yīng)用于全球標(biāo)準(zhǔn)中，以保證變電站和各電臺之間的信息傳輸。另外，變電站配置語言可通過利用XML應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)連接中，進而有效進行存檔和切換等功能。

　　3.2 GOOSE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　GOOSE技術(shù)對于供電系統(tǒng)保護技術(shù)具有重要作用，一般被用于過程層和隔離層之間，以此來通過跳閘、合閘等行為保護各設(shè)備之間的信息交換。與傳統(tǒng)的接線方式相比較，該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在開關(guān)位置以及各線路段提供了及時的信息交流。在一定的技術(shù)檢驗下發(fā)現(xiàn)為保證供電系統(tǒng)繼電保護的時間要求，技術(shù)人員可以通過將變電站UED之間的信息交流速度降低到50ms的方法實施。而此技術(shù)主要通過廣播來進行播報，如果在工作量十分巨大的情況下，有可能會造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。但這種情況并不是無法解決的，可以通過虛擬局域網(wǎng)來快速生成數(shù)據(jù)，在短時間內(nèi)完成送出和接收步驟。

　　3.3 變電站信息分層結(jié)構(gòu)

　　變電站信息分層結(jié)構(gòu)包含過程層與間隔層之間的信息交流、間隔層內(nèi)部的信息交流以及間隔層和變電站之間的信息交流，另外還有變電站之間的信息交流。雖然我國地鐵供電繼電保護系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化已有明顯發(fā)展，但仍有許多問題需要加以解決。例如地鐵中各繼電保護系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)要求各不相同，各保護裝置之間連接還不夠完善，無法最大限度發(fā)揮其保護作用。因此必須拓展GOOSE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采取動態(tài)交換數(shù)據(jù)進行有效保護，進而促進繼電保護系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的進程。

　　自動化論文范例：機械設(shè)計制造及自動化應(yīng)用和發(fā)展趨勢

　　4 結(jié)束語

　　總之，由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在繼電保護中的應(yīng)用越來越受到重視。在這種情況下，保證了地鐵電源繼電保護裝置的功能，有助于提高地鐵電力調(diào)度對供電設(shè)備管理的穩(wěn)定性和可靠性。

　　參考文獻：

　　[1]陳小立.地鐵供電系統(tǒng)的可靠性與安全性分析[J].自動化應(yīng)用，2018(06)：145-146+148.

　　[2]陳惠用.地鐵供電繼電保護網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)探討[J].通訊世界，2018(01)：220-221.

　　[3]閆石.地鐵供電系統(tǒng)繼電保護整定配合研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018(19)：159.

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