地鐵供電繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)研究

　　摘要：我國(guó)軌道交通發(fā)展至今，一般采用的都是過(guò)流保護(hù)以及零序保護(hù)等裝置，獨(dú)聯(lián)狀態(tài)下繼電保護(hù)裝置之間難以實(shí)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(hù)網(wǎng)絡(luò)化十分必要，有關(guān)部門(mén)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(hù)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：地鐵;繼電保護(hù);網(wǎng)絡(luò)化

　　1 導(dǎo)言

　　目前，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)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(jī)會(huì)。在我國(guó)，軌道交通中各個(gè)繼電保護(hù)裝置之間普遍存在著互相之間單獨(dú)存在的狀態(tài)，例如：高壓側(cè)“差動(dòng)、速動(dòng)和過(guò)流以及零序”保護(hù)等等，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置之間無(wú)法實(shí)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(hù)網(wǎng)絡(luò)化的相關(guān)概念

　　2.1 軌道交通簡(jiǎn)述

　　軌道交通是車(chē)輛在固定導(dǎo)軌上運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)，由傳統(tǒng)列車(chē)和標(biāo)準(zhǔn)鐵路所構(gòu)成。軌道交通有其先天的優(yōu)勢(shì)，例如：裝載量大、速度快、頻次高的優(yōu)點(diǎn)，然而軌道交通運(yùn)輸也有技術(shù)要求高，而且其建設(shè)和維護(hù)成本也很高等特點(diǎn)。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(shí)存在同時(shí)使用，即同一線路中同時(shí)存在兩個(gè)供電系統(tǒng)。第三軌道電源，也稱(chēng)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(dú)用來(lái)供電的一條軌道，其橫截面形狀類(lèi)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(diǎn)，從我國(guó)第一條鐵路建成至今為人們的生活帶來(lái)了諸多便利，已經(jīng)成為各城市的重要交通工具。另外，我國(guó)地鐵的發(fā)展在全世界都處于領(lǐng)先的地位，被許多國(guó)家借鑒和效仿，給其他國(guó)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(shí)建設(shè)成本和后期的維護(hù)成本也較高。其中地鐵供電主要通過(guò)電網(wǎng)供應(yīng)，由于供電系統(tǒng)的復(fù)雜性，必須對(duì)其進(jìn)行繼電保護(hù)，保證各個(gè)供電系統(tǒng)正常運(yùn)行，并能夠及時(shí)處理各系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問(wèn)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(huì)突然增大，一些元件開(kāi)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(huì)損害其他供電子系統(tǒng)，進(jìn)而影響整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)間不長(zhǎng)，只要平時(shí)進(jìn)行有效的維護(hù)，或者在剛發(fā)生故障時(shí)就對(duì)其進(jìn)行快速處理，都不會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)造成太大的危害。而設(shè)置必要的繼電保護(hù)裝置對(duì)供電系統(tǒng)有很重要的保護(hù)作用。

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

　　2.3.1繼電保護(hù)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(yùn)行及供電方式調(diào)整的穩(wěn)定性，選擇何種繼電保護(hù)方式變得非常重要，進(jìn)行合理正確的繼電保護(hù)整定計(jì)算以及接線圖的擬定，可以提高地鐵安全運(yùn)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(hù)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從上到下來(lái)看，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)可分為網(wǎng)省級(jí)、省市級(jí)和市級(jí)主干網(wǎng)絡(luò)三級(jí)主站保護(hù)和變電站保護(hù)系統(tǒng)。

　　第一，變電站系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)裝置，如線路保護(hù)，斷路器保護(hù)和變壓器保護(hù)，通過(guò)變電站保護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接到主站保護(hù)控制系統(tǒng)，并向被監(jiān)控設(shè)備發(fā)送實(shí)時(shí)控制;第二，保護(hù)管理機(jī)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)命令執(zhí)行各種保護(hù)功能，將變電站信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)街髡揪W(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)保護(hù)，并連接到其他變電站。變電站保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)層次：主站系統(tǒng)(即變電站保護(hù)系統(tǒng))，變電站系統(tǒng)和保護(hù)裝置。保護(hù)裝置的功能是就地整定并執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。

　　變電站系統(tǒng)位于調(diào)度轄區(qū)內(nèi)各級(jí)的變電站內(nèi)，主要功能是收集、控制和傳輸有關(guān)站點(diǎn)智能設(shè)備操作和配置的信息。根據(jù)變電站中每個(gè)保護(hù)裝置的檢測(cè)信息和變電站中斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)變電站整定，并將信息實(shí)時(shí)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(hù)。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(shí)現(xiàn)集中保護(hù)設(shè)置，并與上層主站交換信息。幾個(gè)變電站的中央控制中心對(duì)主站是開(kāi)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(hù)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(hù)的傳輸通道，包括專(zhuān)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(zhuān)用光纖，并且長(zhǎng)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(hù)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(hù)。

　　例如，某地供電局網(wǎng)絡(luò)通信的情況主要是實(shí)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(guò)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(shí)間表數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于中繼保護(hù)失敗的信息系統(tǒng)信息通過(guò)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(hù)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(hù)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(guó)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(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的信息交換。

　　3 地鐵供電繼電保護(hù)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(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)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(dòng)化信息交流模型，具體應(yīng)用：通過(guò)對(duì)象模型和自組織設(shè)備使一些標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)法適應(yīng)自動(dòng)化功能。同時(shí)為確保智能設(shè)備運(yùn)行不受阻礙，其功能也要獨(dú)立于實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議外。通過(guò)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(tái)之間的信息傳輸。另外，變電站配置語(yǔ)言可通過(guò)利用XML應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)連接中，進(jìn)而有效進(jìn)行存檔和切換等功能。

　　3.2 GOOSE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　GOOSE技術(shù)對(duì)于供電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)具有重要作用，一般被用于過(guò)程層和隔離層之間，以此來(lái)通過(guò)跳閘、合閘等行為保護(hù)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(kāi)關(guān)位置以及各線路段提供了及時(shí)的信息交流。在一定的技術(shù)檢驗(yàn)下發(fā)現(xiàn)為保證供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的時(shí)間要求，技術(shù)人員可以通過(guò)將變電站UED之間的信息交流速度降低到50ms的方法實(shí)施。而此技術(shù)主要通過(guò)廣播來(lái)進(jìn)行播報(bào)，如果在工作量十分巨大的情況下，有可能會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。但這種情況并不是無(wú)法解決的，可以通過(guò)虛擬局域網(wǎng)來(lái)快速生成數(shù)據(jù)，在短時(shí)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(guò)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(guó)地鐵供電繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化已有明顯發(fā)展，但仍有許多問(wèn)題需要加以解決。例如地鐵中各繼電保護(hù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)要求各不相同，各保護(hù)裝置之間連接還不夠完善，無(wú)法最大限度發(fā)揮其保護(hù)作用。因此必須拓展GOOSE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采取動(dòng)態(tài)交換數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保護(hù)，進(jìn)而促進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程。

　　自動(dòng)化論文范例：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　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(hù)中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。在這種情況下，保證了地鐵電源繼電保護(hù)裝置的功能，有助于提高地鐵電力調(diào)度對(duì)供電設(shè)備管理的穩(wěn)定性和可靠性。

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