专利名称：一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法
技术领域：
本发明属于电力系统自动化技术领域，涉及一种新型的地铁10kV/35kV环网供电 线路保护的方法。
背景技术：
地铁供电系统是地铁的动力来源，具有为牵引机车提供电能的作用，又有为车站 照明、通风、电梯等动力机械设备提供电源和为通信、信号、防灾报警、人防工程等设备提供 电源的作用，是地铁安全、可靠运行的重要保证。目前，城市电网对地铁进行供电的方式主要有三种，即集中供电方式、分散供电方 式和混合供电方式。集中供电方式时设置主变电所，引入来自城市电网的llOkV电源，通过 变压器降压至10kV/35kV;分散供电方式时，直接引入来自城市电网的10kV/35kV电源，并 设置多个开闭所；混合供电方式则为前两种方式兼而有之。地铁供电系统的网络形式主要 采用10kV/35kV环网供电模式，根据主变电所或电源开闭所来划分不同的供电区，单一供 电区内的多个牵引/降压混合变电所和降压变电所采用级联的方式连接，这种级联的变电 所一般可多达4个，不同的供电区还可通过末端变电所间的联络线进行支援供电。当地铁 变电所间的联络供电线路或变电所设备发生故障时，必须可靠、快速、有选择性地切除故障 设备，否则可能损坏供电设备、延长停电时间、扩大事故停电范围，进而导致地铁列车的停 运，造成重大的社会影响。为了便于分析，下面将主变电所或开闭所统称为主变电所，将牵 引/降压混合变电所和降压变电所统称为变电所。在10kV/35kV环网供电模式中，各变电所之间的距离比较短，当级联4个变电所时 的供电距离也只有5km左右，一旦系统发生故障，故障电流比较大，且各变电所通过的电流 基本相等，对保护配置及整定造成一定的困难。因此，联络供电线路现在通常设置光纤电流 差动保护作为主保护，设置电流保护作为后备保护。在电流保护的配置中，目前还存在的以 下问题问题1、当采用集中供电方式时，为满足保护的选择性要求，电流保护只能按时间 级差进行配合，当级联的变电所比较多时，电源处的电流保护动作时间定值可能达到2s以 上。这样，当靠近电源处的变电所馈线短路而馈线开关拒动时、变电所母线短路或联络线短 路而光纤纵差保护拒动时，电流保护的动作时间很长，无法快速切除故障，易引发供电设备 损坏、母线扭曲、开关爆炸事故，并对主变压器的短路冲击加剧，影响整个供电系统的稳定 运行。问题2、在某些主要采取分散供电方式的城市，电力供电部门给地铁供电系统允许 的电流保护动作时限很短，可能只有0. 5s，这样电流保护无法按时间级差进行配合，使电流 保护失去选择性，当上述故障发生时，将有多个变电所同时跳闸，导致扩大事故停电范围。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上电流保护方案中的缺陷，提出了一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，包括以下步骤步骤1 联络线断路器均配置电流保护装置，分别采集母线电压和线路电流；步骤2 相邻所之间铺设光纤通道，并与电流保护装置连接；步骤3 变电所同一母线上的进、出线保护装置各自送出一对闭锁接点，并作为另 一台保护装置的开入。步骤4 联络线断路器保护装置设置两段过电流保护，其中I段为指向线路的方向 过电流保护，II段为指向母线的方向过电流保护，均配置两个动作时限，第一时限为瞬时时 限，第二时限为固定时限t。当I段第一时限动作时，保护装置将启动继电器，并给出一对闭锁接点，送到同母 线的另一台保护装置作为开入；该装置收到闭锁信号后自动将自己的II段第二时限t抬升 At 至 t+A to当II段第一时限动作时，保护装置将通过光纤通道，传送出闭锁信号；光纤通道 对侧的保护装置收到闭锁信号后，自动将自己的I段第二时限t抬升A t至t+ A t。步骤5 通过以上步骤，当环网供电线路发生短路故障时，只有最靠近故障位置的 保护装置的过电流动作时限仍为t，而其上级各保护装置的过电流动作时限均为t+At，因 此只有最靠近故障位置的保护装置跳间，而其上级各保护装置在跳间后各自启动返回，不 会跳闸。通过以上分析，此方案只要合理地选择电流保护动作时限的t和At的数值，就可 以很好地解决问题1和问题2。另外，当支援供电时，潮流方向可能相反，上述方案的保护装 置也一样可以准确动作，并不需要临时调整保护装置的定值设置。本发明的有益效果是通过对10kV/35kV环网供电线路断路器保护功能的重构及 定值整定的重新配置，提供了一种简单、方便、适用性强的地铁10kV/35kV环网供电线路保 护方案。如果将该方案中电流保护装置与光纤电流纵差保护装置结合在一起，直接利用其 光纤通道传送闭锁信息，实际使用时则可以取消单独的电流保护装置和单独的光纤通道， 将大大节省建设投资，因此该技术方案具有广阔的应用前景。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方 式并不限制本发明要求保护的范围。
图1是地铁10kV/35kV环网供电线路保护时限配合图。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，该方法包括步骤联络线 断路器均配置电流保护装置，分别采集母线电压和线路电流；相邻所之间铺设光纤通道，并 与电流保护装置连接；变电所同一母线上的进、出线保护装置各自送出一对闭锁接点，并作 为另一台保护装置的开入。联络线断路器保护装置设置两段过电流保护，其中I段为指向 线路的方向过电流保护，II段为指向母线的方向过电流保护，均配置两个动作时限，第一时 限为瞬时时限，第二时限为固定时限t。当I段第一时限动作时，保护装置将启动继电器，并 给出一对闭锁接点，送到同母线的另一台保护装置作为开入；该装置收到闭锁信号后自动将自己的II段第二时限t抬升A t至t+ A t。当II段第一时限动作时，保护装置将通过光 纤通道，传送出闭锁信号；光纤通道对侧的保护装置收到闭锁信号后，自动将自己的I段第 二时限t抬升At至t+At。通过以上步骤，当环网供电线路发生短路故障时，只有最靠近 故障位置的保护装置的过电流动作时限仍为t，而其上级各保护装置的过电流动作时限均 为t+At，因此只有最靠近故障位置的保护装置跳闸，而其上级各保护装置在跳闸后各自启 动返回，不会跳闸。通过以上分析，此方案只要合理地选择电流保护动作时限的t和At的 数值，就可以很好地解决问题1和问题2。另外，当支援供电时，潮流方向可能相反，上述方 案的保护装置也一样可以准确动作，并不需要临时调整保护装置的定值设置。参照附图1所示，1DL 8DL为联络线断路器，9DL 11DL为牵引/降压变电所馈 线断路器。正常运行时由主变电所1供电，断路器7DL打开；当主变电所1解列时，合上断路 器7DL，由主变电所2支援供电。以正常运行方式为例，联络线断路器1DL 8DL均按上述 步骤配置电流保护装置，设置过电流保护I段、II段动作时限t和抬升时间A t均为0. 2s, 馈线断路器9DL 11DL保护装置过电流保护动作时限均为0s。当D4点母线短路时，断路器1DL 6DL的电流保护装置均能感受到短路电流，其 中断路器6DL的保护装置过电流保护II段(指向母线)瞬时动作段动作后通过光纤通道 向断路器5DL的保护装置传送闭锁信号，断路器5DL的保护装置收到闭锁信号后将其过电 流保护I段(指向线路)时限抬升至0. 4s ；断路器5DL的保护装置过电流保护I段(指向 线路)瞬时动作段动作后向断路器4DL的保护装置发出闭锁接点信号，断路器4DL的保护 装置收到闭锁接点信号后将其过电流保护II段(指向母线)时限抬升至0.4s。同理，断 路器1DL 3DL的保护装置过电流保护的动作时限将同时抬升至0. 4s，而断路器6DL的保 护装置过电流保护II段(指向母线)在故障过程中没有收到断路器7DL的保护装置(该 装置在D4点短路时不启动)发送的闭锁接点信号，其动作时限没有抬升，仍以0. 2s时限跳 闸。当断路器6DL跳闸后，断路器1DL 5DL的保护装置过电流保护将都将随故障电流消 失而自动返回不跳闸，这样保证了 D4点母线短路时各保护装置动作的选择性，同时动作时 间也比较短。当D6点联络线短路故障且电流纵差保护装置拒动时，断路器1DL 4DL的保护装 置过电流保护动作时限都将同时抬升到0. 4s，而断路器5DL的保护装置过电流保护动作时 限仍为0.2s，将跳闸。当D7点馈线短路故障且断路器10DL拒动时，断路器1DL 3DL的保护装置过电 流保护动作时限都将同时抬升到0. 4s，而断路器4DL的保护装置过电流保护动作时限仍为 0. 2s，将跳闸。由于联络线断路器过电流保护装置均配置了两段电流保护，并且保护的方向相 反，当主变电所1解列，合上断路器7DL，由主变电所2支援供电时，不需要调整各保护装置 的定值，各保护装置也能正确动作。通过上述对具体实施的分析可见，本方案中联络线路的电流保护整定工作简单， 使用方便，既保证了保护的选择性，也保证了保护的速动性。本方案适用性强，无论级联多 少个变电所都适用。如果将该方案中电流保护装置与光纤差动保护装置结合在一起，直接 利用差动保护的光纤通道传送闭锁信息，实际使用时则可以取消单独的电流保护装置和单 独的光纤通道，将大大节省建设投资，也方便了开关柜安装。
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以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换 或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
权利要求
一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1、联络线断路器均配置电流保护装置，分别采集母线电压和线路电流；步骤2、相邻所之间铺设光纤通道，并与电流保护装置连接；步骤3、变电所同一母线上的进、出线保护装置各自送出一对闭锁接点，并作为另一台保护装置的开入；步骤4、联络线断路器保护装置设置两段过电流保护，其中I段为指向线路的方向过电流保护，II段为指向母线的方向过电流保护，均配置两个动作时限，第一时限为瞬时时限，第二时限为固定时限t；步骤5通过以上步骤，当环网供电线路发生短路故障时，只有最靠近故障位置的保护装置的过电流动作时限仍为t，而其上级各保护装置的过电流动作时限均为t+Δt，因此只有最靠近故障位置的保护装置跳闸，而其上级各保护装置在跳闸后各自启动返回，不会跳闸。
2.根据权利要求1所述的新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，其特征在 于所述步骤4中，当I段第一时限动作时，保护装置将启动继电器，并给出一对闭锁接点，送到同母线的 另一台保护装置作为开入；该装置收到闭锁信号后自动将自己的II段第二时限t抬升A t 至 t+At。
3.根据权利要求1所述的新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，其特征在 于所述步骤4中，当II段第一时限动作时，保护装置将通过光纤通道，传送出闭锁信号；光纤通道对侧 的保护装置收到闭锁信号后，自动将自己的I段第二时限t抬升A t至t+ A t。
全文摘要
本发明公开了一种新型的地铁10kV/35kV环网供电线路保护的方法，通过对10kV/35kV环网供电线路断路器保护功能的重构及定值整定的重新配置，可以很好地解决集中供电方式时电流保护的动作时间过长的问题，分散供电方式时电流保护选择性问题，是一种简单、方便、适用性强的地铁10kV/35kV环网供电线路保护方案。
文档编号H02H7/28GK101854057SQ20101019806
公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者刘伟, 李鹏, 胡再超 申请人:南京国电南自轨道交通工程有限公司