地鐵供電繼電保護網絡化技術研究

　　摘要：我國軌道交通發展至今，一般采用的都是過流保護以及零序保護等裝置，獨聯狀態下繼電保護裝置之間難以實現有效通信，軌道交通供電系統的穩定性也遭到破壞，在一定程度上也阻礙了軌道交通的發展。因此，繼電保護網絡化十分必要，有關部門和工作人員要加以重視，提高相關科學技術。基于此，本文主要探討了地鐵繼電保護網絡化技術。

　　關鍵詞：地鐵;繼電保護;網絡化

　　1 導言

　　目前，在社會經濟不斷進步和發展的前提下，軌道交通的也獲得了巨大的發展機會。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，例如：高壓側“差動、速動和過流以及零序”保護等等，導致繼電保護裝置之間無法實現信息之間的交流和共享，這嚴重的阻礙了軌道交通的發展。

　　作者：李 寧

　　2 地鐵供電系統和繼電保護網絡化的相關概念

　　2.1 軌道交通簡述

　　軌道交通是車輛在固定導軌上運行的交通系統。交通系統中最具代表意義的主要是鐵路系統，即軌道運輸系統，由傳統列車和標準鐵路所構成。軌道交通有其先天的優勢，例如：裝載量大、速度快、頻次高的優點，然而軌道交通運輸也有技術要求高，而且其建設和維護成本也很高等特點。城市內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，以及兩種系統同時存在同時使用，即同一線路中同時存在兩個供電系統。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

　　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，已經成為各城市的重要交通工具。另外，我國地鐵的發展在全世界都處于領先的地位，被許多國家借鑒和效仿，給其他國家提供了眾多技術和理論支持。地鐵作為軌道交通，所需要的技術含量較高，同時建設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供應，由于供電系統的復雜性，必須對其進行繼電保護，保證各個供電系統正常運行，并能夠及時處理各系統可能出現的問題。

　　其中，電線短路是地鐵供電系統出現頻率最高的故障，一旦出現，電流可能會突然增大，一些元件開始發熱，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，進而影響整個供電系統的運行，造成的危害極大。一般情況下，供電系統產生故障所持續的時間不長，只要平時進行有效的維護，或者在剛發生故障時就對其進行快速處理，都不會對供電系統造成太大的危害。而設置必要的繼電保護裝置對供電系統有很重要的保護作用。

　　2.3 繼電保護網絡系統構成

　　2.3.1繼電保護網絡系統架構

　　作為電力調度，要確保供電設備運行及供電方式調整的穩定性，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定性，而且可以降低供電系統事故發生頻率。從現有網絡架構的角度看，中繼保護信息網絡系統從上到下來看，整個網絡保護系統可分為網省級、省市級和市級主干網絡三級主站保護和變電站保護系統。

　　第一，變電站系統中的微機保護裝置，如線路保護，斷路器保護和變壓器保護，通過變電站保護網絡連接到主站保護控制系統，并向被監控設備發送實時控制;第二，保護管理機器通過網絡命令執行各種保護功能，將變電站信息實時傳輸到主站網絡增強保護，并連接到其他變電站。變電站保護系統的結構可分為三個層次：主站系統(即變電站保護系統)，變電站系統和保護裝置。保護裝置的功能是就地整定并執行保護動作。

　　變電站系統位于調度轄區內各級的變電站內，主要功能是收集、控制和傳輸有關站點智能設備操作和配置的信息。根據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的狀態，實現變電站整定，并將信息實時發送到主站。主站系統位于調度側，主要負責其管轄范圍內的變電站的持續維護。根據所有變電站的上傳信息，判定系統的當前狀態，實現集中保護設置，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，并在其管轄范圍內為變電站提供服務。

　　2.3.2繼電保護網絡系統網絡連接方式

　　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用光纖。電力通信網絡廣泛使用具有同步數字系列(SDH)的光纖自愈環網絡，通常是指使用分插復用器(Add Drop Multiplexer)形成環網以恢復其自身性能的保護方法。復用段的雙纖雙向交換環和復用段的四纖雙向交換環更適合用于繼電保護。

　　例如，某地供電局網絡通信的情況主要是實現主網與622Mbps骨干光纖網絡的連接;變電站220千伏，110千伏(中央控制中心)和主站、變電站通過區域光纖通信網絡接受2Mbps數據鏈路連接，形成基于光纖+SDH+IP(互聯網協議)的時間表數據網絡。關于中繼保護失敗的信息系統信息通過網絡接口2M/10M傳輸和發送。大多數制造商現在可以使用帶寬為2M的接口生產用于繼電保護的設備，而新的變電站和發電站通常使用2M帶寬接口，并具有2M接口的繼電保護設備。帶寬為100Mbps的高速以太網可用于上游主站之間的通信，國際標準網絡通信協議用于為系統提供高速網絡連接。特別地，變電站的內部網絡可以用于形成用于站內通信的骨干網絡，以便實現不同設備之間的信息交換。

　　3 地鐵供電繼電保護網絡化技術的應用

　　3.1 IEC61850技術標準

　　IEC61850通信技術標準作為全球通用標準，是實現電網自動化的重要內容。在此基礎上，為電力系統創建了自動化信息交流模型，具體應用：通過對象模型和自組織設備使一些標準化語法適應自動化功能。同時為確保智能設備運行不受阻礙，其功能也要獨立于實際的網絡協議外。通過一次設備和二次設備模型，應用于全球標準中，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應用于網絡連接中，進而有效進行存檔和切換等功能。

　　3.2 GOOSE網絡技術

　　GOOSE技術對于供電系統保護技術具有重要作用，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備之間的信息交換。與傳統的接線方式相比較，該網絡技術在開關位置以及各線路段提供了及時的信息交流。在一定的技術檢驗下發現為保證供電系統繼電保護的時間要求，技術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，有可能會造成網絡癱瘓。但這種情況并不是無法解決的，可以通過虛擬局域網來快速生成數據，在短時間內完成送出和接收步驟。

　　3.3 變電站信息分層結構

　　變電站信息分層結構包含過程層與間隔層之間的信息交流、間隔層內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網絡化已有明顯發展，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的標準要求各不相同，各保護裝置之間連接還不夠完善，無法最大限度發揮其保護作用。因此必須拓展GOOSE網絡技術，采取動態交換數據進行有效保護，進而促進繼電保護系統網絡化的進程。

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　　4 結束語

　　總之，由于科學技術的不斷發展和完善，網絡技術在繼電保護中的應用越來越受到重視。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度對供電設備管理的穩定性和可靠性。

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