数字电流保护在地铁中的应用
数字通讯过电流保护在地铁35kV环网供电系统中的应用
数字通讯过电流保护在地铁35kV环网供电系统中的应用【摘要】针对地铁35kV中压环网，本文介绍数字通讯过电流保护在地铁35kV环网大供电分区方式中的优势，详细阐述其保护原理，并通过现场试验验证其可行性。
【关键词】35kV大供电分区；数字通讯过电流保护1 前言目前国内地铁35kV中压环网供电系统接线方式有大供电分区和小供电分区两种供电方式，大供电分区方式中一般情况下分区数量为主变电所站数量的两倍，两个主变电站之间的可通过环网开关直接联通。
小供电分区方式中一般以四五个站为一个供电分区，直接从主变电站取电。
为了减少主变电站馈出断路器数量和节省环网电缆投资，广州地铁六号线35kV中压环网供电系统即采用大环网分区的供电方式，但是大环网分区存在环网电缆故障情况下对下级车站变电所供电影响范围大及进出线过电流保护梯级设置困难等问题。
六号线35kV中压供电系统中首次采用了GE数字通讯过电流保护，该保护系统有效解决了原有线路环网进（出）线开关过电流保护设置不合理等问题。
2 原有线路环网过电流保护设置的缺陷原有线路环网进出线继保装置不具备相互间数字通讯功能，只设置线路差动保护和过流保护，其中过流整定值从主变电所向下逐级梯级递减设置。
上级110kV主变电所的过流延时整定为了配合供电局电网大系统，保护整定只能设为1.2s，这样35kV环网供电开关过流延时整定只能设置为0.9s和0.6s两种延时，造成一个环网供电区中有一半环网开关延时整定值一样，当下级故障时可能存在多站环网开关同时跳闸风险。
以五号线35kV环网保护整定为例，如果下级故障超过文冲站保护定值且不在线路差动保护范围之内的话（如下级开关柜或者母线故障），将可能造车文冲～大沙地5个开关同时跳闸，见图1。
图1 五号线鱼珠至文冲供电分区示意图3 数字通讯过电流保护原理广州地铁六号线35kV环网局部供电图如图2所示。
图2 六号线35kV环网电分区局部示意图在该35kV环网供电系统中设置的GE数字通讯过电流保护主要由35kV环网进（出）线开关的过流选跳保护、母线主保护、数字后备电流保护及数字馈线失灵保护组成，各种保护的逻辑原理如下分析。
城市轨道交通供电系统数字通信电流保护技术的展望
城市轨道交通供电系统数字通信电流保护技术的展望城市轨道交通供电系统数字通信电流保护技术的展望一、概述国内城市轨道交通供电系统发展至今，其中压环网的保护配置先后经历过几次较大的变化。
（一）过电流保护在上世纪六七十年代以过电流保护作为中压环网的主保护，由于线路距离较短，短路电流不好区分，只能通过时间级差配合实现选择性。
因外电源允许的保护动作延时较短，级差配合难以实现，选择性较差。
实际运行中曾多次出现不同级同时跳闸的情况，导致大面积停电事故。
（二）导引线纵差+过电流保护上世纪九十年代初期采用了“导引线纵差保护+过电流保护”的环网保护配置方案，提高了电缆故障时的保护选择性。
（三）光纤纵差+过电流保护上世纪九十年代末期开始以光纤作为纵差保护的通信传输介质，形成了如今应用广泛的“光纤纵差保护+过电流保护”方案。
然而“光纤纵差保护+过电流保护”的保护配置方案，仍然存在着中压开关柜故障时保护速动性差、主变电所支援供电时选择性不足的缺点。
（四）数字通信电流保护近些年随着IEC61850通信规约的引入，城市轨道交通数字通信电流保护的网络化、智能化进一步提高，信息共享范围、通信速率、通信可靠性等方面的性能也得到进一步加强，出现了利用光纤实现所间保护装置之间的直接通信和软件逻辑进行判断的“数字通信电流保护”，以改进中压环网保护的选择性和速动性。
环网 进线柜 保护 整流变■保护■ 动力变： 保护二、IEC61850的数字通信电流保护IEC61850系列标准的全称是“电力公用事业自动化的通信网络和系统”，是由国际电工委员会第57技术委员会从1995年开始制订的。
IEC61850规约最大的一个亮点是提供了智能装置间的通信规约GOOSEoGOOSE 服务是以高速P2P 通信为基础的，它替代了传统的智能装置之间硬接线的通信方式,为逻辑节点间的通信提供了快速且高效可靠的方法。
目前，正在研究并已挂网试运行的中压交流保护深化方案正是建立在GOOSE 通信技术基础上的最新保护方案。
地铁牵引供电系统直流馈线保护技术探讨
地铁牵引供电系统直流馈线保护技术探讨随着城市化进程的加快和人口密集度的提高，地铁作为城市交通的重要组成部分，扮演着越来越重要的角色。
地铁的牵引供电系统是地铁运行的重要组成部分，它的稳定运行对地铁线路的安全运营至关重要。
在牵引供电系统中，直流馈线的保护技术一直是一个备受关注的问题。
本文将探讨地铁牵引供电系统直流馈线保护技术的现状和发展趋势。
一、直流馈线保护技术的重要性地铁牵引供电系统是地铁列车运行的动力来源，其中的直流馈线承担着将直流电能从变电所输送到地铁车辆的重要任务。
直流馈线的保护技术是保障地铁牵引供电系统正常运行的核心所在。
一旦直流馈线出现故障，不仅会影响地铁列车的正常运行，还有可能对乘客的安全造成威胁。
加强直流馈线的保护技术研究和应用具有极其重要的意义。
目前，地铁牵引供电系统的直流馈线保护技术主要包括过流保护、短路保护、接地保护等。
过流保护是直流馈线保护技术中最为基础的一环。
当直流馈线中的电流超出额定值时，过流保护装置将自动切断电路，以保护线路设备的安全运行。
短路保护则是针对直流馈线出现短路故障的情况而设计的保护技术，它可以快速检测并切除故障部分，防止故障扩大。
接地保护则是为了防止直流馈线出现接地故障而设计的保护技术，通过检测接地电流的变化情况，及时切断故障部分，保障线路设备的安全运行。
当前直流馈线保护技术在应对复杂多变的实际运行情况下存在一些不足。
一方面是保护动作速度不够快，无法满足地铁列车高速行驶时的需求；另一方面是对故障类型的识别能力有限，难以准确判断故障地点和故障原因。
提高直流馈线保护技术的灵敏度和准确性，成为当前急需解决的问题。
随着科学技术的不断进步，地铁牵引供电系统直流馈线保护技术也在不断向着智能化、高效化和可靠化的方向发展。
在智能化方面，借助人工智能技术，可以实现对直流馈线运行状态的实时监测和故障诊断，提高对故障的快速定位和处理能力。
在高效化方面，采用先进的电力电子技术和数字信号处理技术，可以实现直流馈线保护设备的快速动作和精确控制，提高保护装置应对复杂故障的能力。
石家庄地铁直流牵引供电系统继电保护
石家庄地铁直流牵引供电系统继电保护摘要随着城市轨道交通的不断发展，地铁牵引供电系统的安全稳定运行越来越受到关注。
直流牵引供电系统是地铁提供动力的核心部件，其电路中采用了大量的继电保护装置，以保障系统运行的可靠性和安全性。
本文基于石家庄地铁1号线牵引供电系统，从继电保护的原理、保护装置和应用实例三个方面，对直流牵引供电系统的继电保护进行了系统的介绍和分析。
一、继电保护原理1.1 继电保护概述继电保护是指利用电气参数（电流、电压、功率、频率等）或的变化来检测元件或设备的状态，从而实现对电气设备实现及时准确地保护的一种电气保护方式。
其基本原理是将电气故障或障碍通过检测等手段转化为电信号信息，并通过继电器、触发器等元件间接控制开关进行自动或手动保护。
继电保护可分为定值保护和差动保护两大类：1、定值保护：指固定阈值保护，按照故障电流的阈值进行判断，当电路中出现的电流大于设定值时，继电器将动作切断故障电路，以实现保护的目的。
2、差动保护：指通过比较不同设备电流之间的差值，来实现保护。
其原理是将各设备的电流进行量比，取得其差值并判断，当差值超过一定范围时，继电器会动作，从而实现保护的目的。
石家庄市地铁1号线为地铁系统的首条线路，全线共设站22个，设计时速为80 km/h，目前已建成并具备运营条件。
直流牵引供电系统是地铁系统中的核心设备之一，其主要作用是通过供电线路向列车提供动力，使列车发动机能够启动，实现列车的正常运行。
石家庄市地铁1号线直流牵引供电系统供电电压为750V，总功率为28.8MW。
1、过流保护：当牵引系统中的电流超过设定值时，过流保护装置将触发电路开关，切断电路，以避免设备损坏或人身伤害。
4、温度保护：对于涉及到电器元件的电路，温度保护装置可对其进行监控，当温度超过设定值时，保护装置将触发电路开关，停止供电。
2.3 应用实例——过流保护过流保护是石家庄地铁牵引供电系统中最基本、最常用的继电保护装置之一。
数字通讯过电流保护在城市轨道交通中压环网供电系统中保护原理的研究
数字通讯过电流保护在城市轨道交通中压环网供电系统中保护原理的研究摘要：过电流保护作为城市轨道交通中压环网供电系统的后备保护，存在级差难以配合的问题，导致保护无选择性。
为解决这一问题，提出一种改进方案，即数字通讯过电流保护。
该方案对中压环网各进出线开关均配置数字通讯过电流保护装置，该装置具备通讯功能和可编程的逻辑处理功能，相邻装置间通过数据通道对相应信息进行传输和比较，从而对故障信息进行判断。
通过对环网不同位置发生的故障进行分析，对方案原理及实现方法进行详细介绍，证明该方案能够准确判断故障范围，并动态调整保护装置的动作时限，能够解决过电流保护的级差配合问题，保证过电流保护的选择性和速动性。
关键词：城市轨道交通；中压环网；后备保护；数字通讯过电流保护；电流选跳1传统保护配置不足之处城市轨道交通中压环网供电系统一般采用集中式供电，一座主变电所供电数个供电分区，一个供电分区设置5-7座变电所，一般按照3-4个供电分区配置。
一条线路一般为两座主变电所，两座主变电所相邻的两个供电分区通过联络开关互为备用。
由于一个供电分区设置多座变电所，变电所之间是双环串联关系，主变电所中压出线端与车站变电所形成梯级供电方式，因此过电流保护需进行时限的级差配合。
主变电所中压出线端过电流保护时限一般限定在1.2S，车站变电所的过电流保护时限一般设定在0.4S，当故障发生，若光纤差动主保护拒动时，距离电源点越近，短路电流越大，过电流保护为保证系统选择性，其保护动作时限反而越长，无法保证系统速动性的要求。
为了减少故障损失，系统只能舍弃部分区段的过流保护选择性，相应保护出口切除故障，将造成同一动作时间的环网开关同时跳闸，尤其是在上述主变电所之间相互支援供电时，造成的停电范围更大。
图1中压环网供电系统图2数字通讯过电流保护装置配置数字通讯过电流保护实际上就是解决过电流保护的选择性和时限性之间矛盾的问题。
它是在电流保护基础上，通过装置之间的信息传递、比较和逻辑编程判断故障区段，不需时间配合，实现有选择性快速跳闸的一种新型速动保护。
地铁直流1500v牵引供电系统馈线保护方法及应用实践分析
地铁直流1500v牵引供电系统馈线保护方法及应用实践分析摘要：现阶段，我国地铁供电系统中的保护措施能够准确、迅速的对短路故障进行切除。
但是正常运行电流与小电流故障依旧不易辨别，进而影响保护动作的正确性。
如此就需加大此种情况的研究力度，使其能够被保护装置准确的辨识，进而提升直流馈线保护的能力。
关键词：地铁；直流牵引供电系统；馈线保护方法1地铁直流保护系统的设计重点1500V直流开关选用SECHERON HSCB UR40-82s直流快速断路器，开关设置在小车上便于维护。
1500V直流开关主要由上部连接、下部连接、驱动装置、合闸机构、分闸机构、大电流脱扣保护装置、灭弧装置以及分合闸位置辅助触点组成。
其中驱动装置和大电流脱扣保护装置是1500V直流开关的核心部分。
通常情况下，通过直流开关设备实现直流牵引供电系统的保护。
系统中，根据功能状况的不同直流电路分为整流器回路断路器及馈线回路断路器两种类型。
通常情况下，整流器侧直流输出的保护以及控制是通过整流器回路断路器实现的，能够在第一时间切断整流器的故障，避免直流输出;对馈线侧牵引供电控制及保护通常使用直流馈线回路断路器，其可以在直流电缆及变电所接触网产生故障时第一时间将故障切除。
直流保护系统的设计重点有以下几点:一是，对一些特殊形势下的保护进行分析，例如屏蔽门与接触网短路故障、架空接地线与接触网短路、隧道电缆支架与接触网短路等等;二是，地铁正常运行时，要对直流保护误跳闸的情况进行有效的防治，避免其影响冲击电流及启动电压及电流，以此保证地铁能够安全平稳的运行，三是，对各类保护进行优化整合，以此提升直流系统短路时切除的时效性。
2保护配置的原则直流牵引系统保护配置原则对于不同的地铁牵引供电系统，直流牵引系统的保护配置可能不相同，但是保护的作用是相同的。
只要能够满足保护要求，保证系统安全可靠地供电，系统应尽量少配置一些保护，因为保护装置配置得太多，一方面增大了系统投资，另一方面会增加保护配合的难度。
试论地铁750V直流控制与保护系统
试论地铁750V直流控制与保护系统摘要：地铁直流牵引供电系统的核心是直流控制与保护系统，在直流供电系统发生线路或设备故障后，触发直流控制系统的保护功能，完成联跳、闭锁、重合闸等的控制动作，同时借助线路测试，保护系统的监测与保护功能，进行直流牵引供电系统故障的及时处置，以保护直流供电系统的运行安全。
本文针对地铁750V直流控制与保护系统，进行其运行方式、直流控制功能、系统保护功能与结构，以及电压保护、电流保护等的论述，明确了地铁750V直流牵引供电系统的直流控制及保护的原理、方式方法。
关键词：地铁直流控制；直流保护系统；牵引供电系统地铁750V直流控制与保护系统保证了地铁运营的安全，是地铁直流牵引供电系统的核心所在。
但直流控制与保护系统在实际的运行过程中，受到自身或是地铁运行环境的影响，在直流供电系统发生短路、设备故障后，控制或是保护系统反应不灵敏，系统的控制速动性不够，影响到保护的效果。
因此，通过直流控制与保护系统的深入分析研究，探寻其控制功能原理与保护方式方法，以进一步的优化地铁750V直流控制与保护系统，确保地铁直流牵引供电系统的安全可靠运行。
1.地铁750V直流控制与保护系统运行方式DC750V是我国地铁接触轨比较常用的供电电压等级，在地铁750V直流牵引供电系统正常运行的状态下，两套整流机组并联运行，以双边供电的形式为地铁接触轨持续供应电源。
如果是地铁运营近期，当其中一套整流机组出现运行异常，则另一套整流机组可维持供电，但如果是运营远期，则运行正常的机组也会停止运行。
在正线变电所解列的情况下，故障点的接触轨越区隔离开关关闭，与故障点相邻的两个变电所接替其运行，负责故障变电所供电范围的电源供应，实现大双边越区供电；在线路端头变电所解列的情况下，相邻变电所借助接触轨越区隔离开关实现单边供电，典型牵引变电所一次接线方式如图1所示。
采用该接线方式的750V直流牵引供电系统，在两套整流机组其中一套发生故障时，通过直流控制与保护系统进行越区供电的调整。
浅析广州地铁二号线直流系统di／dt和△I保护
浅析广州地铁二号线直流系统di／dt和△I保护文章分析了广州地铁二号线直流系统电流上升率di/dt和电流增量△I保护原理和动作过程，给出了保护整定原则以及广州地铁二号线1500V直流断路器的整定参数。
标签：直流系统；di/dt；△I；保护原理；整定原则；参数引言地铁直流牵引系统包括大电流脱扣保护、Imax速断保护、di/dt保护、I保护、过流保护、热过负荷保护、双边联跳等多种保护，其中di/dt保护和△I保护尤为典型。
由于di/dt和△I保护能够在地铁直流系统出现短路的初级阶段迅速检查出故障，并达到有效切除故障的目的，从而保障了直流牵引系统设备的安全。
文章主要针对这两种保护的原理和整定原则进行了分析和探讨。
1 保护原理在上文提到的两种保护中，di/dt主要保护中远距离的非金属性短路引起的故障，△I则主要保护中近距离的非金属性短路引起的故障，其原理和动作过程如下。
1.1 di/dt电流上升率保护主要针对电流上升率进行保护，如果电流上升率超出了保护装置设定的电流上升率则会促使di/dt保护启动，并开始计算延时。
如果达到设定的延时，在此过程中电流上升率一直超出保护设定值，保护就会出口动作；但是，在尚未到达整定延时前的某个时刻，电流上升率小于保护设定值，这样di/dt保护就会返回，当达到设定的电流上升率时又重新计时。
图1 di/dt保护典型动作特性di/dt保护的两种动作状态通过图1展现出来，这里用状态（1）和（2）表示：图中a点电流上升率超出了保护整定值后保护启动，并开始计时。
针对状态（1）中的b点，其与a点的时间差到达保护整定的延时，在此过程中电流上升率一直超出保护设定值，保护就会出口动作。
针对状态（2），c点是尚未到达整定延时前的某个时刻，此时电流上升率小于保护设定值，这样di/dt保护就会返回，当达到设定的电流上升率时又重新开始计时。
1.2 △I电流增量保护△I保护随着di/dt保护进入启动状态的同时也开始计算延时，保护单元也会随着△I保护在启动时的电流值作为初始值对电流的增量进行准确的计算。
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数字电流保护在地铁中的应用
发表时间：2015-12-03T15:21:48.190Z 来源：《基层建设》2015年17期供稿作者：岳宏波[导读] 南京地铁运营有限责任公司随着我国地铁建设规模的不断提升，我国城市地铁原有35kV保护方案所具有的局限性也越来越明显.
南京地铁运营有限责任公司 210000 摘要：近年来，我国的地铁建设得到了较大程度的发展。
而在这种硬件快速发展的情况下，我国原有地铁供电保护方案相对来说则存在着一定的不足，并对实际地铁运行产生了一定的影响。
在本文中，将就数字电流保护在地铁中的应用进行一定的研究与分析。
关键词：数字电流保护；地铁；应用1引言
随着我国地铁建设规模的不断提升，我国城市地铁原有35kV保护方案所具有的局限性也越来越明显，在现今地铁运行中的很多情况下都得不到良好的应用，并因此对地铁运行产生了一定的影响。
在此情况下，数字电流保护技术出现在了人们的视野中，其在通信网络、硬件设计以及保护逻辑方面都根据地铁实际运行要求进行了一定的更改与优化，对于地铁运行的安全性具有着较大的安全意义。
2保护组网技术
目前，变电站技术已经在我国现今的电力系统中得到了较多的运用，并因其所具有的可靠性以及先进性而获得了较好的运用效果。
其中，面向通用对象的变电站事件（简称GOOSE）则为电站过程层中的一类通信技术，能够对对电站跳闸信号以及间隔闭锁信号进行传递与实现，对于原有的物理接线具有着较好的替代意义。
在信号的断链检测方面，其是以重发为基础，当事件发生之后，该报文则进入到了一个频率较快的重发阶段，并在重发过程中其频率逐渐增大，直到进入到一个相对稳态的重发周期。
如果系统装置在2倍重发时间内还没有收到该类型报文，则会判断GOOSE网出现了断链现象。
而正是由于其所具有的这种较强自检能力，则使其在我国地铁电流保护中具有了较为积极的运用意义。
在我国地铁行业中，对于该类技术还没有形成较为广泛的运用，也没有在行业内部形成一套较为统一的应用标准。
根据我国《智能变电站继电保护技术规范》要求，GOOSE以及站控层网络应当以独立的方式进行配置，虽然我国目前地铁供电系统为35kV，但是其依然具有较高的可靠要求，对此，就需要我们在对数字电流保护系统进行设置时应当根据110kV标准对其进行设置。
具体结构如下所示：
图1 GOOSE组网方案在该系统中，GOOSE网络同地铁监控系统以及数据采集系统相互独立，并以100M/S冗余双网拓扑结构进行设置。
在每一个地铁电站中，都对2台GOOSE交换机进行了设置，并通过跨站级联的方式实现GOOSE网络在变电所中的良好贯通。
而在每一台保护装置中，都单独提供了相对独立的两个接口接入到网络之中，在以GOOSE为机制的基础上对分区内连闭锁信息的传递进行了良好的实现。
3电流保护逻辑
对于数字电流保护逻辑来说，其主要由跳闸逻辑以及信号逻辑这两部分组成。
通过两者之间的结合，该电流保护则能够对地铁电力系统的环网电缆以及母线电缆提供准确、具有选择性的快速化保护。
在该系统中，当断路器处于合闸情况时，如果故障相电流大于闭锁定值，在经过一定延时之后，装置则会通过GOOSE的应用对故障相闭锁信号进行传输，并使其根据1.2倍最大负荷电流整定。
而如果数字电流保护定值小于故障相电流，且在定值时间内在对GOOSE信号进行传输的同时也接到了左右两侧装置所发送的故障闭锁信号，系统则判断出现了区外故障；反之则会判定其出现了区内故障，并实现跳闸操作。
为了能够更好的说明该保护实现方式，我们特举出一个简单的例子，具体配置情况如上图所示：当图中K1出现故障之后，6DL所具有的故障电流则会超出电流保护定值，此时电流保护装置自动启动。
而6DL左侧的2DL所具有的电流也将大于电流闭锁定值，并会通过GOOSE网络再次向6DL传输闭锁信号。
当其接收到闭锁信号之后，系统则可以初步判定发生故障的位置不在2DL以及6DL之间。
由于地铁是单电源供电方式，当K1发生故障时，6DL右侧相邻的7DL，l0DL和13DL电流均为极小值，因此6DL不会接收到由它们任意一个发送的右侧GOOSE闭锁信号。
根据图1所示的逻辑，6DL保护装置判定K1点故障在其右侧保护区内，从而经过整定延时保护快速动作切除故障。
环网K2点故障为2DL右侧区内故障。
左侧相邻断路器为1DL，5DL，11DL，右侧相邻断路器为6DL。
其所具有的具体保护动作逻辑与K1点故障时6DL的逻辑相同。
图2 地铁供电系统故障
4 硬件系统研制
4.1 双核架构
在我国目前的地铁电力保护系统中，所使用的较多为单处理器架构，其所具有的通信功能以及保护功能都是由单核处理器进行实现。
对于这种单核架构来说，其在运行过程中具有着较为不稳定的特点，如果受到外界干扰，就会使保护效果受到较大的干扰。
为了能够对该种问题进行较好的解决，双核处理器则成为了一种非常好的选择。
在该种双核保护架构中，由独立数字处理器对保护功能进行实现，而系统的其他功能如液晶显示、对时以及通信等功能则由另外一个独立的中央处理器实现。
对于数字信号处理器来说，其由所具有的超流水线以及哈佛结构能够较好的完成保护算法、保护采样以及驱动跳闸继电器功能的实现。
同时，由于其为内部集成电路总线的双核架构，即使中央处理器在运行的过程中出现问题停止工作，也不会对信号处理器的保护功能产生影响。
4.2 双AD冗余采样
目前，我国地铁交流保护装置一般都安在全封闭组合电器开关柜内，由于其体积较小，就会使断路器同保护装置间所具有的距离较近，为了能够保证相关设备在实际运行的过程中不会出现互相干扰的情况，就需要地铁保护装置能够具有较强的抗电磁干扰能力。
为了能够对该种需求进行实现、避免设备在运行的过程中出现误动现象，该电流保护则对双AD冗余采样技术进行了应用。
其中，每一路交流信号都通过两路AD转换器以及2路低通滤波电路实现采样，能够对回路采样结果以及保护元件偏差进行计算，如果经过计算发现超出偏差预定值，则会立刻采取闭锁操作之后发出告警信息，以此有效提升了回路的抗干扰能力。
5 结束语
在上文中，我们对数字电流保护在地铁中的应用进行了一定的研究与分析，能够有效的提升系统可靠性，具有较强的应用意义。
参考文献：
[1]刘宝轩，陈唐龙，于龙，蒲文旭.地铁弓网燃弧能量检测与牵引电流扰动分析[J].铁道学报.2015（03）：77-79.
[2]付亚娥，李玉梅，张彦林，张伟先.超级电容用于地铁应急牵引的研究[J].电力机车与城轨车辆.2015（02）：145-148.。