北京地铁牵引供电系统设置
【摘要】本文根据北京地铁牵引供电系统的主要功能，分析了其一、二次系统设置及主要特点，由原系统存在的问题，引出牵引供电系统保护新模式——由微机控制式，井说明其可行性及优越性。
【关键字】地铁 牵引供电 一、二次系统保护模式
0引言
在地铁供电系统中，牵引供电系统由于直接给列车提供动力，占据着举足轻重的地位。该系统的好坏直接影响整个地铁供电系统质量的高低。如果该系统出现问题，小则影响某个变电站、几个供电区间的输送电，大则引起整个牵引供电系统的崩溃，给地铁列车的正常运营造成影响。继电保护负有保证电力系统安全、可靠工作、有效切除故障的重大使命。采用优质、可靠、灵敏、快速的继电保护系统，是广大电力工作者共同追求的目标。
1 地铁牵引供电一次系统设置
地铁牵引供电系统足直接为地铁列车提供动力的系统，为了保证地铁列车高速、安全、可靠、经济、节电地运行。目前北京地铁牵引供电的正常运行方式采用双机组双边供电方式，即每个牵引变电站两台机组带两台总闸并列向直流母线供电运行，直流母线下设四台分闸分别向南、北洞(东、西洞)三轨供电，两个相邻的牵引变电站同时向站间同一馈电区间供电。另设备用闸，以便代替故障的总或分闸运行，设母线短路柜刀闸，以便在整站停电维修时保证人员及设备安全。见下图。
图1 地铁变电站牵引供电系统主接线图
2 地铁牵引供电二次系统设置
地铁牵引供电二次系统即继电保护系统主要包括电量和开关量保护两类。电量保护是实现电量控制的保护。其利用电流、电压等电量的故障信号(模拟量)启动并动作跳闸的保护装置。一般在所有供电系统中都设有该种保护，因此电量保护的设置反映了保护系统共同性。在牵引供电系统中的电量保护主要是过流、速断、增量等种类的保护。目前采用一种引进的智能化微机保护装置，具有速断、增量、di／dt、平均电流等保护功能，可以较好满足北京地铁直流牵引供电系统电量保护方面的需要。开关量保护是指用于实现开关量控制的保护。它包括对逻辑关系及时序等关系的控制。随着供电系统设置的不同，其保护配置也存在差异，因此开关量保护的设置反映了保护系统特殊性。在牵引供电系统中设置的开关量保护主要是用于联锁、联跳、重合闸的保护。联锁保护用于实现高速开关与相应刀闸之间的安全联锁。避免带负荷拉刀闸；联跳保护主要用于双边供电的线路上发生故障时，流过近端变电站分闸开关先跳闸，并产生故障跳闸信号去使远端电站的相应分闸开关跳闸，从而彻底切断流向短路点的短路电流；设置自动重合闸保护主要考虑在供电系统中许多故障具有瞬时、自消除的特点，当切断故障线路后，短路点的绝缘强度重新恢复，此时若重新送电，就能恢复线路的正常工作，如果线路中的短路故障尚未消除，则保护装置会再次将供电线路切断。在大多数情况下，由保护动作切断的供电线路，经再次送电后可以恢复正常供电。因而在电力系统中广泛采用自动重合闸装置保护。
目前，地铁牵引供电二次系统采用电磁式(继电器控制式)及微机式(可编程控制式)两种模式进行保护，现比选如下表：
表1 继电器控制与可编程控制器的比较
可以说：以上两种模式各有特点，在plc出现以前，继电器硬接线电路是逻辑、顺序控制的惟一执行者，它结构简单、价格低廉、一直被广泛应用。但存在着接线复杂、故障点多、耗能高、占用空间大，而且后期运营中的维修、计表工作非常繁重。不同保护制式之间无法衔接等缺点。plc出现后在几乎所有方面都大大超过了继电器控制，plc采用的是计算机的基本构成部分，组成部件也广泛使用了计算机的构成元件。其逻辑关系是用程序实现，而不是实际电路。但它的结构和工作原理与计算机又有着很大差别：如采用电气隔离技术、输入和输出采用对映像寄存器、周期性刷新的方式、循环扫描和集中刷新的工作力式是它最突出的特点。该装置的采用可极大地简化故障率、二次线，减少占地空间、建设及运行费用。
3 结束语
国内上海、广州等地的地铁是采用的是一、二次系统全套引进国外设备的方式。其功能较配套、完善。北京地铁运行线路因历史原因，原牵引供电系统的继电保护方式比较落后，“消隐工程”从国外引进电量智能化微机保护装置，具有速断、增量、di/dt、平均电流等保护功能，可以较好满足北京地铁直流牵引供电系统电量保护方面的需要，开关量保护直接体现了系统的特殊性，其与本系统的电压等级，接线方式，运行力式直接相关。目前市场上还没有成型的开关量微机保护装置。北京地铁根据这一客观情况，组织技术骨干研究开发了开关量微机保护装置，将开关量保护方面的难点--联锁、联跳和重合闸用plc以程序指令的方式实现，解决了多年来采用传统保护方式所带来的故障率高、维护工作量、不同保护制式之间无法衔接等问题。填补了利用微机技术实现开关量保护的空白。并在新、旧线部分变电站进行了成功地推广应用。由此可以看出，在地铁供电系统领域充分利用可编程控制器技术是完全可行的。采用微机保护模式后，将北京地铁旧线改造探索一条新路，为新线建设提供一种智能化、小型化、低功耗和少维护的全新保护装置。
参考文献
【1】朱善君 可编程控制系统北京：清华大学出版社，1993
【2】易传禄 可编程控制应用指南上海：上海科学普及出版社，1994