地铁牵引供电DC1500V系统双边联跳原理探讨

发布时间：2022-10-05 10:07 热度：

　　摘 要 深圳地铁3号线DC1500V直流系统双边联跳回路采用硬接线单一通道实现框架泄露保护、大电流脱扣保护、抬升率保护、过流保护及紧急停电按钮等的联跳发送和接收双向通道功能。下面将对它的原理、调试方法、存在的缺点以及改进方法作进一步的分析。

　　关键词 地铁牵引供电 双边联跳 联跳发送 联跳接收

　　Abstract: Shenzhen Metro Line 3 DC1500V DC bilateral tripping circuit hard-wired single-channel framework leak protection, high current trip protection, tripping of the uplift rate of protection, over current protection and emergency power outage button, etc. to send and receive the bi-directional channels function. See below for how it works, and debugging methods, shortcomings, as well as improved methods for further analysis.

　　Key words: subway traction power supply; bilateral tripping; tripping sent; tripping receiver

　　中图分类号 : U231+.2文献标识码： A 文章编号：

　　1 前言

　　在我国，地铁是城市公共交通的重点发展方向，设备国产化巳是发展的主要原则，在一些关键的设备，性能较好的国产设备与国外设备相同配合，也有较好的成效。深圳地铁3号线采用DC1500V直流牵引系统，牵引变电所直流系统开关设备采用上海成套厂的产品，这部分设备主要包括GE系列快速断路器、DCP106(116)综合自动化保护装置、负极柜、正极柜、馈线柜，除了这些以外每个牵引变电所还有一套双边联跳装置。其保护功能和其它直流供电系统基本相同，但其联跳保护回路，具有其独特的一面，也存在一定的缺点。本文通过深入研究，分析国外设备和国产设备融合后的直流保护系统的原理，完善其功能，并通过不断的探究，在地铁运营和维护中，能及时准确的排除故障，从而确保设备安全和运营安全。

　　2 联跳回路原理

　　2.1 馈线断路器原理说明

　　馈线断路器的操作除紧急分闸和大电流保护脱扣(静态脱扣)直接通过断路器本体控制回路实现分闸外，其它对断路器进行的操作均通过DCP106保护装置输入指令和装置经过逻辑判断输出分合闸指令实现的。紧急分闸和大电流保护脱扣均向本体DCP106保护装置发送跳闸信号后，再将信号发送到后台监控系统。

　　作用于变电所直流馈线断路器跳闸的保护配置主要有：大电流脱扣保护(KS)、瞬时过流保护(IOP)、延时过流保护(OCP)、上升率保护(ROR)、框架泄露保护(FL)、EPB应急系统。

　　其中，大电流脱扣保护、瞬时过流保护、延时过流保护、上升率保护和电压型框架泄露保护向临站发送联跳信号，但不闭锁对侧断路器。电流型框架泄露保护向临站发送联跳信号并闭锁对侧断路器。而且，框架泄露保护联跳两台DC1500V进线柜和两台AC35KV整流变压器中压柜。

　　2.2 不闭锁临站断路器联跳

　　2.2.1 联跳信号发送

　　所用图纸的继电器编号说明：1K27、1K70和1K16及1F16继电器对应211断路器的联跳回路;2K27、2K70和2K16及2F16继电器对应212断路器的联跳回路，以此类推。

　　当变电所的保护装置发出电压型框架泄露保护动作时，DCP116保护装置X1:36端子和X1：37端子导通，K20继电器动作(图1)，其接点闭合，馈线所有断路器的DCP106保护装置的X2:10端子接收到24V高电平(图2)，启动馈线断路器不带测分闸，K02断电器得电吸合(图3)，断路器跳闸并被闭锁，同时X1:23端子输出高电平给K05继电器，向临站所有相应的断路器发出联跳信号;当装置发出除框架泄露保护外的保护动作时，DCP106保护装置直接发出24V高电平给继电器K02吸合(图3)或K50(图2)动作，使本体断路器跳闸，同时X1:23端子输出高电平给K05继电器(图5)，使临近变电所对应断路器分闸。

　　K05或K50继电器受电后，其接点闭合，启动K27继电器(图4)，K27断电器接点闭合，同时K16闭合(图5)，但是因为K27继电器动作，其常闭接点断开，使得K70继电器的回路并不导通，K70继电器不动作;因K27继电器的接点闭合，如果F16(联跳功能投退开关)闭合时，则向对应的临站变电所联跳控制电缆输出220V控制电压，联跳控制电缆带电(图6)。

　　图1 框架保护跳闸启动回路

　　图2 馈出线断路器控制回路图

　　图3 断路器脱扣回路图

　　图4 联跳发送、接收回路图1

　　2.2.2 联跳信号接收

　　被联跳的变电所相应的断路器：因联跳控制电缆有电，K16继电器受电启动(图5)，K16接点闭合(图4)，使得K70继电器回路通路K70受电动作，其接点闭合，K55继电器动作(图6)接点闭合(图2)，对应的断路器DCP106保护装置X2:09端子和X2:14端子接口接收到高电平(24V)电信号，启动带测分闸元件，对应的断路器跳闸，启动重合闸程序。同时向后台监控系统发出“临站框架联跳本站”信号。

　　2.3 闭锁临站断路器联跳

　　2.3.1 联跳信号发送

　　当变电所保护装置发出电流型框架泄露保护动作时，DCP116保护装置的X1:28端子和X1:29端子导通，X1:36端子和X1:37端子导通(图1)，K20继电器动作本站变电所相关断路器DCP106保护装置均收到不带测分闸信号跳闸并被闭锁，K201继电器动作其接点闭合(如果不手动复归将一直受电吸合)(图4)，1K15继电器受电动作其接点闭合，1K27、2K27、3K27、4K27继电器均受电动作接点闭合，若1F16、2F16、3F16、4F16(联跳功能空气开关)都在合位，那么临站变电所上行线和下行线控制电缆均带电(图5);同时KF0继电器受电动作(图4)，经过3S延时后(厂家设定)其常闭接点断开，1K15继电器断电，1K27、2K27、3K27、4K27继电器断电，其接点断开。也就是说临站变电所上行线和下行线控制电缆在带电3S后断电。

　　图5 联跳发送、接收回路图2

　　图6 联跳复归信号回路图

　　2.3.2 联跳信号接收

　　因被联跳的变电所控制电缆有电，本站变电所211、212断路器对应的上行线方向变电所(前站)的断路器运行编号为213和214断路器，那么对应的跳闸回路的3K16和4K16继电器受电启动(图5)，其接点闭合，3K70和4K70继电器受电接点闭合(图4)，213、214断路器的K55继电器受电，这两个断路器DCP106保护装置的X2:09端子受电启动带测分闸元件(图4)，213、214断路器跳闸;同时因3K70和4K70继电器接点闭合，KF3继电器受电(图4)，其接点经过2.5S后(厂家设定)延时闭合，K22继电器动作(图6)，213、214断路器的DCP106保护装置的X2:05端子接收到高电平(图4)，DCP106保护装置收到复归信号，带测合闸、重合闸程序被终止，从而实现被闭锁功能。

　　下行线方向变电所对应的断路器为211和212断路器，其动作情况和上行线方向变电所相同。

　　2.4 EPB系统启动联跳

　　车站EPB系统接入点是(图5)中的K11、K12、K13、K14继电器开关接点，该接点来自EPB控制箱。EPB系统的紧急分闸按钮是带灯自锁型紧急按钮，当按下按钮后，向该接触轨供电的变电所对应的两台馈线断路器的联跳控制电缆就一直带电，该断路器DCP106保护装置的X2:09“带测分闸”端口就一直受电，从而启动带测分闸元件，相关的馈线断路器跳闸;当EPB按钮解锁后，其联跳控制电缆无电，那么这两台断路器DCP106装置的X2:09端子也就失电，又因其接入的是“带测分闸”端口，这时DCP106保护装置的重合闸程序将启动，相关馈线断路器自动重合闸。

　　2.5 越区供电时的联跳方式

　　当有设备故障退出故障变电所设备运行时，通过合上本站变电所越区隔离开关2113(或2124)将运行方式切换到大双边供电，其联跳控制电缆通过越区隔离开关2113(或2124)的常开辅助接点闭合，将联跳信号发送到向其供电的相关变电所(图5)，所以其联跳功能一样可以联跳到相应的供电变电所。

　　3 联跳回路的调试

　　3.1 信号发出调试

　　退出联跳柜柜后的联跳功能F16空气开关，防止调试过程中将联跳信号发送到邻站相应变电所导致开关误动作。

　　做框架泄露保护时要断开相应的断路器控制回路或退出相关保护。

　　用相关的继电保护仪或通过手动给装置发出相应的保护出口，检查K27继电器(图4)有否动作， K27继电器动作说明可以发出联跳信号;否则判断联跳回路发送联跳功能不能正常工作。

　　3.1信号接收调试

　　通过短接接入24V电源给K16继电器(图5)线圈或手动按下联跳柜的K16继电器，仿真K16继电器受电吸合，其接点闭合，从而启动K70继电器(图4)，检查K70继电器有否动作，K70动作说明可以收到联跳信号。否则判断联跳回路接收联跳功能不能正常工作。

　　调试时，要检验KF0和KF1及KF3继电器接点的动作时间，以保证其时限匹配。

　　4 存在的缺点及改进方法

　　问题一： 相邻变电所对应的断路器两边同时跳闸时，两边装置均发出联跳信号，但是因为K27继电器均动作导致其常闭接点断开而导致K70继电器不动作，相应回路不导通，最终使得DCP106保护装置X2:14端子不受电而无法接受到对侧发过来的联跳信号。

　　只能通过对联跳功能的理解和跳闸的时间来判断跳闸的原因，和故障的性质。

　　问题二：所有的保护联跳都是通过硬接线的单一通道实现，并不能区分保护动作的类型。

　　如果将EPB系统接点串接继电器，扩展其接点给DCP106保护装置备用端口，和将K22继电器扩展一对接点接入DCP106保护装置备用信号端口，可以区分一般跳闸、EPB系统启动和电流型框架保护动作三种类型。

　　问题三：DCP106保护装置的信号接口不足，临站发出联跳信号时只有X2：14端子接口接收“临站框架保护信号”信号。

　　可以要求厂家扩展信号端口，保证能满足至少第2点问题的需要。

　　问题四： EPB系统解锁后，相应断路器仍能自启动重合闸程序，这不符合相关的运行规定。

　　应考虑加入一个时间继电器以便给DCP106保护装置一个复归信号或者编辑DCP106保护装置X2:09端子在连续受电一定时间后自动闭锁重合闸程序。

　　结语

　　通过研究分析，制定以上的改进方案，更加完善了深圳地铁3号线地铁牵引供电DC1500V系统双边联调保护的功能，为今后地铁的运营确保了供电安全。

　　这种联跳装置是和国外直流保护装置配合使用的,而DCP106保护装置厂家并未提供详细的保护原理资料，只有不断摸索、研究DCP106保护装置的功能和原理，才能让联跳配合得更加可靠。

　　参考文献

　　[1] GB/T 10411-2005.城市轨道交通直流牵引供电系统[S]. 2005.

　　[2] 丁复华 地铁直流牵引供电系统的电气保护与定值[J].-都市快轨交通2005，18(4):136-140.