地鐵 35 kV 中壓環(huán)網(wǎng)數(shù)字通信電流保護(hù)能適應(yīng)多級(jí)串行供電系統(tǒng)，具有“**選擇性”，解決了傳統(tǒng)保護(hù)的級(jí)差配合難題，適應(yīng)地鐵實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，可有
效實(shí)現(xiàn)地鐵中壓環(huán)網(wǎng)大分區(qū)供電。其在供電方式調(diào)整時(shí)能自動(dòng)適應(yīng)“正常供電”和“支援供電”兩種運(yùn)行方式，保護(hù)定值不再需要進(jìn)行調(diào)整，為地鐵線路快速恢復(fù)供電提供了有力保障。此外，數(shù)字通信電流保護(hù)的優(yōu)越性也對(duì)校驗(yàn)保護(hù)方案的完整性提出了更高的要求。如何對(duì)新建線路中壓環(huán)網(wǎng)數(shù)字通信電流保護(hù)進(jìn)行**測(cè)試校驗(yàn)，為地鐵開(kāi)通運(yùn)營(yíng)保駕護(hù)航，是研究此項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵。
1 數(shù)字通信電流保護(hù)的實(shí)現(xiàn)原理
地鐵交流供電系統(tǒng)采用環(huán)網(wǎng)供電方式，每個(gè)變電所設(shè)置環(huán)網(wǎng)進(jìn)出線開(kāi)關(guān)柜，并在進(jìn)出線開(kāi)關(guān)柜設(shè)置線網(wǎng)電纜及母線保護(hù)。如圖 1 所示，數(shù)字通信電流保護(hù)常用近區(qū)加速實(shí)現(xiàn)，采用雙差動(dòng)保護(hù)形式，即后備保護(hù)裝置也兼具差動(dòng)功能。站內(nèi)進(jìn)、出線柜后備保護(hù)裝置用硬接線連接，傳遞故障定位 a 信號(hào)；站間差
動(dòng)保護(hù)及后備保護(hù)裝置用光纖連接，傳遞過(guò)流同步開(kāi)放信號(hào)。正常運(yùn)行過(guò)程中過(guò)流Ⅲ段長(zhǎng)久運(yùn)行，過(guò)流Ⅰ段處于閉鎖狀態(tài)，通過(guò) a 信號(hào)判斷是否開(kāi)放過(guò)流
Ⅰ段。在后備保護(hù)中，定義內(nèi)部故障定位信號(hào) a，當(dāng)本柜后備保護(hù)裝置差動(dòng)未啟動(dòng)且檢測(cè)到大電流時(shí)定義 a=1，反之 a=0。本柜 a=1 且對(duì)側(cè)后備裝置 a=0
時(shí)解鎖本柜過(guò)流Ⅰ段。同時(shí)通過(guò)后備光纖通道將過(guò)流開(kāi)放信息發(fā)送至對(duì)端開(kāi)關(guān)柜，開(kāi)放對(duì)端后備裝置過(guò)流Ⅰ段，成為下級(jí)站開(kāi)關(guān)失靈的后備保護(hù)。所內(nèi)饋線及母聯(lián)保護(hù)裝置不參與數(shù)字通信，通過(guò)常規(guī)時(shí)間級(jí)差實(shí)現(xiàn)保護(hù)選擇性，動(dòng)態(tài)級(jí)差確保不越級(jí)動(dòng)作。當(dāng)供電方向發(fā)生改變時(shí)，進(jìn)、出線柜功能互換，保護(hù)功能不變，故障定位信號(hào)自動(dòng)與之匹配，鎖定故障范圍。
2 測(cè)試技術(shù)
傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)試儀主要應(yīng)用于供電系統(tǒng)中單體設(shè)備單裝置保護(hù)功能的精準(zhǔn)校驗(yàn)，在電力系統(tǒng)及地鐵供電系統(tǒng)應(yīng)用極為廣泛。目前國(guó)內(nèi)主流品牌的繼
電保護(hù)測(cè)試儀售價(jià)為 15 萬(wàn) ~ 20 萬(wàn)元不等。隨著數(shù)字通信電流保護(hù)技術(shù)在地鐵環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其保護(hù)實(shí)現(xiàn)原理決定了保護(hù)校驗(yàn)的特殊性，而傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)試儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備聯(lián)機(jī)同步輸出功能，不能對(duì)數(shù)字通信電流保護(hù)進(jìn)行**的測(cè)試校驗(yàn)。
由于數(shù)字通信電流保護(hù)的選擇性涉及多個(gè)變電所邏輯的同步判斷，任一環(huán)節(jié)出錯(cuò)將導(dǎo)致供電分區(qū)內(nèi)出現(xiàn)越級(jí)跳閘，所以實(shí)現(xiàn)邏輯功能的完整校驗(yàn)是數(shù)字通信電流保護(hù)得以可靠應(yīng)用的關(guān)鍵?？紤]到地鐵變電所所屬地下環(huán)境以及保護(hù)方法的差異性，基于GPS（全球定位系統(tǒng)）、光纖 B 碼等對(duì)時(shí)技術(shù)的多站同步輸出測(cè)試儀，為數(shù)字通信電流保護(hù)校驗(yàn)提供了新的測(cè)試思路。新型的繼電保護(hù)測(cè)試儀在傳統(tǒng)測(cè)試儀的基礎(chǔ)上集成配置了對(duì)時(shí)模塊，僅增加約 5 000 ~8 000 元的費(fèi)用，便可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)同步輸出功能；同時(shí)可充分利用地鐵環(huán)網(wǎng)有的站間差動(dòng)預(yù)留光纖，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)測(cè)試儀多站同步信號(hào)發(fā)送接收，從而解決了環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)站間同步聯(lián)調(diào)的難題。
3 測(cè)試方法
多站同步加量測(cè)試可完全模擬實(shí)際運(yùn)營(yíng)期間的各類型環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)位，以單元化的測(cè)試思路，在多站保護(hù)裝置進(jìn)行故障邏輯同步判斷，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)邏輯站內(nèi)、站間的同步校驗(yàn)。
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以地鐵 A、B、C 三站同Ⅰ（Ⅱ）段母線為測(cè)試單元，A、B 站放置同步加量測(cè)試儀器。利用站間預(yù)留的差動(dòng)光纖實(shí)現(xiàn)模塊時(shí)鐘同步，通過(guò)設(shè)定統(tǒng)一輸出時(shí)間實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)測(cè)試儀同步加量。測(cè)試順序以主變電所或開(kāi)閉所電源出線為測(cè)試起點(diǎn) A站，測(cè)試主站為 B 站，逐站推進(jìn)；每一座變電站均在測(cè)試過(guò)程中成為主站。
結(jié)合當(dāng)前保護(hù)原理及測(cè)試方法，本文對(duì)典型故障實(shí)際測(cè)試方法及邏輯判斷進(jìn)行分析。
3.1 BC 站間環(huán)網(wǎng)故障
如圖 2 所示，測(cè)試時(shí)，在 A 站 103 開(kāi)關(guān)柜（以下簡(jiǎn)為 103，余類同）加故障電流 I，時(shí)長(zhǎng) 0.4 s，硬線開(kāi)入模擬 103 收到站內(nèi) 101 的 a=1 信號(hào)；在 B 站 101 和103 加故障電流 I，時(shí)長(zhǎng) 0.4 s。
觀察分析 B 站 103 和 C 站 101 的差動(dòng)裝置、后備裝置差動(dòng)是否同時(shí)動(dòng)作。B 站 103 差動(dòng)啟動(dòng)且有大電流 a=0，B 站 101 差動(dòng)未啟動(dòng)且有大電流 a=1，因此 101 開(kāi)放過(guò)流Ⅰ段，同時(shí)軟件開(kāi)放 A 站 103 過(guò)流Ⅰ段。模擬 A 站 103 收到站內(nèi) 101 發(fā)出的 a=1 信號(hào)，上級(jí)站接收到大電流且差動(dòng)未啟動(dòng)的信息，即表明來(lái)電方向在 A 站。因測(cè)試加量時(shí)間 0.4 s，即可模擬 B 站 103 和 C 站 101 的差動(dòng)裝置、后備裝置差動(dòng)動(dòng)作已將故障可靠切除。A 站 103 和 B 站 101 過(guò)流Ⅰ段保護(hù)出口延時(shí)未達(dá)到，保護(hù)立即返回。模擬 B站斷路器失靈，測(cè)試方法同上，通過(guò)對(duì)調(diào)整加量時(shí)長(zhǎng)至 0.6 s，模擬 B 站 103 切除故障失敗，由后備保護(hù)A 站 103 和 B 站 101 過(guò)流 I 段動(dòng)作出口跳閘。
3.2 B 站母線故障
如圖 3 所示，測(cè)試時(shí)在 A 站 103 加故障電流 I，時(shí)長(zhǎng) 0.6 s，硬線開(kāi)入模擬 103 收到站內(nèi) 101 的 a=1信號(hào)；在 B 站 101 和 103 加故障電流 I，時(shí)長(zhǎng) 0.6 s。103 過(guò)流Ⅰ段開(kāi)放邏輯分析過(guò)程同 BC 環(huán)網(wǎng)故障。因測(cè)試加量時(shí)間 0.6 s，即模擬 A站 103 和 B 站101 過(guò)流Ⅰ段動(dòng)作出口跳閘。因 A 站 103 和 B 站101 過(guò)流Ⅰ段保護(hù)同步開(kāi)放，當(dāng) B 站 101 斷路器失靈后故障點(diǎn)仍可通過(guò) A 站 103 予以可靠切除。
3.3 B 站饋線故障
如圖 4 所示，測(cè)試時(shí)在 A 站 103 加故障電流 I，時(shí)長(zhǎng) 0.25 s，硬線開(kāi)入模擬 103 收到站內(nèi) 101 的 a=1信號(hào)；在 B 站 101 和 111 加故障電流 I，時(shí)長(zhǎng)0.25 s。B 站 101 和 A 站 103 過(guò)流 I 段開(kāi)放邏輯分析同BC 環(huán)網(wǎng)故障。因測(cè)試加量時(shí)間 0.25 s，即模擬 B 站111 過(guò)流保護(hù)動(dòng)作出口跳閘。因 A 站 103 和 B 站
101 過(guò)流 I 段保護(hù)同步開(kāi)放，當(dāng) B 站 111 斷路器失靈，故障點(diǎn)仍通過(guò) A 站 103 和 B 站 101 同步可靠切除。
3.4 B 站Ⅰ母支援Ⅱ母供電，Ⅱ母故障
如圖 5 所示，測(cè)試時(shí)在 A 站 103 加故障電流 I，時(shí)長(zhǎng) 0.4 s，硬線開(kāi)入模擬 103 收到站內(nèi) 101 的 a=1信號(hào)；在 B 站 101 和 110 加故障電流 I，時(shí)長(zhǎng) 0.4 s。
B 站 101 和 A 站 103 過(guò)流 I 段開(kāi)放邏輯測(cè)試分析同 BC 環(huán)網(wǎng)故障。因測(cè)試加量時(shí)間 0.4 s，即模擬 B站 110 過(guò)流保護(hù)動(dòng)作已將故障切除。A 站 103 和 B
站 101 過(guò)流 I 段動(dòng)作延時(shí)未達(dá)到立即返回。模擬 B站母聯(lián) 110 斷路器失靈，測(cè)試方法不變，通過(guò)對(duì)調(diào)整加量時(shí)長(zhǎng)至 0.6 s，模擬 B 站母聯(lián) 110 切除故障失
敗，由 A 站 103 和 B 站 101 過(guò)流 I 段動(dòng)作出口跳閘。
4 結(jié)語(yǔ)
供電系統(tǒng)是地鐵新線建設(shè)的先頭工程和重點(diǎn)工程。一旦環(huán)網(wǎng)帶電，各專業(yè)調(diào)試將**展開(kāi)，再次大面積停電調(diào)試將嚴(yán)重影響其他專業(yè)的調(diào)試工作。因此，應(yīng)充分把握環(huán)網(wǎng)保護(hù)調(diào)試時(shí)間，系統(tǒng)性地驗(yàn)證各保護(hù)動(dòng)作的關(guān)鍵故障點(diǎn)。為使環(huán)網(wǎng)保護(hù)能得以成功應(yīng)用，離不開(kāi)與之匹配的測(cè)試方法，應(yīng)充分發(fā)掘利用
新技術(shù)、新設(shè)備來(lái)打破傳統(tǒng)的測(cè)試思路。多站同步加量測(cè)試技術(shù)在地鐵供電系統(tǒng)的成功應(yīng)用，從系統(tǒng)安全運(yùn)行的角度來(lái)分析模擬故障點(diǎn)位的發(fā)生，通過(guò)全
面性的功能驗(yàn)證，保證了地鐵中壓環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而為地鐵運(yùn)營(yíng)提供*有力的保障。
