黃委

（金華市金義東軌道交通有限公司，浙江 金華 321017）

1 各部分的配置原則

（1）區(qū)間電纜：建立多套保護機制，主保護采用光纖差動保護方式，第二套主保護為線路電流相位比較式縱聯(lián)保護，在前述基礎(chǔ)上實施電流保護的后備保護措施，形成多層次、全方位的保護體系。

（2）母線：主保護應(yīng)用母線差動保護裝置，以滿足母線故障的瞬時跳閘要求，及時切斷安全隱患；后備保護應(yīng)用母線電流相位比較式縱聯(lián)保護，實現(xiàn)此功能的硬件為進出線綜保裝置。

（3）饋線柜：該部分的關(guān)鍵因素在于保護整流變電以及動力變電，因此往往會使用綜合電流保護裝置；值得注意的是，該裝置還能發(fā)揮接收非電量信號作用，從而在發(fā)生故障后快速做出跳閘、報警動作。

（4）母聯(lián)柜：過流保護采用綜合電流保護裝置，其還可以提供與母聯(lián)開關(guān)相關(guān)的自投功能，以進一步增強安全防護效用。

2 繼電保護及安全自動裝置運行原則及原理

2.1 對線路展開主保護

進出線柜的主保護采取的是雙重措施并行的模式，即光纖差動保護和電流電流相位比較式縱聯(lián)保護，通過兩種方法的綜合應(yīng)用，在區(qū)間故障發(fā)生后可做出瞬時切除動作或在短延時后快速且精準地切除故障。光纖差動保護成熟可靠、運行簡單，是國內(nèi)城市軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的方法。線路電流相位比較式縱聯(lián)保護則著重考慮的是位于線路兩側(cè)的故障電流，根據(jù)兩側(cè)的情況作出準確判斷，若兩側(cè)均存在故障電流視為外部故障，僅有一側(cè)有故障電流時則視為區(qū)間內(nèi)部故障。

2.2 線路后備保護

相同時間延時的過流保護，并為配備相應(yīng)的輔助方式，通常都會設(shè)置一段加速過流段來達到保護效果。當(dāng)電流相位比較式縱聯(lián)保護光纖通道出現(xiàn)故障時，為正常應(yīng)對突發(fā)情況，將及時啟用該保護措施，以確保線路保護具有選擇性。

2.3 母線主保護

根據(jù)母線建設(shè)情況為各段適配獨立的母差保護裝置，在此配置方式下形成母線故障的主保護機制，若存在故障則達到瞬時切除、減小不良影響的效果。母線差動保護的核心是單元保護，兼具靈敏、全面、便捷等多重優(yōu)勢。得益于母線差動保護的速動性和100%的選擇性，可有效避免饋線電流保護啟動閉鎖所導(dǎo)致的繁復(fù)接線現(xiàn)象，同時，無須考慮與饋線電流保護動作的協(xié)調(diào)性需求，靈活性突出。

2.4 母線后備保護

以電流保護裝置為基礎(chǔ)，建立穩(wěn)定可靠的母線電流相位比較式縱聯(lián)保護功能，提供備用防護模式，提高在母線出現(xiàn)故障時進行相應(yīng)處理的速率與效益。一般來說，在得到準確結(jié)果后，才能判斷是否屬于母線故障。詳細地說，就是如果進線、出線、母聯(lián)這三個部位中，只存在其中一個部位發(fā)生故障電流且在規(guī)定的延時范圍值后故障電流還沒有消除，則視為母線故障，此時，及時發(fā)出跳閘命令，高效完成跳閘動作。

2.5 饋線保護

要實現(xiàn)對饋線的保護，一般來說，要考慮到以下2個主要內(nèi)容：（1）設(shè)置對應(yīng)的用以保護電氣量裝備；（2）對非電量進行保護，包含但不限于變壓器超溫跳閘、直流系統(tǒng)的整流器故障跳閘、框架泄漏保護。

2.6 母聯(lián)保護

母聯(lián)保護是指為其配置帶有延時功能過流保護。在該方式上，可參考線路過流加速段保護延時的相關(guān)步驟，兩者基本一致。

2.7 斷路器失靈保護

（1）當(dāng)饋線斷路器出現(xiàn)失靈情況時，可為其適當(dāng)?shù)嘏鋫涫ъ`保護單元。此時，應(yīng)注意的是，如果延時在200ms或以上，則要立即啟動母線跳閘總線。

（2）進線斷路器失靈。線路發(fā)生故障時，預(yù)設(shè)在線路兩側(cè)的保護機制隨之做出響應(yīng)（差動保護或電流相位比較式縱聯(lián)保護），這具體表現(xiàn)為進線斷路器會自動跳開。由此可見，通常情況下，進線斷路器失靈并不會影響故障正常切除功能。對于母線來說，若出現(xiàn)故障，則會觸發(fā)母線差動保護動作，進線斷路器失靈時，將由于該裝置的異常而導(dǎo)致母線故障難以正常切除，通過母線跳閘總線跳開進出線和母聯(lián)，經(jīng)200ms延時后聯(lián)跳上游斷路器，由此達到切除故障的效果。

（3）出線斷路器失靈。線路出現(xiàn)故障后，通常都會同時產(chǎn)生差動保護，該響應(yīng)方式也就意味著這一技能能夠使下游斷路器與出線斷路器實現(xiàn)有效跳開，而在出現(xiàn)斷路器失靈的情況時不具備切除故障的條件，啟動進出線失靈保護，經(jīng)過200ms延時后切除故障。母線發(fā)生故障時進出線和母聯(lián)跳閘，此時，做出的是母線差動保護動作。

2.8 母聯(lián)備自投

就城市軌道交通的供電需求而言，可靠性是重要要求與保障，因此需適配完善的電源自投功能，以便富有針對性對出現(xiàn)的故障元件進行切除；不僅如此，在切除后，城市軌道交通還需能夠在盡量短時間內(nèi)完成對非故障元件供電的恢復(fù)工作，從而確保自身能夠在實現(xiàn)穩(wěn)定運行的過程中，一直處于供電系統(tǒng)都十分穩(wěn)定的狀態(tài)。對此，可以配置失壓啟動備自投方案，作為線路差動保護的后備方式，形成多重防護聯(lián)動機制。

在設(shè)計中，一般都會預(yù)先考慮以“近故障點優(yōu)先啟動備自投”為原則的方案，其實現(xiàn)方法就是為母聯(lián)柜上綜合保護裝置提供配套。在運行過程中，當(dāng)出現(xiàn)線路區(qū)間故障時，這一方案能夠有效保證線路差動保護動作的及時性（即方面快速切除區(qū)間故障）；與此同時，在線路受電端變電所備自投啟動的基礎(chǔ)上，母聯(lián)開關(guān)會合上，至此則可以使系統(tǒng)轉(zhuǎn)為正常供電的工作狀態(tài)。

失壓啟動備自投，延時的設(shè)定主要考慮的是電源側(cè)至末端站的順序以及時間級差，其具有突出的選擇性特征，能夠較為靈活地實現(xiàn)近故障點優(yōu)先啟動備自投。失壓啟動備自投的綜合應(yīng)用效果較好，除了進線人工分閘等基礎(chǔ)方面的功能外，還可作為其他故障的備自投后備，例如，在線路差動保護動作后啟動備自投。由此可見，失壓啟動備自投是一種綜合防護效果較好的方案。

3 安全保護方案在市域軌道交通工程的應(yīng)用分析

經(jīng)前述分析，本文提及的保護方案綜合應(yīng)用效果較好，且已經(jīng)在城市軌道交通工程中取得應(yīng)用。從實際應(yīng)用情況來看，在模擬線路區(qū)間故障、饋出線故障以及母線故障時，保護裝置均能夠正常使用，適應(yīng)于多種狀態(tài)，實際動作結(jié)果與分析結(jié)果相同，由此也驗證了該保護方案的可行性。

3.1 保護配置

保護配置方案示意圖如圖1所示。結(jié)合圖中內(nèi)容展開分析，進出線主保護實施的是光纖縱差保護裝置MiCOMP521，母差保護裝置選用MiCOMP746，母線和饋線均使用的是MiCOMP143，但其獨特之處在于不帶光纖通道。

圖1 雙環(huán)網(wǎng)保護配置

MiCOMP521的功能豐富，除了基礎(chǔ)的差動保護外，還可以提供過流、負序過流保護、跳閘回路、冷負荷啟動等一系列的功能，極具選擇性和速動性的特征，并且動作的靈敏度較高，穩(wěn)定可靠。MiCOMP143是一種綜合性較強的保護裝置，具體包含電流、電壓等主保護功能，還可提供相配套的輔助功能以及測量功能。得益于裝置的PSL邏輯編程功能，可提高靈活性，即根據(jù)特定的要求設(shè)定過流保護段的啟動或閉鎖條件，還可實現(xiàn)母聯(lián)備自投等具有自動化特色的功能。

3.2 裝置保護的時限

（1）無論是線路還是母線電流相位比較式縱聯(lián)保護，兩者的時限均設(shè)為0.3s。（2）母聯(lián)過流保護時限、進出線加速過流保護時限，兩者均取0.5s。（3）進出線過流保護時限設(shè)為0.9s，但具體根據(jù)實際條件而定，例如，在不考慮母聯(lián)過流保護啟動失靈的前提下，可適當(dāng)縮短時限，例如，以0.7s較為合適。

4 結(jié)語

綜上所述，城市軌道交通的穩(wěn)定運行需得到多類基礎(chǔ)設(shè)施的支持，其中大分區(qū)中壓供電系統(tǒng)則極具重要性，但系統(tǒng)運行環(huán)境復(fù)雜，內(nèi)部組成要素較多，必須加強安全防護，提高大分區(qū)中壓供電系統(tǒng)的整體運行水平。在本文中，則根據(jù)選擇性較靈活、速動性較好的基本要求展開保護方案的設(shè)計與分析，提出一些基本思路、原則以及具體保護機制，希望可以給同仁提供參考。