摘要：当前我国高铁行业发展非常迅速，各大中型城市几乎都贯通了高铁，高铁的普及率对于动车组的运行安全提出了新的考验，如何保证高铁动车组又快又安全地运行是摆放在高铁行业中亟需解决的问题。牵引供电系统作为高铁动车组的主要动力源泉，因此保证牵引供电系统的安全供电就是保证高速铁路的平稳安全运行。作为牵引供电系统保护的关键，继电保护是最可靠的手段。但在继电保护过程中，由于系统结构、供电方式、用电负荷的不同，牵引供电系统的继电保护原理与其他的电力系统的保护原理有着很大的差异，对其进行研究能够更好地保证高速铁路供电系统的安全运行，继而保证高速铁路在运行过程中不出现安全隐患。
关键词：高速铁路；牵引供电系统；继电保护
引言：
随着科学技术的不断进步，我国基础设施的建设也有了质的飞跃，尤其是在高速铁路的发展中，近些年来我国高铁行业从无到有再到世界领先，高铁已然成为了我国的新名片。但与此同时在高铁急速飞驰的过程中，也存在着诸多考验，其中最明显的问题就是安全问题，如何确保高速铁路动车组在运行中的安全是高速铁路发展过程中需要面对的永恒课题。在安全运行的问题中，最为主要的是供电系统的安全运行，由于现阶段我国的高速铁路都是采用的电力牵引供电，因此确保电力系统的供电安全就意味着整个高速铁路的安全顺利运行。
牵引供电系统是高速铁路动车组的动力源泉，而继电保护是牵引供电系统能够可靠供电的关键。继电保护不仅可以让牵引供电系统在正常运行时对动车组进行供电，还能够保证牵引供电系统由于牵引所亭内设备性能衰退、服役环境因素及人为维修活动等因素出现问题不能工作时通过备自投、重合闸或者越区供电等方式确保铁路的安全运行。高速铁路与普通铁路一样，都属于耗损类工程，长时间运行系统都会出现问题，在这当中故障率最多的是接触网，由于整个接触网的材料、制造工艺、运行环境以及安全维护技术等等各个方面的原因，接触网故障一旦出现会使列车供电出现严重的事故。而且因为接触网线路较长，想要人为排查这些故障并不是一件容易的事情，而继电保护能对故障点进行准确定位，帮助检修人员对故障进行排查和维修。因此要对继电保护进行研究，对保证整个高铁能够安全运行有重要意义。
1.牵引供电系统的概念
1.1牵引变电所、分区所
牵引变电所的功能就是把系统引入的高压转变成低电压的交流电，然后再通过馈电线送给铁路沿线的接触网，向电力机车提供电量[1]。向电力机车提供的电力与人们日常生活中的用电不同，牵引网的牵引电是单相负荷，单相负荷的电力分配并不容易，往往会造成电力分配的不均匀，这就会导致电动机车在运行时电压不稳，造成电力事故，因此想要尽可能的将单相负荷均匀的分配到电力系统的三相中去就必须要好好的选择变压器,在当前高速铁路的运行中，变压器的选择通常是特定接线的变压器且大部分的机车选择的是v/x接线牵引变压器，为了使供电更加灵活，还会在这两个变压器中间设置分区所[2]。
1.2牵引网
牵引网是由馈电线、接触网、回流线组成的多导线供电的回路[3]，牵引网的供电方式有很多种，如直接供电和带吸流变压器供电、全并联供电等方式。但是在众多供电方式中，直接供电和吸流变压器供电对于整个通信线路的防护效果并不理想，而且整个供电装置也存在着组装拆卸复杂的问题，受到这些因素的制约，机车的受流条件变得更差，因此在高速铁路电力系统发展的今天，采用直接供电和带吸流变压器供电的方式已经并不常用了。
1.3电力机车负荷
高速铁路中，电力机车是运行的主体部分，讨论电路保护问题的主体也是电力机车的电力保护，总的来说电力机车按照牵引驱动电机的不同可以分为直流电力机车和交流电力机车[4]。在高速铁路中，为了保证电力机车的运行速度，电力机车通常使用的是交-直-交电力机车。机车的用电方式与模式不同让机车的电力保护也不同。
2.继电保护的研究
2.1线路保护研究
由于全线速动的需要，电力系统220KV以上的电压等级的线路普遍采用以光纤为通信通道的线路电流差动保护作为主保护。电力线路能够应用电流差动保护的前提是电力负荷在保护线路的区域外，与牵引网不同。电力机车与动车组之所以在高速铁路中能够很好地运行，主要原因是因为电力机车或动车组是作为牵引网的负荷在牵引网区段内沿线移动。
因此保护牵引网就是保护整个电力机车与动车组的电力系统，高速铁路牵引网沿用了普通铁路的保护原理，从铁路的发展过程中来看，保护电力系统的主要方法有距离保护、过电流保护、电流增量保护等等。
电流保护主要是指利用负荷电流来进行电路的保护，通过负荷电流来对机车的姿态进行自动调节，从而保证电力机车不会在负荷电流下出现错误的自我判断，即便是出现错误动作也可以及时发现并且通过距离保护来确保整个机车的姿态不出现错误。
在过电流保护中，因为牵引网供电方式的不同，电流保护不能够只设置一个分段，只有一个分段并不能够有效的进行继电保护，在现实中的继电保护过程中，选择的配置段通常都是1-3段，并且还可以采用综合谐波抑制和励磁涌流闭锁措施。
电流增量保护是根据电流在短时间内的变化幅度来区分负荷电流和故障电流[5]，在正常情况下，在牵引网故障时，短路电流增大，电流增量比负荷电流大的多。
2.2变压器的保护研究
在高速铁路中的机车运行中，电力系统是否能够安全的提供电力的主要设备就是变压器，变压器能否正常运行也是继电保护主要针对的对象，变压器的主保护使用的一直都是差动保护。变压器在正常工作或外部出现故障时，差流就是零。
在采用差动保护的过程中，不平衡的电流一直都存在，差动保护在保护的全过程中都不可能避免不平衡电流的影响，而励磁涌流和电流互感器饱和在这样的情况下就会出现很大的不平衡电流，不平衡的电流影响是变压器保护中最大的敌人，想要解决不平衡电流总的来说会采用二次谐波制动，利用二次谐波制动能够很好地识别励磁涌流。除了主保护外，变压器还会装后备保护，无论是主保护还是后备保护，都是防止外部短路引起的变压器过电流。
在铁路供电系统中220kV及以上电压等级，牵引变压器一般设置双重保护，此时采用主后一体保护装置，每套保护装置分别动作于高压侧断路器的一组跳闸线圈。牵引变压器未按双重化保护时，应采用主后分离的保护装置。
3.结论
当前我国高铁行业发展非常迅速，各大中型城市几乎都贯通了高铁，高铁的普及率对于动车组的运行安全提出了新的考验。
在当前我国高铁运行的过程中，所有的高速铁路都是采用电力进行牵引，因此保证电力的安全是高铁运行的命脉，总的来说虽然整体的发展时间与发展速度都比较慢，但是继电保护仍然是整个高铁电力牵引保护的主要手段，研究继电保护原理以及配置能够推动高速铁路电力的发展，进而保护整个高铁在运行过程中的安全，探讨当前我国高速铁路继电保护的原理以及在继电保护中的问题，能够为高速铁路电力系统的发展提供发展经验，最终将中国的高铁行业推向新的发展高度。
参考文献：
[1]何正友,冯玎,林圣,孙小军高速铁路牵引供电系统安全风险评估研究综述[J]. 西南交通大学学报. 2016(03)
[2]潘存磊,田铭兴,孙立军.考虑气候条件的牵引网电容参数计算与影响分析[J]. 兰州交通大学学报. 2019(06)
[3]高海涛,杨明宇,孟令云,李宁.基于AHP-熵权的高速铁路行车安全风险研究[J].铁道运输与经济. 2018(03)
[4]智慧,袁勇,李剑,杨雪淞.双边供电模式下高速铁路AT供电系统供电能力计算与分析[J].中国铁路. 2017(12)
[5]田铭兴,付鹏宇,黎宁昊.磁集成变压器式可控电抗器结构及其磁路与电路分析[J].西南交通大学学报. 2017(04)