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摘要：地铁系统35KV电压等级是供配电的核心枢纽电压等级，35KV的供电系统安全是本段全线铁路用电安全的保障。35kV供电系统保护系统借助装置之间的信息传递来对故障区段进行比较与逻辑编程判断,在不需要时间配合的情况下使得快速跳闸有选择地进行,有效地减小了事故的影响范围.本文将对地铁35kV交流供电系统的供电系统保护方案进行分析。
关键字：35KV；继电保护；地铁供电系统
一、保护要求
1.针对大分区供电特点，必须充分保证整个继电保护系统的选择性和速动性。
2.针对地铁供电系统运行方式多样的特点，必须充分保证整个继电保护系统的自适应性。
3.针对地铁供电系统的高可靠性要求，必须有完善的备用电源自投功能，在系统切除故障元件后自动恢复对非故障元件的供电，以维持供电系统的稳定，提高供电系统的可用性。
4.整个系统应当简单可靠，尽可能降低现场调试和运行维护的复杂性，降低运维成本。
5.对于整个系统任何位置的故障，都应能够快速有效的完成切除和隔离。
6.尽可能的减小对传统保护方案即“光纤纵差保护+过流保护”方案的影响，并对传统保护方案的性能进行提升。
7.采取各种有效的手段，当供电系统故障时，不仅要快速和有选择性地切除故障，还要尽可能降低对运行方式的影响，方便查找故障并快速恢复正常运行。
二、功能基本要求
1.在正常运行方式下（即按设计的供电区间正常供电，且此时光纤差动保护也在正常运行），要求对于整个供电系统内任何一点故障，均具有选择性，并快速切除故障元件；同时快速启动近故障点的母联备自投，恢复对非故障元件的供电。
2.在非正常运行方式下（即按设计的供电区间正常供电，但由于装置失电、装置故障或光纤通道故障，某一环网线路的光纤差动保护退出运行），要求对于整个供电系统内任何一点故障，均具有选择性，并快速切除故障元件；同时快速启动近故障点母联备自投，恢复对非故障元件的供电。
3.在极端非正常运行方式下（即某一主所失去全部电源，需要由另一主所串供电源时），此时供电潮流反向，进出线开关性质与正常运行方式时正好相反，整个保护系统应能自适应，对于整个供电系统内任何一点故障，均具有选择性，并快速切除故障元件；同时快速启动近故障点母联备自投，恢复对非故障元件的供电。
三、35kV供电系统保护配置说明
1.供电系统示意图
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地铁35kV交流供电系统每个变电站内采用单母线分段接线，供电分区通过环串的方式将各个变电站串接起来。
2.继电保护装置配置说明:
变电所35kV进出线开关柜，配置光纤纵联差动保护装置PCS-9613作为线路故障的主保护，配置综合电流保护装置PCS-9611作为数字电流保护和后备保护，并完成本间隔所有测控功能。
变电所母联开关柜，配置有综合电流保护装置作为母联开关过电流保护或充电保护，对I、II母线有压、无压进行判断，同时实现母联开关备自投功能和所有测控功能。
整流变馈线柜和动力变馈线柜，配置有综合电流保护作为整流变和动力变电流速断、过电流和过负荷保护，同时接收非电量保护的信号用于跳闸或报警，并实现本间隔的所有测控功能。
3.继电保护装置运行原则说明:
①进出线的主保护为光纤差动保护，瞬时跳闸。正常情况下，所有区间电缆故障均由光纤差动保护瞬时切除。只要光纤差动保护通道以及光纤差动保护装置正常，就必须投入光纤纵差保护。
②针对地铁供电系统是单电源供电系统这一特征，进出线、母联采用数字电流保护，当发生短路故障后，故障电流会流过电源到故障点之间所有的断路器，当故障电流大于“数字电流闭锁定值”时，数字电流保护装置会通过GOOSE网络给邻近的保护装置发出闭锁信号。当保护装置收到两侧的闭锁信号，则本保护装置的数字电流保护被闭锁。而当保护装置只有一侧收到闭锁信号，则判断故障点位于本断路器和下级断路器之间，从而经过短延时跳开本侧开关，实现故障点的切除。根据数字电流保护原理，数字电流保护可以同时对母线和环网电缆提供保护。
④变电所馈线保护、进出线过流保护、母联电流保护之间采用时间级差配合，以满足选择性要求。
⑤在馈线保护中配置失灵保护元件，经断路器失灵时间后动作于所有进出线和母联。
⑥母联备自投功能由母联上的保护测控装置实现。备自投启动方式采用差动启动备自投以及数字电流保护(环网侧联跳)启动备自投，即当差动保护动作或者数字电流保护动作(环网侧联跳)后，向下级变电站的母联备自投装置发出自动合闸启动信号，当电压条件满足后，合上母联开关，快速和自动地恢复供电。
⑦当站内保护装置发生异常则与其有GOOSE链路联系的保护装置会报GOOSE断链，报GOOSE断链的保护装置的数字电流保护功能被闭锁，与此同时开放该保护装置的数字电流后备保护，仍可实现区内故障的快速动作；区外故障则由下级保护装置的数字电流保护将故障切除。
⑧保护装置提供过流保护功能，可投退。
数字化保护方案保留了包括光纤纵差保护、过流保护、零序过流保护在内的所有传统保护功能。光纤纵差保护功能由单独装置实现，作为变电站间环网电缆的快速主保护配置。过电流保护等其它综合保护功能与数字通信电流保护功能由另外一台独立综合保护装置实现；数字化电流保护作为母线的快速主保护配置，同时作为光纤纵差保护的快速后备保护配置；传统过电流保护作为辅助保护。数字化保护动作出口时间小于50ms，对于母线故障和环网电缆故障都能够快速切除，并与传统保护之间能够实现良好的配合关系，保护方案的总体配置水平和保护性能得到了很大地提升。
数字电流保护作为快速后备保护，建立在数字化变电站GOOSE通讯基础上的，以“自适应故障区域网络判别技术”为核心，同样具有绝对选择性，不会受到大环网供电方式的影响。
失灵保护功能，考虑的是主保护或快速后备保护动作后，开关拒动的情况下，经过一个固定的延时联跳上级开关，所以其动作时间取决于主保护或快速后备保护动作时间，也是不受供电方式的影响。
延时过流保护、总后备保护，是通过时间定值来实现选择性，所以在大环网方式下，将会随着供电区间变电所数量的增加，保护动作时间相应增加，只适合作为环网电缆的辅助保护，在主保护和快速后备保护均失效的情况发挥作用。
参考文献
[1]孙友江，《一种35KV大分区供电保护方案在地铁中的应用分析》[J]，科技创新与应用，2016年22期
[2]汪文功，邓丽云，江平，《RAMS规范在城市轨道交通中的规划及应用》[J]，铁道技术监督，2018年6期
[3]闫石，钟素梅《地铁35KV供电系统的继电保护分析》[J]，电气技术，2019年12期
[4]刘敏，王琳，《地铁35KV供电系统继电保护功能探讨》[D]，上海交通大学，2017年