轨道交通供电系统备自投动作分析及其技术对策
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作者: 蔡伟东
【摘要】探讨供电系统备自投动作，并以此提出相应的技术对策，从而为有效提升城市轨道交通供电系统的稳定性提供理论上的支持。
【关键词】轨道交通；供电系统；备自投；技术分析
城市轨道交通在现代化大都市中得到广泛应用与实践，有效缓解了城市拥堵与城市污染问题[1]。备用电源自投装置在保障供电系统的稳定性上发挥着极为重要的作用，当工作电源发生故障断开后，备自投能够迅速投入工作，实现不间断供电目标。因此，针对城市轨道交通备自投动作分析与技术对策进行分析与研究，具有重要的理论意义与现实意义。
1、常用备自投方案动作分析
随着城市轨道交通建造技术水平的整体提升，我国在建或者是已建的城市轨道交通中，目前得到广泛使用的有以下几种。
1.1 主变电所33kV备自投启动条件
当供电系统中的110kV线路受到各种原因影响引发故障，或者是上级电网出现故障，以此引发跳闸现象，使系统中的33kV母线失压；当供电系统中的主变出现故障，导致连跳33kV进线线路开关，由此引发33kV母线失压[2]。上述两者之间的差异在于，当备自投在启动状态下，系统中的前者110kV开关处于合闸状态，则系统中的后者110kV开关及33kV进线开关均处于分闸状态。
1.2 末端0.4kV备自投
1.2.1 母联备自投启动条件
0.4kV母联开关自投功能已设置，当上级电源出现故障引起变压器0.4kV侧失压导致一路0.4kV进线开关跳闸或者变压器一次侧开关分闸引起0.4kV侧进线开关分闸，且0.4kV侧进线开关没有保护动作所引发0.4kV母线失压，则0.4kV母联备自投启动。
2、各运行工况下开关动作分析
以35kV链式牵引动力混合双环网系统为分析对象，对在此系统下的各个工况备自投动作进行分析。
2.1 主变电所故障
系统高效运行的变电所1处，若受外界因素干扰，产生110kV母线故障，则变电所1中的进线断路器引发跳闸，系统中的信号传送装置会通过有效途径发送有效信号至断路器中的测控装置[3]。在本次故障中，其故障位置经研究判别在主变电所，若变电所1处母排无故障，系统中的301 在经过有效设置后，其位于分位位置，变电所1则会引发母联启动， 300母联断路器由此有效发挥出本身的闭合作用。若故障来源在经过系统有效探知后，发现其并非来源于母线，系统中所存在的主变电所35 kV母联，其会由自身逻辑启动自投，母联开关通过有效路径，充分发挥出闭合作用，最终由非故障电源以及主变压器对全变电发挥出承担作用。
2.2 环网电缆故障
若系统中的变电所2与变电所3之间的一段电缆受到各种因素的影响从而产生故障。变电所3通过对母联自投逻辑运行所需要的基本要求，母联断路器受到作用产生闭合，供电系统在故障排除后能够恢复正常、高效运行。当主保护纵联差动保护装置受到其他因素的而影响而出现故障时，故需要在后备保护过电流保护辅以零序电流保护动作，从而使得变电所2引发断路器跳闸现象，依据此状况对故障进行有效、快速切除[4]。当变电所3通过有效接收装置接收到系统所发信号后，系统中存在两段母线，但是其中一段则会显示无压，另一段则显示有压，此时101A进线断路器其本身的状态应是分位状态，变电所3通过有效途径接收到系统所发有效信号后，即可启动自投， 103母联断路器因此引发闭合。
2.3 车站变电所35kV母线故障
当供电系统中，系统所设置的变电所2一段35 kV，其本身在运营中会遇到各种因素刺激，由此引发故障。另外，供电系统中的变电所2所设置的一段母线进线断路器电流将会产生一定的保护作用，为有效保护供电系统的运行，需要通过跳闸方式消除故障。与此同时，供电系统中的变电所2发送有效信号至变电所1处的102A断路器以及变电所3处的101A断路器中的测控装置，在经过有效的逻辑判断之后，变电所3将会接收到信号启动自投。
3、技术优化方案
3.1功能实现
依据备自投的基本原理，可以得到开关备自投功能的有效实现，需要借助于一个最为基本的条件，即当一路电源出现失压，另一路则有压。通过利用电压互感器对进线电压进行有效检测，进线失压后，将会延时起到备自投装置，为此能够及时、有效提供电源，以此保证所带负荷的正常、有效运行。导致失压的原因类型多种多样，在设备的检修以及故障的排除工作中，电调需要针对101A进行有效的遥控分段，此时进线则处于失压状态，当103A则会自动投入。当检修工作或者是故障排除工作完成之后，需要对备自投所涉及的开关依次进行恢复。上述操作方式造成严重的冗余操作，增加了开关动作频次[5]。对此进行的优化为：当系统运营出现短暂间歇、系统供电设备或者是运营设备的检修、故障抢修等非运营时段，通过对系统进行评估后，将母联103备自投功能结合其他参考数据，进行相关的功能失效处理，依据供电系统的实际需要，由电调远方将母联103产生闭合作用，通过此种方式，有效规避开关反复投切所发生的隐藏风险。
3.2 配合及时间整定原则的确定
3.2.1 配合原则
为有效避免系统中的自投受到故障因素或其他外界因素的影响，以此产生严重、频繁启动动作，引发供电系统的不稳定性，导致轨道交通运营安全运营风险出现不可预测的上升，减少自投对供电系统线路以及变压器本身所带来的冲击，应不充分保障自投的配合原则有效达成。配合原则即当存在两个或者是两个以上都符合备自投的启动条件时，将最靠近电源端的备自投启动视为成功。而其他符合启动条件的备自投，其本身会因为延时不够被返回，即可以被看做是自投不成功。
3.2.2 时间整定原则
通过对整定原则的深入分析与研究，在备自投跳进线开关中的延时时间，应该按照大于本级线路或者是设备电源侧后备保护最长动作时间与系统本身的线路要重合闸之间的有效和。城市轨道交通的供电系统采用的直流牵引供电回路，其他的配电回路由于系统本身的具体要求，均设有重合闸功能，能够更好的保证系统的稳定性。因此，在进行时间上的整定时，备自投的动作时间应严格按照时间整定原则，将其大于本级线路或是设备电源侧后备保护，同时应以最长动作时间采取有效措施进行有效整定，合闸时间延长时间，可以按照一般1s，在结合系统运营状况后进行有效整定。
4、结语
城市轨道交通本身所具有节能环保、高运输量，在当前中国城市普遍遭受城市污染与城市拥堵的情况下，发挥了极为重要的作用。因此，针对系统的高可靠性要求，需要不断完善备用电源自投的安全措施保障，在切实故障后美国迅速恢复供电，以此保证系统的稳定性。
参考文献：
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[3]齐万利，郑国祥，韩拥军等.罗家庄变电站110 kV断路器手动分闸后备自投动作原因分析[J].电力系统保护与控制，2010，38（5）：141-142.
[4]吕浩，何胜利，龚志辉等.备自投组在110 kV扩大外桥和10 kV单母Ⅳ分段主接线变电站中的应用[J].电力系统保护与控制，2009，37（5）：81-83，102.
[5]黄衍忠.变电站110kv备自投动作的原因分析[J].科技创新与应用，2013，（28）：152-152.
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