谷斯电气
联系我们   Contact
上海谷斯电气有限公司
电话:021-62560857 62560858
传真:021-62560859
邮箱:goose.sh@goosechina.com
网址:www.goosechina.com
 
 
  当前位置:谷斯电气 > 技术支持 > 专家咨询 >

GE Multilin 城市轨道交通继电保护应用方案

时间:2013-07-29 14:59来源:未知 作者:admin 点击:

1.城市轨道交通的供电方式

1.1 集中供电方式

        一条轨道交通线路配置少量受电点,采用110kV线路集中从公用电网受进电力,经轨道交通110kV 变电站降压到35 kV后,向轨道交通内部的35 kV 电网供电。对于交叉或邻近的两条(多条) 线路,可将它们的受电点进一步归并,形成容量更大的受电点,甚至采用220 kV 电压受电。一条长30-40 km 的轨道交通线路,只需配置2个集中受电点。

1.2 分散供电方式

        一条轨道交通线路配置较多的受电点,不设110 kV 变电站,采用35 kV或10 kV 线路从公用电网受进电力后,经过各受电点的配电站直接向轨道交通电网供电。一条长30-40 km 的轨道交通线路需配置4个及以上的分散受电点。

1.3 混合供电方式

        由于一些轨道交通线路大于100 km,其中心城区段具备了110 kV 受电的条件,而对分布在郊区的相当长的线段,如受条件限制,可采用35 kV 分散受电。这种供电方式是以集中供电方式为主,分散供电为辅的供电方式。
 
        以应用较多的集中供电方式为例,目前通常采用三级电压供电110kV/35kV/10 kV或两级电压供电110 kV/35 kV方式。整个供电系统根据轨道交通的线路及车站分布和负荷情况,设置主变电所、中压供电网络、牵引变电所、降压变电所、接触网及动力照明配电等系统,以满足轨道交通沿线动力、照明及牵引的用电需求。

2.GE Multilin城市轨道交通数字化差动方案

2.1 GE UR系列保护装置的Direct I/O功能

        Direct I/O功能专用于在UR系列保护装置之间通过UR 2模块交换状态信息。其机理类似于IEC61850 GSSE信息,但Direct I/O的信息传递是通过独立的连接通道完成并且进行了相应的速度优化。Direct I/O的信息传递速度也与IEC61850 GSSE信息类似,在128kbps的速度设置下,状态信息在两个装置间的传递速度约为0.2个系统周期,即4ms。
   
        Direct I/O采用了32位CRC校验的方法保证收发信息的完整性,同时在环结构方式下还采用发出信息回传的方式检验环路的完整性,使得Direct I/O的信息交换方式在具有极快的传送速度的同时具有极高的可靠性。

2.2 GE 数字化差动方案

        借助GE UR系列保护装置独有的Direct I/O功能(包括独立2模块,专用传输通道、4ms的传输速率等),在轨道交通供电系统保护应用环境下,可以使用F35装置实现数字化差动方案,即在线路两端的F35装置之间传递保护元件的启动状态,通过灵活逻辑比较本侧与对侧保护元件的状态,辨别是否发生区内故障,并及时跳开开关以切除故障,同时在发生区外故障时也能可靠不误动作。
        下图为一个典型的轨道交通环入环出系统接线图,一条线路两侧各配置一台F35装置,这两台F35装置通过独立于监控系统网络的光纤通道连接:
 
具体的实现方法是:区间线路两端各装设一台F35,通过保护装置的光纤接口模块交换数字量信息,如上图中红色虚线所示。F35的可编程Direct I/O功能,可以用于传输相邻所间的保护联跳及闭锁信息、开关量信息、失灵保护联跳信息等数字量信息,同时把这些信息作为两侧F35灵活逻辑中的状态变量。当区间线路发生线路故障、接地等情况时,两端的F35继电器检测线路中流过的电流是否达到其设定的判据电流启动值,并将此启动与否的信号,通过光纤在两装置间进行传递,在保护装置的内部进行逻辑判断,快速判别线路故障区段,实现选择性地快速切除故障线路。
例如,在上图红色箭头所示位置发生相间或接地故障,F35-1、F35-2、F35-3、F35-4的电流元件启动情况是:F35-1、F35-2、F35-3电流元件启动,F35-4电流元件不启动。
F35-1与F35-2将故障判为区外故障,F35-3与F35-4将故障判为区内故障,装置将出口跳开线路两侧开关切除故障。电源进线开关F35与主变电站出线F35的启动及逻辑判断和F35-1、F35-2相似,将故障判为区外故障而不会动作。
 
数字化差动方案的主要特点是:
保护装置之间只传递状态量信息,而不是传统的电流测量值,具有极高的可靠性和抗干扰能力。同时,基于GE UR系列装置特有的Direct I/O功能,状态信息量的传递速度能够达到0.2个系统周期的等级,使得保护的动作速度得到可靠的保证。此外,对于相间故障和接地故障,数字化差动具有同样的反应能力。
 
        数字化差动的应用方案已经电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心动模试验检验合格,检验报告见附件。
 
        此外,GE Multilin也同时能够提供传统的电流差动方案,使用GE L90分相电流差动保护系统对线路提供完整的全线速动保护。

 3.GE Multilin城市轨道交通供电系统保护应用

3.1 主变电站系统保护应用

        以典型的双回110kV进线,两台主变压器,35kV单母分段接线方式为例,简要说明GE Multilin保护装置的应用方案。
        主要保护对象包括:进线,主变,35kV分段开关,35kV线路、站用变等。
  • 110kV线路:L90分相电流差动保护系统(与对侧配合)或D60/D30距离保护系统
  • 主变压器:T35变压器差动保护系统
  • 主变后备保护:F650间隔控制器
  • 主变零序保护:由后备保护完成或根据用户要求单独配置一台F650
  • 主变非电量保护:由后备保护完成或根据用户要求单独配置一台F650
  • 35kV备自投:F650间隔控制器
  • 站用变保护:F650间隔控制器
  • 35kV线路保护:F35数字式差动保护系统(与对侧配合)
        具体的保护数量及功能配置应满足所属城市电力系统对110kV变电所的继电保护技术要求 。
 

3.2 牵引降压变电所的保护应用

        牵引降压混合变电所和降压变电所基本与城市轨道交通的站点对应分布,一部分车站布有牵引降压混合变电所向牵引网提供支流电源,这些变电所配有整流变压器,其余站点布有降压变电所向动力照明负荷供电。
 
        牵引降压混合变电所(如上图紫色方框中所示)的保护应用包括:
  • 进线间隔:F35数字式差动保护系统
  • 出线间隔:F35数字式差动保护系统
  • 母联间隔:F650间隔控制器
  • 整流变压器间隔:F650间隔控制器
  • 动力变压器间隔:F650间隔控制器
 
        降压变电所的保护应用包括:
  • 进线间隔:F35数字式差动保护系统
  • 出线间隔:F35数字式差动保护系统
  • 母联间隔:F650间隔控制器
  • 动力变压器间隔:F650间隔控制器
  •  

3.2.1 进线间隔

        进线柜分为外电源进线和环网进线间隔两种,均采用F35数字式差动保护作为主保护。
  • 数字式差动保护
采用上节介绍的数字式差动保护方案,两端的F35继电器检测线路中流过的电流是否达到其设定的电流元件启动值,并将此启动与否的信号,通过光纤在两装置间进行传递,在保护装置的内部进行逻辑判断,快速判别线路故障位置,快速切除故障线路,并且可靠保证区外故障不误动。
 
  • 母线保护功能
在母线出现故障时,进线保护装置检测到过流信号而馈线、母联、出线都无过流信号。根据此特点,将馈线、出线、母联的过流启动信号引至进线保护装置F35,利用F35保护装置的逻辑编程功能,通过逻辑判断由进线保护F35快速切除母线故障。逻辑功能如下:

3.2.2 出线间隔

        出线间隔的保护功能与进线相同,只是不需要实现母线保护,而是可以根据需要实现下一段母线的后备保护。
 

3.2.3馈线间隔

        馈线间隔可以分为两类:配电变压器及牵引整流机组(整流变压器)。
  • 配电变压器保护由F650装置实现
包括过流,接地,过负荷,非电量,400V侧信号等保护功能。
  • 整流变压器保护由F650装置实现
包括过流,接地,非电量,整流器信号,直流保护信号等功能。
 

3.2.4母线分段间隔

        母线分段间隔配置F650装置,用以实现过流,零序过流,合环保护,分段备自投等功能。
 
        由于F35及F650装置具有完善的电流电压保护功能,强大的灵活逻辑功能,数量众多的输入输出接点,在可靠实现上述主要保护功能的基础上,还可以根据需要灵活设置后备保护逻辑。
------分隔线----------------------------