地铁牵引供电的过电压保护措施吴永涛

地铁牵引供电的过电压保护措施吴永涛

吴永涛

(天津保富电气有限公司天津300392)

摘要：随着改革开放和经济的发展，国内交通环境发生了天翻地覆的变化，地铁在越来越多的城市开通。在电网系统正常的运行中，作为重要的组成部分的牵引供电的过电压保护措施是其中十分重要的一个模块。随着电力技术在地铁运行中的广泛应用，地铁牵引供电的过电压保护措施成为学术界的研究热点。本篇文章通过对过电压保护装置原理等方面的介绍，系统的论述了地铁牵引供电的过电压保护措施在地铁运行中发挥的重要作用。

关键词：地铁牵引；供电；电压保护措施

引言：地铁牵引供电系统是城市轨道交通最为重要的，也是最为关键的设备之一，它不仅投资大，一般为地铁工程总投资的10%左右，而且技术复杂，是多专业综合性的产品，涉及机械、电力电子技术、微机控制技术、网络传输、材料等领域。地铁牵引供电系统的基本要求是技术先进、安全可靠、经济实用、维修量小、满足线路的运输能力。下面我们将对地铁供电系统中的牵引供电的过电压保护措施展开深入的研究。

一、地铁牵引供电系统的基本构成

1.地铁车辆供电系统构成

地铁供电系统负责向地铁和用电设备提供电能，一般分为高压供电部分和地铁内部供电部分。其中高压供电部分直接从城市电网取电，供电方式一般包括集中式供电、分散式供电和混合式供电。而地铁内部供电主要包括牵引供电系统和照明供电系统，牵引供电系统会将三项高压交流电变成适合地铁车辆应用的低压直流电。馈电线会将牵引变电所的直流电送到接触网上，地铁会通过受流器直接在接触网上获得电能。动力照明供电系统主要提供照明、风机、水泵等动力机械的供电，主要由降压变电所和动力照明配电线路组成。

2.地铁车辆牵引供电系统构成

地铁车辆牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网两个部分组成，目前地铁牵引供电系统通常采用直流供电方式，其中牵引变电所是地铁车辆牵引供电的核心。牵引变电站的位置和容量是由地铁车辆在运行高峰期的车流密度和车辆型式通过牵引供电计算得出，其中牵引变电所的容量在设置时需要满足供电合理，运营方便，满足高峰运营时的最大负荷需求，并且当牵引变电站出现故障时，其相邻的变电站需要具有一定的过负荷能力，并能保证地铁车辆的正常运行。牵引网是指在线路周围铺设为地铁车辆提供电能的装置，主要由正极接触网供电和负极走行轨回路两部分组成，其供电方式主要包括供电轨和供电网两种方式供电，根据不同线路特点选择不同的供电方式。

3.地铁牵引供电系统运行方式

地铁牵引供电系统的运行方式主要包括正常运行方式和某一牵引变电站解列的运行方式。在正常的运行方式下，地铁车辆的牵引供电系统均由相邻变电站进行双边供电，车辆段内的接触网由本车辆段内的牵引变电站供电，而车辆在停车场内由停车场内的牵引变电所供电。当某一牵引变电所发生解列且不包含线路端头牵引变电所时，会由相邻变电所进行跨区供电。当解列发生在正线线路的端头时，会由相邻的牵引变电站进行单边供电。当停车站发生牵引变电站解列时，会由正线牵引变电所通过接触网向停车场牵引网供电，这时停车场牵引变电所不会安排向正线支援的任务。

二、地铁牵引供电的过电压工作原理

地铁牵引供电过电压在小电流接地系统发生时，对不同支路之间的变化情况和接地点后向支路的零序电压、零序电流呈现不同的特点，磁力的分布根据相应的电线线路情况进行作用，对于牵引由此提出了利用五次谐波零序电场和磁场探测接地点的新方法。

三、地铁牵引供电的过电压控制方式

对零序电压和容性零序电压的分析，我们也可以发现在电力磁场和磁性力场变化的过程中，其作用下产生的状态是比较稳定的，证实了三相电压和电流的三相合成的电场和磁场与零序电压和零序电流所产生的交互磁场是可以变换的。

在小波辨析理论的尺度分解中，采用db6对其进行分析，内部过电压的能量谱和电流流向性变化都可从中获得，由此提出一种能量比值作为判据的励磁涌流识别法。分析结果说明，在4尺度，能量谱在二者之间的变化较为明显，而在6尺度分布规律相似，从而采用这两种尺度小波能量作用下产生内部过电压和励磁涌流。当励磁涌流的二次谐波含量很低时，该方法仍能得到励磁涌流的明显特征。

在电力系统中，牵引供电的过电压保护系统十分重要的组成部分，在当前的地铁运行活动中，其牵引过电压保护依旧是经常开展的项目互动之一，长期以来一直是基于稳态分析的故障识别方法占主导地位，并实现了不同原理的过电压接地选线装置等自动设备，但整体来说这类设备选线准确率不高，而且一般都不具备故障点定位功能，因此，应该提出一种基于空间电磁场的接地故障点探测方法和一种基于多分辨分析的小波供电方法。

四、地铁牵引供电的过电压保护措施

软件的运行也必须依靠硬件作为基本的开展平台，而在电力系统中的任何一个操作都可能会对系统产生重大的影响，所以平台首要要求是可靠。

1.具备一定的可靠性

首先其开放设计的系统软件必须要具备一定的可靠性，能够对外界的干扰进行抵抗。装置工作在具有较强电磁干扰的电力系统现场，对各种干扰之间产生的磁场和瞬时反应速率要保持在三级设备以上的水平；一旦装置出现过电压，必须具有可靠的闭锁措施；减少因为不合理的操作，导致系统出现不可预估的严重性后果。

2.具备一定的可扩展性

其次，其系统软件必须要保持一定的可编程、可扩展性。高级语言编程可实现程序的可移植性，便于装置的升级和更新换代。传统的汇编语言将在当前的卡快速发展中已经逐步的不再适用于企业的发展和系统的设计，而优良的编程语言大大提高了研发效率和可靠性，有利于产品的快速更新换代，达到较强的竞争力，最大限度的减少地铁内部设施不老化、不松动的现象。

3.一定数量的测算

对通道开放运营的数量进行测试。对不同情况下的开关输入和输出量进行统计和测试。接着对接口的类型和接口的方式进行设定，以及以上配置的实现方式，如开关量隔离方式、模拟量隔离和前置滤波方式等。在数模转换和储存类型上这些配置要据实际应用对象而定，不能一概而论。在今后的发展中其继电保护装置和变电设备将变得更加微型化、只能化，保护装置和自动设备对电力系统的要求也将有许多新的变化，其可靠性和安全性是重管理点内容，而保护原理和算法是这些装置或自动设备的核心。

4.一定的安全性能

在修建地铁的时候，最重要就是地铁的安全性能。所以，地铁电力系统的稳定性相当重要。在同等运行状态下，确定电力保护系统的稳定性，将电力的受力能力最大限度的发挥出来是地铁设计人员的主要工作之一。选择电力的稳定性与其牵引供电的形式关系密切，所以，在判断电力稳定性的时候应该充分考虑到地铁运行时的安全性能。

结束语：

随着科学技术的快速发展，城市轨道交通已经成为保证城市向前发展的重要交通运输工具，并在人们的日常生活中起到越来越重要的作用。城市地铁牵引供电系统是为地铁车辆提供电能的重要基础部分，直接保证了地铁车辆的正常运行，因此，加强研究地铁牵引供电系统的可靠性是非常有必要，是保证地铁车辆安全运行，同时使地铁牵引供电系统的可靠性达到最高的重要措施。

参考文献：

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