光纤数字通信的直流双边联跳保护方案

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1、专业知识分享版摘要介绍北京地铁亦庄线在国内轨道交通工程中首次应用的基于光纤数字通信的直流双边联跳保护方案。阐述方案的回路构成、联跳动作原理，分析方案设计过程中需要重点考虑的环节，并提出具体要求。与传统电缆传输信号的直流双边联跳方案进行综合经济技术比较，表明新方案具有良好的抗干扰性能、数据传输可靠性高，可以适用于任何工程环境。关键词城市轨道交通光纤数字通信直流双边联跳北京地铁亦庄线1研究背景城市轨道交通直流牵引供电系统一般采用双边供电，即正常运行时由相邻两个牵引变电所各馈出一路直流电源，为同一区间的牵引网供电。在这种供电方式

2、下，当区间发生故障时，需要将相邻两个牵引变电所的相应直流馈线断路器断开，才能彻底隔离故障。但是，依靠直流馈线断路器配置的电流保护不能完全实现这一功能，主要问题有:1)当直流馈线保护装置故障时，近端短路(短路电流较大)可由断路器本体大电流脱扣保护动作，切除故障;而远端短路时，由于短路电流较小，往往达不到大电流脱扣保护定值，故障无法切除。2)对于某些长大区间，尤其是在越区供电方式下，当远端发生短路时，馈线断路器的电流保护可能无法动作。鉴于此，工程设计中采用在相邻牵引所直流馈线断路器间设置“双边联跳保护”来解决以上问题。根据联跳

3、信号传输模式的不同，双边联跳方案可分为模拟信号传输和数字信号传输两种;而根据传输介质的不同，双边联跳设计方案又可分为电缆方案和光纤方案两种。考虑到基于光纤数字通信的直流双边联跳方案(以下简称“光纤双边联跳方案”)在越区供电时切换比较困难，国内轨道交通工程中普遍采用了电缆方案。北京地铁亦庄线在国内首次采用了光纤双边联跳方案，更是在国内外首次将越区供电时的切换回路应用于实际工程。笔者作为主要设计人员，全程参加了该方案的设计，特撰文对此方案进行介绍。2方案原理2．1回路构成光纤双边联跳方案构成如图1所示，主要包含联跳信号发送回路

4、、联跳信号接收回路、联跳信号传输回路以及联跳信号切换回路。以相邻牵引变电所TS1、TS2的馈线柜D3、D1之间的双边联跳回路为例，继电器－K11/－K12、－K13/－K14为联跳信号发送回路，继电器－K21/－K22为联跳信号接收回路，2台光耦模块(EES)、所间光缆以及继电器－K3/－K4/－K7/－K8构成联跳信号传输回路，其中光耦模块实现光电信号的互相转换，可以接收外部输入的硬接点信号，同时也可以输出硬接点信号驱动出口继电器。此外，同一所内的2台光耦模块和继电器－K3/－K4/－K7/－K8构成联跳信号切换回路，用

5、于越区供电时的联跳回路切换。2．2联跳动作原理以图1所示的接线图为例，阐述光纤双边联跳动作原理。2．2．1正常双边运行如图1所示，正常运行时牵引变电所TS1的直流馈线D3和牵引变电所TS2的直流馈线D1对同一区间牵引网进行双边供电，此时越区隔离开关处于分位，其常闭触点－K94(11、12，21、22)处于闭合状态。若此时在该区间靠近TS1处发生短路，则D3柜内的微机综保装置首先动作跳开本柜的直流断路器，同时发出信号使触点－K50闭合，继电器－K11得电，其常开辅助触点。(11、14)闭合;EES2接收到输入联跳信号后，将该

6、信号进行A/D使命：加速中国职业化进程专业知识分享版转换，然后按照既定的协议格式对数据进行封装，最后转换成光信号发到TS2站的EES1。当TS2站的EES1接到TS1站发来的联跳信号后，首先对数据进行读取还原，再根据该联跳信号的性质(启动线路测试)启动A1出口，继电器－K3得电，其常开接点(11、14)闭合，联跳接收继电器－K22得电，其常闭接点(11、12)断开，D1柜断路器保持(采用磁保持断路器时需使用常开接点)回路失电，断路器分闸。为提高双边联跳保护跳闸的可靠性，并采集断路器跳闸相关信息，工程中一般取－K22常开接点

7、一对(如21、24)输入微机综保装置，由其出口对D1柜的断路器进行再次分闸，同时向SCADA系统上传“邻所联跳”信号或“断路器被邻所联跳”信号。2．2．2越区运行当牵引所TS2解列、由牵引所TS1与TS3(图1中未示)经越区电动隔离开关进行双边供电时，牵引所TS2的越区隔离开关处于合位，其常闭触点－K94(31、32，41、42)处于断开状态，常开触点－K94(21、24，51、54)处于闭合状态。此时，在区间靠近TS1处发生短路，联跳信号从牵引所TS1发送到牵引TS2的过程与正常运行时相同。不同的是:在牵引所TS2内，当

8、EES1接收到联跳信号后，由于常闭触点－K94(41、42)处于断开状态，联跳接收继电器－K22无法得电，本站不会接收到联跳信号;而由于－K94的常开触点(21、24)处于闭合状态，当继电器－K3得电后，其常开触点(21、24)闭合，将来自TS1的联跳信号输入到EES2，经EES2处理后发送至牵引所TS