浅析地铁牵引供电系统电流上升率及电流增量保护

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1、浅析地铁牵引供电系统电流上升率及电流增量保护摘要:通过研究地铁牵引供电系统电流上升率保护di/dt及电流增量保护ΔI，结合城市轨道交通运营现状，分析了电流增量保护ΔI中各整定值对保护动作的影响，同时提出了电流上升率保护di/dt及电流增量保护ΔI的定值整定建议。关键词：牵引供电；电流上升率；电流增量；中图分类号：U223文献标识码：AAbstract:ThroughtheresearchofMetrotractionpowersupplysystem,thecurrentrisingrateprotectionandcurrentincre

2、mentprotection,combinedwiththepresentsituationofcityrailtransitoperation,analyzestheeffectsofcurrentincrementprotectionsettingvalue,andputsforwardsettingsuggestsofthecurrentrisingrateprotectionandcurrentincrementprotection.Keywords:Tractionpowersupply;Thecurrentrisingrate;

3、Currentincrement;1、引言7地铁直流牵引供电系统的安全可靠运行是保证列车安全运行的前提。在保证牵引供电系统安全可靠地向列车供电方面，直流牵引供电系统的保护发挥了极其重要的作用。一方面在正常运行状态下，应满足列车运行的要求；另一方面在直流牵引供电系统发生故障的情况下，应有选择性地切除故障，以保证列车、设备和乘客的人生安全。同时，随着城市轨道交通的不断发展提高，行车密度不断增大，接触网供电的负荷也随之不断增大。特别是客运高峰期列车几乎都是重载启动，启动电流经常接近或超出整定值，初始整定值已不适合运营实际。为此有必要通过研究分析对

4、直流牵引系统的某些保护整定值作出调整。根据实际运行统计，直流牵引系统中保护动作最多的就是电流增量保护（ΔI、di/dt），超过直流牵引系统跳闸的一半，这大大的影响了供电的连续性。电流增量保护（ΔI、di/dt）的计算依据较为复杂，本文重点以西门子SitrasPro保护装置为例，针对实际运行当中地铁直流保护系统的电流上升率及电流增量保护进行分析并提出调整措施。2、保护原理2.1电流上升率保护di/dt电流上升率保护di/dt检测线路远端的短路点并切除。设置好相应地di/dt保护参数，当运行中的电流上升率超过设定值并完成延时，则保护出口动作。如

5、果快速电容跳闸功能开启，则同时触发快速电容脱扣跳闸。7西门子SitrasPro直流保护装置中di/dt测量值没毫秒更新一次。2.2电流增量保护ΔI电流增量保护测量电流增量。如果检测到高于正常运行时的斜率的电流快速变化，处理单元将判断在馈线的近端发生短路。短路可在电流远未到达峰值时检测到。这样切断短路电流时，可显著减小系统的短路负载。在ΔI监视模式下，计算生成新电流测量值与内部保存的基准电流值之间的电流差值ΔI。如果电流上升斜率低于某个di/dt值，则将产生新的基准值。例外：如果电流上升斜率降低到ΔI:di/dt整定值以下，在一定时间后斜率又

6、重新超过ΔI:di/dt整定值，而这段时间没有超过ΔI:di/dt返回延时值，则将不生成新的电流基准值。以下为图中的四条典型电流曲线的差异：1、由于电容充电使电流以陡峭的斜率上升，电流上升至最大值后迅速回落到正常负荷电流值。不跳闸：△I延时值未达到。2、迅速上升的电流超过△I保护延时整定值及允许（预先设定）的△I保护电流上升率。跳闸：△I保护跳闸整定值及延时整定值都达到。3、迅速上升的电流超过△I保护允许（预先设定）的电流上升率。设定的△I：在电流上升过程中有所中断，但△I7di/dt返回延时值未达到。跳闸：△I保护跳闸整定值及延时整定值都

7、达到。4、在电流上升过程中有所中断，并达到了预设的△Idi/dt返回延时值。重新开始△I保护的电流测量及计算。电流值虽然达到了△I保护跳闸整定值，但保护动作条件并未完全满足。不跳闸：△Idi/dt返回延时值达到，△I保护返回并重新开始。3、直流牵引系统继电保护目前存在的问题3.1列车启动电流与远端小电流接地故障的区分近端故障电流可以通过过流保护的延时和正常运行电流区分，但中远端短路故障电流的峰值与列车启动时的电流峰值相近，甚至小于该电流。所以，远端短路故障电流与列车启动电流的区分是直流牵引供电保护的难点。另外，列车受电弓过接触网分断时，也会

8、有一个峰值较高的电流出现，由于保护装置是依据电流变化率来判断的，△I保护适合于近端短路保护，di/dt适合于远端短路保护。保护装置通常用延时的方法予以区分，但当列车启动因重载或某