摘要：在城市轨道交通牵引供电馈线系统中采取有效的继电保护措施，有利于保证轨道交通运行平稳可靠，降低电力故障给运行带来的影响，并且可以提高电力线路的可控性，能够给轨道交通安全运行提供技术支撑。本文以轨道交通牵引供电系统为研究对象，探索了其继电保护的配置方案，以供借鉴。
关键词：城市轨道交通；牵引供电系统；继电保护
1牵引供电系统构成分析
1.1供电方式
在当前城市轨道交通体系中，地铁是较为普遍的交通方式，地铁运行中的供电方式是双边供电，即供电臂从两端相邻的变电所取得电流的供电方式。双边供电的相关配置处于露天环境下，没有备用，提出了较高的运行要求。
另外，城市轨道交通供电还包括其他普通铁路的供电，针对普通铁路供电主要的方式有：直接供电方式、自耦变压器供电方式以及带回流线直接供电方式等。
1.2接触网
接触网在现阶段的城市轨道交通系统中的应用较为普遍，接触网供电有刚性接触网和柔性接触网两种方式。柔性接触网主要利用了导线的性能，降低支撑点的负荷，比较广泛的应用在城市无轨电车和轻轨中；然而，柔性接触网的悬挂点硬度大，整体跨度小，因此而引发实际运行中发生轻微震荡的现象，所以不适用于高速的城市轨道交通运输中。
2牵引供电系统馈线保护要求
在城市轨道交通车辆运行中，牵引供电系统为数据传送与运行引导提供保障，也是整个系统可以平稳运行的基础。对牵引供电系统进行分析可知，相应的继电保护包括电压和电流两个方式，依据电力系统框架和功能的不同，所选择的保护方式也不同。根据城市轨道交通牵引供电系统的保护现状来看，大部分采用的保护方式是电流为主、电压为辅；并且，对已有的故障数据进行分析发现，牵引供电系统保护中，需要达到过载电流保护装置反应敏捷、可以及时阻断故障隐患这一要求，要保证不降低供电系统运行的平稳性，而且，还要采用不同的供电方案和智能监测设施，提高电网管理水平与控制能力。
3牵引供电系统保护设计分析
针对城市轨道交通牵引供电系统保护设计，需要重点进行电流保护，其次进行电压保护；同时，结合城市轨道交通电力系统关于平稳运行的相关要求，合理配置断路器，建立完善的备用电网系统，从而有效降低电力故障可能造成的供电系统破坏，保证电力设备完好。
在牵引供电系统保护设计的过程中，要全面分析电网可能存在的安全风险，并利用馈线措施对常见故障位置及导致的功能性损害程度进行判断或评估，从而保证断路器配置合理，使其识别到过载电流的情况下能够及时断开电力回流，减少过载电流对电力设备的影响，规避电力设备损害或安全事故的风险。与此同时，针对整流回路断路器和直流馈线断路器的设计，要考虑两种设备的各自原理与功能，防止发生安装错误的现象，避免给城市轨道交通的电网平稳运行造成不利。
第一，城市轨道交通运行过程中，一旦电源系统发生跳闸事故，那么城市轨道交通测量会由于涌流问题，在途径悬链线段的过程中存在额外电流，进而断流器工作效率降低。因此，针对牵引供电系统的保护设计，需要最大程度为系统提供保护技术支撑，同时强化对电网系统的监控，从而有效解决跳闸问题。
第二，针对牵引供电系统的保护，设计人员需要结合电网运行的实际环境对潜在安全风险进行识别与分析，并通过整合将直流系统中存在的短路隐患进行解决，如此有效防止发生过载电流等现象，提高供电系统运行的可靠性。
第三，针对常见故障部位，设计人员需要结合故障问题及其原因进行相应的保护措施应用，保证直流供电系统避免外界环境等因素的干扰，确保轨道交通电力系统安全运行，提高轨道交通运行管理水平。
4轨道交通牵引供电馈线系统的继电保护配置
4.1直流开关柜大电流脱扣继电保护
根据以往的轨道交通牵引供电系统故障来看，出现频率最多的是短路电流问题，且这一故障现象带来的危害损害较大，如果不能及时隔离防护，势必引发不可预估的损失，甚至导致轨道交通运行瘫痪。所以，进行轨道交通牵引供电系统的继电保护配置时，首先要考虑短路问题，大电流脱扣保护装置能够利用断路器实现隔绝保护，是一项重要手段。大电流脱扣保护装置的工作原理为：供电系统出现短路故障等问题的情况下，断路器感应到大电流从而自动跳闸，实现供电中断进而对馈线进行保护，
除此之外，根据以往牵引供电系统故障的相关资料，直流断路器监测发现线路瞬时电流超出了额定标准，会及时截断线路电流，同时将线路转为备用系统，在确保轨道交通正常运行的同时，也增强了供电系统的可靠性。
4.2直流馈线过电流保护措施
依据过电流保护时间的不同，直流馈线保护包括延时过电流保护与无延时过电流保护两种方式，主要区别是是否设置了动作延时。无延时过电流保护没有设置操作延时值，具体功能原理与大电流跳闸保护原理相似，当运行中发现系统电流超过额定值，会立即响应馈电开关，响应的反应时间与保护时间都非常短。延时过电流保护的电流设定值与无延时过电流保护相比较小，但延时过电流保护的工作时间长。一般来说，延时过电流保护需要达到如下要求：i>idtm和t>T0，其中T0是延迟设置值。实现馈线保护的根本在于保护控制单位idtm和T0值的确定，尤其是设置idtm。一般是分别对idtm的正、负值进行设置。如果负值代表城市轨道交通的再生状态，电源系统出现短路故障，反向电流会流经馈线柜。根据公式，电源系统电流在规定时间内超出了限定电流值的情况下，会立即响应继电保护装置，跳闸解除故障。
4.3直流馈线电流上升率保护措施
在城市轨道交通牵引供电系统保护中，电流上升率继电保护比较常用。这一保护措施在配置时会将继电保护的启动条件设置为电流上升率值，而且当进入延时阶段会启动保护措施。这一保护措施适合针对长距离非金属短路故障进行配置应用。
根据运行要求及保护措施的特点，继电保护装置应当对电流上升速度进行连续监测，当监测到电流上升速率超出设定值，保护动作开启。并且，需要关注的是，保护动作开启只有在延迟时间内整个电流上升率超过了设定的保护动作开始值才实施。
4.4直流馈线线路测试保护措施
在直流馈线断路器合闸前，对线路进行测试，以防止断路器合闸于故障线路上。典型的测试线路原理图如下图所示。整个测试回路由电阻，熔断器，接触器和采样模块组成，将母线电压通过测试回路加到馈线回路，测量回路电阻来判断是否可以合闸。
5结语
综上所述，针对城市轨道交通牵引供电系统，进行科学的继电保护配置有利于减少供电线路出现断路或断路的故障现象，保障线路电力设备运行的可靠性，并使整个轨道交通系统运行的安全性得到显著提升。
参考文献
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