一种城市轨道交通自愈供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种城市轨道交通自愈供电系统，该系统包括分布于轨道交通沿线的变电所、变电所间的连接电缆和对等通信网络以及自愈方法，变电所由对应的电气一次子系统和电气二次设备构成，电气一次子系统用于实现车站内的用电设备供电连接，并与电气二次设备配合实现不同运行工况的切换，不同工况包括：正常运行工况、检修工况和故障工况；电气二次设备通过通信网路获取所述供电系统的电气特征参数，依据参数变化自动判断所述供电系统运行状态，依据获取的系统失电原因并按照对应的自愈方法控制对应的电气一次子设备自动执行故障隔离或倒闸操作，从而实现多装置并行/协同工作，改善系统自愈性能，提高轨道交通服务水平。提高轨道交通服务水平。提高轨道交通服务水平。

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通自愈供电系统


[0001]本专利技术属于城市轨道交通供电系统
，更具体地，涉及一种城市轨道交通自愈供电系统。

技术介绍

[0002]城市轨道交通供电系统一般包括外部电源、主变电所(或电源开闭所)、中压供电网络、牵引变电所、牵引网、降压变电所、动力照明配电系统、电力监控系统、杂散电流腐蚀防护系统及供电车间等。其中，采用集中供电时需设置主变电所，其功能是把城市电网110kV电源经过主变压器变换为中压35kV电源，为轨道交通牵引变电所、降压变电所供电。采用分散供电时需设置电源开闭所，其功能是把城市电网引入的中压(10/35kV)电源按照轨道交通供电系统需要进行分配后，为牵引变电所、降压变电所供电。中压供电网络将主变电所馈出的35kV回路，通过中压电缆以分区环网供电方式，为每座牵引变电所、降压变电所提供两路电源。使每座牵引变电所、降压变电所都有可靠的电源保证。牵引变电所将35kV交流电源经降压整流后，提供直流电源给牵引网作为列车的牵引电源。牵引网包含正馈线架空接触网和负馈线专用回流轨。降压变电所将35kV交流电源降压成0.4kV低压电，给各种设施的动力、照明设备供电。利用电力监控系统完成对供电设备的遥控、遥信、遥测和遥调等功能。利用杂散电流腐蚀防护系统提供对直流牵引供电产生的杂散电流进行监测和防护。利用供电车间为供电系统提供运营维护服务，保证系统的可靠运行。
[0003]城市轨道交通集中式供电系统一般设置2座以上主变电所，每座主变电所从城市电网引入两回相互独立的110kV电源，主变电所高压侧多采用线路变压器组接线(也有采用桥式接线)，二次侧采用单母线分段接线，并设置母联备自投功能；中压供电网络采用双环网结构，每座车站变电所从主变电所或相邻车站变电所引入2回相互独立的电源，在2座主变电所中间部位设置环网联络开关，正常运行时环网联络开关处于分位，当1座主变电所退出运行时，闭合环网联络开关，由另一座主变电所承担两座主变电所供电范围内的一、二级负荷；车站变电所中压侧和400V侧采用单母线分段接线，设母联备自投功能，直流牵引供电母线采用单母线接线，两套整流机组分别通过断路器与中压母线和直流母线连接，一般从直流母线馈出4回馈线分别接至上、下行左右侧的接触网，接触网在变电所处设置电分段用于限制故障范围，每回馈线设置直流断路器和上网隔离开关，分别连接到上、下行接触网的两回馈线间设置有联络用隔离开关，用于牵引变电所故障时的越区供电，直流牵引供电负母线通过电缆与走行轨连接；设置电力监控系统，由控制中心电力调度终端、变电所内设综合自动化系统、复示系统以及联系三者的通信通道构成，实现对现场供电设备运行信息的监视和和调度，系统采用1：N结构，信息传输采用主从模式，在控制中心电力调度终端与变电所内设综合自动化系统间纵向传输，各车站变电所间信息不能进行横向传输。
[0004]现有系统装设在断路器附近的测控装置独立运行，仅作为从站与控制站之间进行信息交互，不能获知系统全局信息，在系统发生各种原因引起的失电时，可采用手动和自动两种方式恢复供电，其中手动方式又包含人工现场直接合、分和在调度端通过电力监控系
统合、分相关开关实现故障隔离及系统恢复。采用人工现场操作要求变电所有值班人员，且合、分耗时冗长，一般在系统调试及试运行阶段有采用，正式运营后一般很少采用。调度端通过电力监控系统合、分开关又包括点动和程控两种模式，点动指按照故障隔离、系统恢复需要，在调度端远程逐个进行开关合、分操作的模式，该模式较之人工现场操作要快，但系统恢复供电时间依然很长。程控则是根据预先设定的程控卡片，在电力监控调度端由系统自动执行一系列的开关合、分操作，程控多在有计划的检修作业时采用，突发事件倒闸时也可采用特定条件启动的程控模式，但为保证安全，一般需要调度员进行确认后，系统方可执行。程控相较点动可以缩短倒闸时间，且随着倒闸涉及开关数量的增加优势也更加明显，但运行经验证明程控涉及的开关数量越多程控失败的概论也越高，这是因为程控是按照顺序依次对一系列开关进行的自动操作，中间一旦某个开关操作失败，程控即不再执行，而且在进行较大的系统级倒闸，如主变电所解列支援供电时，采用程控方式依然需要20～30分钟系统才能恢复供电，无法满足旅客对轨道交通服务质量越来越高的要求。自动方式恢复供电一般针对故障情况下局部的电源转换，多采用备自投和自动重合闸实现，其中备自投用于交流供电系统(电缆线路)的电源切换，自动重合闸用于直流牵引供电系统的馈线。如前所述，由于断路器附近的测控装置无法获知系统全局信息，城市轨道交通交流供电系统各级备自投一般采用时间级差配合的方式实现备自投的选择性，随着环网分区变电所数量的增加，末端变电所的备自投动作延时将明显变长，严重的可以达到10s以上。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种城市轨道交通自愈供电系统，可以在不改变一次系统结构和二次测控保护配置的条件下，利用对等通信技术，将二次测控保护装置进行联网，实现信息共享，从而实现多装置并行/协同工作，改善系统自愈性能，提供轨道交通服务水平。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种城市轨道交通自愈供电系统，该系统包括分布于轨道交通沿线的变电所、变电所间的连接电缆、对等通信网络以及自愈方法。变电所由对应的电气一次子系统和电气二次设备构成，其中电气一次子系统根据需要可采用单母线分段(可设置分段开关或不设置分段开关)或单母线接线，相邻变电所电气一次子系统间采用电缆连接，构成链形结构，电气一次子系统用于实现车站内的用电设备供电连接，并与电气二次设备配合实现不同运行工况的切换，不同工况包括：正常运行工况、检修工况和故障工况；电气二次设备用于实现供电线路参数的采集，并与与电气一次子系统配合实现不同运行工况的切换；全线所有电气二次设备通过网络设备组合成对等通信网络，网络拓扑采用单环网或者冗余双网；电气二次设备通过通信网路获取所述供电系统的电气特征参数，依据参数变化自动判断所述供电系统运行状态，依据获取的系统失电原因并按照对应的自愈方法控制对应的电气一次子设备自动执行故障隔离或倒闸操作。电气一次设备类型包括断路器、隔离开关、变压器、电压互感器和电流互感器等。电气二次设备类型包括微机继电保护装置、微机测控装置、微机保护测控一体化装置和微机备自投装置等。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，不同电气二次设备执行故障隔离和倒闸操作可以是并行操作，也可以是顺序操作，还可以是并行操作与顺序操作的组合。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，任一变电所母线处的电气二次设备通过采集主变电所主变压器二次侧母线电压，判定是否存在主变电所失电故障；同时通过检测主变电所供电范围内其他电气二次设备记录的事件信息，确定自愈倒闸方案。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，当主变压器二次侧两段母线同时出现失压或先后出现失压时，则判定存在主变电所失电故障，此时由主变压器二次侧母线测控装置将检测到的母线失压信号发相关变电所进、出线断路器处测控装置，经测控装置判断满足条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通自愈供电系统，其特征在于，该系统包括变电所、变电所间的连接电缆和对等通信网络，所述变电所包括对应的电气一次子系统和电气二次设备，所述电气一次子系统包括一个或多个电气一次设备和连接线缆，所述电气一次设备之间按照单母线分段进行连接，母线设置有母联断路器或者不设置母联断路器，任一车站的作为电源进线的电气一次设备与相邻车站的作为电源出线的电气一次设备之间采用电缆连接，所述电气一次子系统用于实现车站内的用电设备供电连接，并通过与电气二次设备配合实现不同运行工况的切换；所述电气二次设备与电气一次子设备中的电压、电流变换设备以及辅助触点连接，以实现数据采集，多个电气二次设备通过网络设备组合成单环网或者冗余双网，所述电气二次设备用于获取所述供电系统的电气特征参数，依据参数变化自动判断所述供电系统运行状态，依据获取的系统失电原因并按照对应的自愈方法控制对应的电气一次子设备自动执行故障隔离或倒闸操作。2.如权利要求1所述的一种城市轨道交通自愈供电系统，其中，不同电气二次设备执行故障隔离和倒闸操作为并行操作或者顺序操作，或者是并行操作与顺序操作的组合。3.如权利要求1所述的一种城市轨道交通自愈供电系统，其中，任一变电所母线处的电气二次设备通过获取主变电所主变压器二次侧母线的采集电压，判定是否存在主变电所失电故障；同时通过检测主变电所供电范围内其他电气二次设备记录的事件信息，确定自愈倒闸方案。4.如权利要求3所述的一种城市轨道交通自愈供电系统，其中，当主变压器二次侧两段母线同时出现失压或先后出现失压时，则判定存在主变电所失电故障，主变压器二次侧母线测控装置将检测到的母线失压信号发相关变电所进、出线断路器处测控装置，经测控装置判断满足条件时合分对应断路器；当主变电所任一台或两台主变压器带电，则判定主变电所恢复供电。5.如权利要求3所述的一种城市轨道交通自愈供电系统，其中，主变压器二次侧断路器的分闸条件为对应二次侧母线失压，合闸条件为对应主变电所恢复供电且主变压器二次侧母线无压；主变电所出线断路器的分闸条件为主变电所失电，合闸条件为断路器电源侧有电且负荷侧无电；环网联络开关的合闸条件为主变电所失压，分闸条件为主变电所恢复供电。6.如权利要求3所述的一种城市轨道交通自愈供电系统，其中，主变电所失电，相关断路器的倒闸顺序为：1)分失电主变电所主变压器二次侧断路器；2)分失电主变电所出线断路器、全线三级负荷总开关、退出全线母联备自投功能；3)合环网联络开关；4)合失...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开康，吕意，温建民，何斌，刘贯琨，吴江涛，叶飞，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：