谈地铁供电继电保护网络化技术

摘要：公路和地铁的快速发展，为缓解我国交通拥挤问题发挥了重要作用。在地铁技术日益提高的同时，越来越多的城市开始建设地铁。在实际修建过程中，地铁的供电系统十分复杂，以往的电力保护继电器装置也受到了较大限制。网络技术在各行各业的运用的同时，为地铁供电继电保护也提供了诸多便利。文章通过分析继电保护网络化的可行性，进一步讨论其发展方向。

关键词：地铁；继电保护；网络化

我国轨道交通发展至今，一般采用的都是过流保护以及零序保护等装置，独联状态下继电保护装置之间难以实现有效通信，轨道交通供电系统的稳定性也遭到破坏，在一定程度上也阻碍了轨道交通的发展。因此，继电保护网络化十分必要，有关部门和工作人员要加以重视，提高相关科学技术。

1地铁供电系统和继电保护网络化的相关概念

1.1地铁供电系统

地铁具有速度快、能耗低、安全性高的特点，从我国第一条铁路建成至今为人们的生活带来了诸多便利，已经成为各城市的重要交通工具。另外，我国地铁的发展在全世界都处于领先的地位，被许多国家借鉴和效仿，给其他国家提供了众多技术和理论支持。地铁作为轨道交通，所需要的技术含量较高，同时建设成本和后期的维护成本也较高。其中地铁供电主要通过电网供应，由于供电系统的复杂性，必须对其进行继电保护，保证各个供电系统正常运行，并能够及时处理各系统可能出现的问题。其中，电线短路是地铁供电系统出现频率最高的故障，一旦出现，电流可能会突然增大，一些元件开始发热，轻则损坏元件，缩短元件寿命，重则造成永久性损坏，必须予以更换。另外，短路故障也会损害其他供电子系统，进而影响整个供电系统的运行，造成的危害极大。一般情况下，供电系统产生故障所持续的时间不长，只要平时进行有效的维护，或者在刚发生故障时就对其进行快速处理，都不会对供电系统造成太大的危害。而设置必要的继电保护装置对供电系统有很重要的保护作用。

1.2继电保护系统

继电保护装置能够通过电网的电流变化来判断供电系统是否存在异常，以正常电网的运行速度为依据，检查实际电网运作时所显示的数据，当实际数据与正常数据无差异时，表明电网正常运行；如果出现差异，则表明供电系统出现异常。供电系统出现问题时，继电保护装置所显示的电流会增大，此时，继电保护装置就会采取跳闸等措施对电网进行保护，以此来提醒人工前来检修。

1.3继电保护网络系统

选择合适的继电保护系统十分重要，它对电力有一定的调控作用，有利于保证供电系统稳定性以及正常运行，预防各类故障的发生，进而保证地铁乘车安全。从网络架构方面看，可将网络保护系统分为市级、省市级和省级。首先，线路保护以及变压器保护连接到主站保护系统依靠的是变电站，然后对被监控设备进行实时控制。其次，变电站的信息需要被及时传送给主站网络，由保护管理机器依照网络命令进行实时保护，随后连接到其他变电站。其中变电站保护系统包含主站系统、变电站系统以及保护系统三方面，主站系统主要是对一定范围内的变电站的维护，同时依据变电站传送的信息，判断供电系统此时的状态，一方面保护设备，一方面同其他主站系统进行信息交流。变电站系统的作用主要是收集信息、控制信息和传输信息，依据所接收的各保护装置的检测信息，对变电站进行整定，然后把信息及时传送给主站。而保护系统装置则是进行就地整定以及实施保护动作。此外，主站系统和变电站系统的位置分别位于调度侧和变电站内。光纤通道一般包括专用光纤和多路光纤，在短距离传输时往往选择专用光纤，以增强其可靠性，而在长距离传输时往往选择多路光纤。

2继电保护系统易出现的问题

2.1开关出现故障

开关装置是保证电路正常运行的重要装置，也是最基本装置，在供电系统中，开关分为负荷开关以及负荷和熔断器开关。而开关出现故障的主要原因是开关质量不达标或是开关安装有问题，开关质量不达标意味着开关质量太差，不适用于供电系统。如果工作人员选用了低质量的开关，在长时间的供电系统运行时，开关很容易出现问题，甚至诱发更加严重的线路问题。而在另一种情况中，即工作人员由于某些原因将开关装置错误地安装到了供电系统中，同样很容易造成电路损害的问题，阻碍整个供电系统的正常运行，造成开关的损害，进而使继电保护系统的运作受到威胁，难以发挥应有的保护作用，造成继电保护装置的失效。

2.2电流互感器出现异常

一般来说，供电系统的终端出现问题时，电流互感器也会有异样，例如供电系统的终端出现短路现象时，电流互感器的电流会发生异常变化，变化的幅度也很异常。因此可以说电流互感器的电流出现异常幅度的变动时，供电系统的终端一定没有正常运行，肯定存在某些故障。此外，电流互感器在某些时刻也会做出保护作用，例如供电系统终端的普通线路上出现某种故障时，继电保护器中的电流互感器就会启动保护作用，但如果供电系统终端的原件上出现问题时，电流互感器就无法对其进行感应，会造成断电等后果。

3继电保护装置的完善方法

电力监测工作十分复杂，而继电保护装置的对于电力供电系统的监测十分重要，具有不可替代的作用。另外，继电保护装置所包含的专业知识较强，因此需要配备一些专业知识较强且工作经验丰富的监测人员来完成相关工作。随着我国各行业各部门的快速发展，各行业各部门的用电量也迅速增加，国家电网的规模也正在随之扩大，继电保护系统的保护工作的压力也随之增大，因此也受到了整个行业的重视。

3.1继电保护装置的监测技术

继电保护装置对于供电系统的稳定性有很强的保护作用，除了具有差动保护和纵联保护方法以外，继电保护系统还能依靠检测安装处的电器量来对电路系统进行保护，进而加强对电路系统的进一步保护。以同一设备过往正常的运行状态下的数据为依据，将现在的运行状态与其进行比较，进而判断供电系统是否存在异常。通常情况下，二者的运行状态应是基本一样的，但如果出现了差异较大情况，那么该设备很容易被认为是存在故障。此种情况下，继电保护系统就会对两者的状态进行对比分析，当认为出现异常时，继电保护装置就会用报警的形式进行提醒，提醒工作人员供电系统已经出现问题，需要对其进行维修。

3.2继电保护故障的维修手段

继电保护系统装置存在不同的种类，工作原理也存在差异，可通过以下几种方法进行分析：第一种是替换法。这种方法十分常见，指的是在继电保护装置发现供电系统出现异常时，对分析出的故障部分进行替换，即将不合格和有故障的零件替换为符合要求的零件，通过这种维修手段减少出现的问题。这种方法相对简单，知识性较低，所要掌握的技术要求也不高，在一般的继电保护系统维修时经常被使用。但其也存在一定不足，这种方法所观测到的问题范围具有一定的局限性，只有综合分析供电系统发生故障的原因，才能决定是否可以通过此方法来进行维修。第二种方法即短接法。这种方法是通过短接的方式来分析故障发生的范围，可先对一部分电路进行短接，观察是否有问题，如果没有问题，可采取同样的方法来对其他电路进行排查，以此来发现故障发生的大致范围。该方法适用于电流回路开关故障，通过一次次排查，缩小故障发生的范围，然后进行维修，倘若在该方法的检测下，发现故障发生的范围较大，无法进行有效维修，则可选用其他方式进行故障排查。综上所述，电路继电保护装置主要通过检测故障所在，然后对工作人员进行提示，具备专业知识的工作人员在有效时间内对电路进行检修，保证各项系统的正常运行，减少电力系统故障对乘客产生的影响。

4地铁供电继电保护系统网络化的具体应用

4.1IEC61850技术标准

IEC61850通信技术标准作为全球通用标准，是实现电网自动化的重要内容。在此基础上，为电力系统创建了自动化信息交流模型，具体应用：通过对象模型和自组织设备使一些标准化语法适应自动化功能。同时为确保智能设备运行不受阻碍，其功能也要独立于实际的网络协议外。通过一次设备和二次设备模型，应用于全球标准中，以保证变电站和各电台之间的信息传输。另外，变电站配置语言可通过利用XML应用于网络连接中，进而有效进行存档和切换等功能。

4.2GOOSE网络技术

GOOSE技术对于供电系统保护技术具有重要作用，一般被用于过程层和隔离层之间，以此来通过跳闸、合闸等行为保护各设备之间的信息交换。与传统的接线方式相比较，该网络技术在开关位置以及各线路段提供了及时的信息交流。在一定的技术检验下发现为保证供电系统继电保护的时间要求，技术人员可以通过将变电站UED之间的信息交流速度降低到50ms的方法实施。而此技术主要通过广播来进行播报，如果在工作量十分巨大的情况下，有可能会造成网络瘫痪。但这种情况并不是无法解决的，可以通过虚拟局域网来快速生成数据，在短时间内完成送出和接收步骤。

4.3变电站信息分层结构

变电站信息分层结构包含过程层与间隔层之间的信息交流、间隔层内部的信息交流以及间隔层和变电站之间的信息交流，另外还有变电站之间的信息交流。虽然我国地铁供电继电保护系统网络化已有明显发展，但仍有许多问题需要加以解决。例如地铁中各继电保护系统的标准要求各不相同，各保护装置之间连接还不够完善，无法最大限度发挥其保护作用。因此必须拓展GOOSE网络技术，采取动态交换数据进行有效保护，进而促进继电保护系统网络化的进程。

5结语

总之，网络技术的应用在今后各行各业的发展中是必不可少的，因此，一方面要不断提高计算机技术和信息技术，另一方面要把这些技术合理应用到实际工程中。网络信息数据的分享与交流所受的各种局限性较小，改变了传统供电继电保护系统相互独立的状态，将各系统间有机联系在一起，在此基础上，地铁的供电系统不断完善。从另一方面来看，地铁如今也成为我国居民重要的出行方式，各项系统的完善直接影响乘客的人身安全和公共财产。因此，供电系统的继电保护系统是一个十分重要的任务，有关部门应设计好相关措施，保护地铁安全，促进地铁发展。

参考文献

[1]袁汉文.地铁供电继电保护网络化技术研究[J].科技创新与应用，2019（11）：158-159.

[2]周良.地铁供电继电保护网络化技术探讨[J].科学与信息化，2018（22）：147，151.

[3]刘芳.关于地铁供电系统继电保护方案研究[J].工程技术：引文版，2016（11）：6.

作者：魏庆理 单位：中铁十二局集团电气化工程有限公司