地鐵400V動力電源自投自復功能故障分析及解決方案

陳崇焜

摘 要：針對廣州地鐵400V動力電源自投自復功能故障，結合其控制回路及控制邏輯，分析其故障原因，最終提出采用雙電壓監測回路的解決方案。

關鍵詞：自投自復功能故障；雙檢壓回路

廣州地鐵400V動力電源系統采用雙電源供電方式，供電方式為單母線分段形式。

在這種供電方式下，將車站內通訊、信號及動力負荷平均分配到兩段母排上。當其中一段母排故障時，不影響另一段母排，這樣可以保證在故障情況下車站內設備仍有一路電源可用。

為了提高供電可靠性，廣州地鐵400V動力電源系統設計有自投自復的自動功能，該功能的主要作用是在發生非母排故障導致的母排失壓情況下，將失壓母排掛至有壓母排下，保證車站內設備有兩路電源供應。

若自投自復功能控制回路發生故障，將會導致自投自復功能誤動作，影響負荷正常運行。廣州地鐵曾發生多起由于控制回路故障導致自投自復功能異常的案例，對車站負荷造成了重大影響。

1 廣州地鐵400V動力電源系統自投自復功能介紹

1.1 自投自復原理

在廣州地鐵 400V雙電源正常供電方式下（如圖1），自投自復功能針對不同的情況有不同的動作結果，主要有以下兩種動作情況：

（QF1、QF2在合位，QF3在分位）

1）在圖2供電方式下，若QF1上端（與1#動力變壓器連接端）無壓，QF2上端有壓。這時，分斷QF1，隨后合上QF3，將I段母排負荷掛至II段母排，此過程為自投；當QF1上端由無壓變為有壓后，分斷QF3，隨后合上QF1，恢復正常供電方式，此過程為自復。

2）在圖2供電方式下，若QF2上端（與2#動力變壓器連接端）無壓，QF1上端有壓。這時，分斷QF2，隨后合上QF3，將II段母排負荷掛至I段母排，此過程為自投；當QF2上端由無壓變為有壓后，分斷QF3，隨后合上QF2，恢復正常供電方式，此過程為自復。

1.2 自投自復功能實現

廣州地鐵400V動力電源系統自投自復功能通過其控制回路實現，自投自復功能控制回路主要由電壓監測回路（欠壓繼電器）、PLC、開關位置信號回路及分合閘控制回路組成（如圖2）。

自投自復功能控制回路中（以I段為例，II段同理），欠壓繼電器監測I段進線QF1開關上端電壓，若單相或三相達到設定的欠壓定值，欠壓繼電器觸點接通，PLC收到欠壓信號，此時，PLC結合其收到的開關位置信號狀態，做出相應的開關自投自復控制操作。

2 廣州地鐵400V動力電源系統自投自復功能故障案例

廣州地鐵車陂站、東湖站均發生由于欠壓繼電器或承擔欠壓繼電器功能的電壓監測裝置故障導致的自投自復功能故障，故障現象一致，由于欠壓繼電器存在一個瞬時的故障，在開關上端有壓的情況下，錯誤地向發出了PCL欠壓信號，導致PCL誤認為開關上端失壓，故啟動自投程序，再自投程序結束后，欠壓繼電器瞬時故障恢復，停止向PCL發出欠壓信號，此時，PCL認為開關上端電壓恢復，隨即啟動自復程序，如此反復。

在車陂站的故障中，由于承擔欠壓繼電器功能的電壓監測裝置PMC916故障，導致其斷斷續續地向PCL發出欠壓信號，致使在故障發生至人員到場的35分鐘內，PCL自投自復功能反復進行多達次，即造成車站內設備電源反復切換次（一次自投自復，電源切換次），影響時間及范圍非常大。

3 廣州地鐵400V動力電源系統自投自復功能故障解決方案

3.1 方案原理

由故障案例可以看出，自投自復功能的穩定性主要由自投自復控制回路決定，而控制回路的核心部件就是欠壓繼電器或承擔欠壓繼電器功能的電壓監測裝置。

廣州地鐵不同的線路采用的是不同廠家生產的400V開關柜設備，其使用的欠壓繼電器也是不同廠家的不同型號設備。欠壓繼電器或電壓監測裝置這類型電子產品故障概率較高，為了避免因電壓監測回路故障而導致的自投自復誤動作，廣州地鐵制定了增加冗余電壓監測回路的改造方案。

該方案（如圖3）的實施方法是在原來電壓監測回路上，再復制一個電壓監測回路（以I段為例），采用獨立的線路、獨立的欠壓繼電器（電壓監測裝置）以及獨立的PCL欠壓信號輸入點。

3.2 方案優勢

通過增加冗余電壓監測回路的方式，兩個電壓監測回路同時工作，只有兩電壓監測回路同時監測到欠壓時，才判斷為欠壓；當其中一路監測回路故障時，不影響另一監測回路正常工作，仍認為有壓。

該方案可有效避免因電壓監測回路故障而導致的自投自復誤動作。

4 總結

綜合考慮利弊，廣州地鐵決定采用增加冗余電壓監測回路方案對V動力電源系統自投自復功能進行改造，目前已全部實施完畢。改造后，設備運行穩定，運營效益得以體現。除運營線路外，該方案已推廣至廣州地鐵今后新線的開關柜設備。

參考文獻：

[1] 劉學軍.繼電保護原理[M].第二版.北京：中國電力出版社.