高鐵10 kV配電所綜合自動化保護運用探討

張 博

中鐵第五勘察設計院集團有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱 150006

0 引言

當前我國高速鐵路的建設蓬勃發展，以其舒適、快捷的服務得到社會各界的廣泛關注。高鐵電力供電系統是高鐵建設中必不可少的一部分，而高鐵配電所作為電力供電系統的關鍵，更是發揮著極為重要的作用。配電所是確保鐵路順利運輸的電力供應中樞，涉及數量較多且非常集中的設備，其中應用了多種復雜技術。當前我國國民經濟的飛速發展，政府越來越重視鐵路運輸事業的建設與發展，且投入了更多的財力和物力，使得鐵路電力設備中開始應用更多先進的技術，且鐵路配電所建設數量與規模也不斷擴增。要想確保鐵路配電所具備較高的供電質量，必須確保配電所保護的可靠性、管理的簡便性等。因此，相關部門必須切實做好高鐵配電所綜合自動化保護的運用管理工作。

1 高鐵10 kV配電所綜合自動化保護的思路

高鐵10 kV配電所綜合自動化保護要融合計算機系統、數據庫、信息化技術等多種現代化科學技術，再結合配電所的具體需求加以重新規劃設計，從而得到一個全新的、對所有電器設備設施、線路等進行自動化保護與管控的系統。可以說，高鐵10 kV配電所綜合自動化保護就是對整個配電所供電系統加以全方位監管與控制，從而確保配電所供電的安全性與可靠性。

配電所綜合自動化保護涉及三個層面，即站控層、網絡層和間隔層。其中，站控層即調度端與本地監控單元；網絡層即雙環光纖網、以太網、通信單元；間隔層即保護測控裝置及交直流系統等智能設備。通常而言，配電所綜合自動化保護主要由站控層和間隔層構成，其中站控層主要是借助工業PC機、通信處理裝置來實現本地監控與上級調度自動化主站通信；間隔層主要是對一次設備進行相應的數據采集、保護、監控[1]。

2 高鐵10 kV配電所綜合自動化保護的具體運用

2.1 保護測控裝置

保護測控裝置具備控制、通信、測量、監視及保護功能，能夠實現諸多自動化功能，且該裝置中的硬件平臺性能較強，因為其主要構成部分是數字信號處理器、32位微處理器，故而在具體應用中具備極強的處理能力與較高的抗干擾能力、抗靜電能力。保護測控裝置一般安裝在組屏或開關柜上，該裝置的軟件平臺一般運用C語言進行編程，擁有較高的穩定性，且后續能夠較為簡便的進行升級維護。借助模塊化的程序設備，能夠進一步完善保護測控裝置的保護功能。

現階段使用較多的保護測控裝置都具備較為完善的功能，如過負荷保護、低電壓保護等。在高鐵10 kV配電所中應用保護測控裝置，可獲得較為完善的保護功能，該裝置能夠有效監測配電所運行過程中出現故障的線路，且加以自動投入與關閉閘門，即一旦線路出現故障，將自動跳閘，讓線路失去電壓，從而降低由故障造成的損失[2]。另外，保護測控裝置可以在非常短的時間內定位與檢測出現故障的線路，使非故障區域可以及時恢復供電。

2.2 備用電源自動投入

如今，很多高鐵10 kV配電所已開始大規模應用雙電源模式，從而更好地滿足自身的應用需求，達到一用一備的目的，一旦主電源出現故障，備用電源能夠馬上啟動工作，以提高配電所運行的可靠性。同時，高鐵建設中一旦發生停電問題，必然會造成嚴重的經濟損失，但設置備用電源后，可以盡可能減少停電時間。

備用電源自動投入的主要應用原理如下：當主供所一級過流跳閘或是綜合貫通柜斷路器失壓時，備供所一級或是綜合貫通柜斷路器自動投入，在較短時間內恢復對貫通線路供電。同時，電源1和電源2中某一電源斷路器失壓跳閘后，此時另一電源有電，則母聯斷路器將會自動投入。若線路電壓由有壓變成無壓，并且母線有壓時，當沒有外部閉鎖信號，那么可通過設定延時，線路或是母線無壓，即可備自投合閘。

2.3 電磁干擾處理

高鐵10 kV配電所工作過程中，往往會受到電磁干擾，從而影響配電所的供電質量。電磁干擾可根據不同的方式劃分為傳導干擾和輻射干擾。當干擾源與被干擾設備之間具有較大的阻抗時，會產生電磁干擾，即傳導干擾；而輻射干擾主要是由電磁波的傳播所引起的。電磁干擾主要可分為以下類型：（1）電源干擾。電源在綜合自動化保護運用中起著極為關鍵的作用，但在電源中具有很多的電磁干擾，即電源相線與中線之間具有的差模干擾，大地與電源中線具有共模干擾；（2）外部干擾。外部干擾主要包括高頻載波、高壓開關操作、短路故障等；（3）內部干擾。內部干擾即由于受到漏電、地阻抗耦合等因素的影響，使得綜合自動化保護系統的元件、結構等會出現的電磁干擾。

電磁干擾問題的主要處理方式如下：（1）接地。即通過有效的接地措施來降低地磁噪聲，對電磁干擾進行預防，以此來對人員的安全加以較好的保護。通常電子設備中的金屬必須接地，從而有效降低電磁干擾情況的發生概率，以保護電器設備的可靠性，避免電器設備遭受雷電襲擊以后出現電源故障問題，最終有效保障配電所運行的可靠性。（2）隔離。借助有效的隔離措施避免電磁干擾，即對斷路器加以科學控制。斷路器的環境屬于強電回路，往往會在自動化保護系統應用后發生電磁干擾問題，因此可將繼電器設置到開關位置，以實現隔離。同時，在隔離方式應用過程中，必須嚴格控制電纜之間的距離，防止發生感應耦合問題。此外，需結合電纜信號的不同強弱情況來對不同電纜進行區別，采用不同的電力，且盡量減少平行布設的長度，以避免電磁干擾。（3）屏蔽。借助屏蔽的方式避免電磁干擾，即借助綜合自動化保護系統與相關設備的電磁兼容性防止電磁干擾，具體包括電磁場屏蔽、電場屏蔽、磁場屏蔽。該方式能夠較好地抑制干擾，降低電子設備出現的輻射電磁干擾的概率，還能夠減少外部輻射電磁的影響。

2.4 低壓減載與失壓保護

（1）低壓減載。一般而言，只有在線路處于運行狀態時，方可投入低壓減載。當斷路器處于合位，電壓測量結果小于整定電壓，低壓減載動作時，能夠同時判定線路測電壓。當斷路器位置是分位或是三相電壓中含有的一相電壓值超過標準定值時，即滿足復歸條件。

（2）失壓保護。在配電所運行過程，一旦母線失壓，應及時斷開運行線路，采用失壓保護方式，即合理設定電流閉鎖值。這一過程中，設定值必須大于三相電流，且開關位于合閘處，當整定電壓大于三相電壓或是意象電壓時，選用失壓保護動作，并采用同時判定線路側電壓。當斷路器位置是分位或是三相電壓值超過標準定值，即滿足復歸條件[3]。

3 高鐵10 kV配電所綜合自動化保護運用的要點

高鐵10 kV配電所綜合自動化保護模塊進行運用的過程中，應注意其運用用要點。

（1）綜合自動化保護模塊投入正確的保護功能。待完成保護投入后，必須明確跳閘選擇是否合理、正確，準確設定跳閘的對象與其他相關選項，準確選擇保護的子項“輸入信號”。同時，在綜合自動化保護系統參數采用裝置功能投入后，必須確保電壓與電流變比的準確輸入。

（2）電流速斷保護通常無須設定延時。在高鐵10 kV配電所具體運行過程中，如果過流一段整定值無法躲開線路充電涌流或是勵磁涌流，且隨著時間的不斷變化，涌流的大小會逐漸減少，直至消失，為了防止勵磁涌流對斷路器造成干擾而引發誤跳閘問題，需借助這一特點對電纜速斷保護進行加短暫延時，通常是0.1～0.3 s，以有效防止出現誤跳閘問題。

（3）針對母聯備自投啟動，可采用過流跳閘不啟動、失壓啟動等多個模式，以確保不在故障條件下自投。

（4）針對貫通失壓保護時限的設定，注意不可設定為0 s，主要原因在于，0 s在電源電壓波動過程中會引發誤跳閘問題，通常加0.2～0.5 s延時，使其小于該線路涉及的配電所備自投時限，即可防止出現貫通電源并網的情況。

4 結束語

高鐵運輸對人們的生產和生活起著關鍵作用，不僅有效推動城市與城市之間的經濟與文化等的交流，還能夠為人們的出行提供更加快捷和舒適的服務。基于此，相關部門應注重對現代科學技術進行充分利用，進一步完善和改進配電所綜合自動化保護，以此來降低電力系統的故障出現率，提高電力系統的運行效率，確保電力供應的安全性與穩定性。