白云BNDC型直流開關(guān)雙邊聯(lián)跳回路原理分析及優(yōu)化研究

白云BNDC型直流開關(guān)雙邊聯(lián)跳回路原理分析及優(yōu)化研究

摘

要：對廣州地鐵二十一號線BNDC型直流斷路器雙邊聯(lián)跳邏輯進行研究,發(fā)現(xiàn)存在的缺陷,并提出優(yōu)化措施，提高設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性，以確保地鐵供電系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。Keys：DC1500V系統(tǒng)；雙邊聯(lián)跳邏輯；二次設(shè)備故障1前言廣州地鐵二十一號線DC1500V系統(tǒng)設(shè)備廠家為廣州白云電器股份有限公司。其中DC1500V斷路器為BNDC型斷路器。饋線直流斷路器設(shè)置有雙邊聯(lián)跳功能，當區(qū)間設(shè)備發(fā)生短路時，開關(guān)保護跳閘后會發(fā)送聯(lián)跳信號給對所同一供電臂開關(guān)，切除故障供電區(qū)供電，防止故障擴大。該設(shè)計的目的是為了縮小故障范圍，但在實際使用時，運營人員發(fā)現(xiàn)該斷路器在發(fā)生二次元器件故障時，可能造成供電分區(qū)失電。BNDC型斷路器本體二次元器件發(fā)生故障時，可能誤發(fā)送故障信號和聯(lián)跳信號，造成本所和對所開關(guān)跳閘，若二次設(shè)備故障信號持續(xù)存在，保護裝置將持續(xù)發(fā)送聯(lián)跳信號至對所直流饋線開關(guān)，導(dǎo)致對所直流饋線開關(guān)無法重合閘，造成供電區(qū)失壓，影響列車供電。2BNDC型斷路器雙邊聯(lián)跳原理及缺陷（1）雙邊聯(lián)跳原理直流雙邊聯(lián)跳保護既是地鐵直流牽引供電系統(tǒng)中的重要保護類型之一，又作為其它保護的后備，可以有效防止在越區(qū)供電時可能產(chǎn)生的保護死區(qū)。雙邊聯(lián)跳保護是一種本站斷路器跳閘后，通過聯(lián)跳線纜發(fā)送故障信號使臨站斷路器跳閘的方式。對于采用雙邊供電方式的牽引供電系統(tǒng)，是廣泛使用的一種跳閘方式。當接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，由于采用雙邊供電方式，總是可以看成一側(cè)為近距離故障，另一側(cè)為遠距離故障，應(yīng)該是近故障點的變電所先跳閘。如圖1，A站的213斷路器和B站的211斷路器向同一供電區(qū)的接觸網(wǎng)供電，當靠近A站的D點接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障時，由于故障電流大小不一樣（A站故障電流大于B站故障電流），由短路故障電流較大的A站發(fā)出跳閘命令，跳開本站213斷路器，同時發(fā)出聯(lián)跳命令，向B站發(fā)出聯(lián)跳信號，B站收到聯(lián)跳信號后，跳開本所的211斷路器，確保迅速切除供電區(qū)的故障點。由于采用了雙邊聯(lián)跳保護，只要兩個變電所中有一個能檢測出故障電流并正確跳閘，另一個也會被聯(lián)跳，因而提高了保護的可靠性。圖1雙邊聯(lián)跳保護原理①饋線開關(guān)保護動作聯(lián)跳以白云電器廠家的饋線開關(guān)BNDC型斷路器為例，饋線斷路器在保護出口時（如延時過流、瞬時過流、di/dt、△I、大電流脫扣保護等）都會通過斷路器聯(lián)跳發(fā)送端口發(fā)聯(lián)跳信號至端子柜，致使斷路器聯(lián)跳發(fā)送中繼動作，聯(lián)跳鄰所開關(guān)，聯(lián)跳信號持續(xù)2S，不閉鎖開關(guān)重合閘，如圖2所示。圖2饋線斷路器保護動作聯(lián)跳邏輯圖②電流型框架保護動作聯(lián)跳負極柜電流型框架保護動作通過DCR150繼保的OUT1聯(lián)跳發(fā)送端口發(fā)聯(lián)跳信號至聯(lián)跳發(fā)送中繼動作，聯(lián)跳鄰所開關(guān),聯(lián)跳信號持續(xù)4.5S，閉鎖重合閘，如圖3所示。圖3框架保護動作聯(lián)跳邏輯圖（2）存在的缺陷由BNDC斷路器保護動作聯(lián)跳邏輯可以看出，聯(lián)跳邏輯并無判斷開關(guān)的分合位置的邏輯條件，這就存在缺陷：若本站斷路器因二次設(shè)備（如保護裝置）故障造成跳閘，斷路器將持續(xù)發(fā)送聯(lián)跳信號到對所，這將導(dǎo)致同一個供電臂兩端斷路器都無法重合閘，造成整個供電分區(qū)失電，擴大了故障范圍，影響電客車正常運行，如圖4所示。圖4饋線斷路器跳閘圖3BNDC斷路器雙邊聯(lián)跳原理優(yōu)化方案（1）優(yōu)化方案經(jīng)運營技術(shù)人員研究和實踐，提出對饋線斷路器聯(lián)跳回路邏輯進行優(yōu)化的方案：在聯(lián)跳回增加開關(guān)合位判斷邏輯，保證開關(guān)在合位再發(fā)送聯(lián)跳信號，故障跳開后不再發(fā)送聯(lián)跳信號，見圖5。圖5聯(lián)跳邏輯優(yōu)化圖①新增Gate24為0.D2（合閘信號），增加合閘信號延時100ms消失的信號，見圖6；圖6Gate24邏輯點位圖②Gate8關(guān)聯(lián)的信號由Gate5改為Gate5與0.D2作“與”，并增加2S延時，見圖7。圖7Gate8邏輯點位圖（2）優(yōu)化對大電流脫扣保護的適配性研究此優(yōu)化方案針對的是邏輯回路，因此存在一個問題：大電流脫扣直接作用于本體將開關(guān)分閘，是否會出現(xiàn)保護裝置接收到開關(guān)分位信號從而不發(fā)送聯(lián)跳信號的情況？經(jīng)運營技術(shù)人員現(xiàn)場測試，如波形圖8所示，開關(guān)動作時，保護邏輯的判斷時間將快于大電流脫扣的動作時間。因此，無論本體大電流脫扣是否動作，均不影響雙邊聯(lián)跳邏輯優(yōu)化功能的實現(xiàn)。圖8開關(guān)跳閘波形綜上所述，此種優(yōu)化邏輯方案僅通過修改邏輯程序，就能達到解決直流饋線開關(guān)持續(xù)性的元器件故障引發(fā)的供電區(qū)域失電問題，無需對設(shè)備元器件和接線進行改動，設(shè)備安全風(fēng)險較小。但是，對于間歇性的元器件的故障（比如故障發(fā)生又瞬間恢復(fù)，自動重合閘后元器件又出現(xiàn)故障的情況），此種優(yōu)化方式就無法覆蓋。4總結(jié)DC1500V直流斷路器是牽引供電系統(tǒng)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，確保相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定運行是維保人員的一項非常重要的工作。對直流開關(guān)相關(guān)設(shè)備的運行狀況，故障情況進行進一步研究和分析是一項持續(xù)工作。此次通過對BNDC斷路器邏輯回路進行優(yōu)化改造研究，達到了預(yù)期的目標。首先，提高了設(shè)備可靠性，在不影響設(shè)計功能要求的前提下對DC1500V饋線開關(guān)雙邊聯(lián)跳進行優(yōu)化升級，避免因二次元器件故障持續(xù)存在導(dǎo)致本所和對所直流饋線開關(guān)均無法重合閘，造成供電區(qū)失壓，影響列車供電。確保了應(yīng)急情況下的快速恢復(fù)，提高1500V供電設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。其次，此次改造研究具備較大的推廣價值，經(jīng)與BN