環網供電技術在地鐵供電系統中的應用

楊 超

（中鐵十二局集團電氣化工程有限公司，天津 300308）

0 引 言

環網供電技術目前正處在創新發展的關鍵時期，將其有效應用于地鐵供電系統中有助于地鐵供電系統的高質量構建。因此，研究環網供電技術的實際應用效果并制定符合地鐵供電系統的改進策略，是很多環網供電技術專業人員重點關注的問題。

1 環網供電技術在地鐵供電中的應用原則

1.1 隔離原則

隔離原則的應用可以使地鐵供電系統中的各類分支體系實現獨立運行。在地鐵供電系統出現故障的情況下，隔離原則可以使各個分支系統實現自我隔離，以便更加準確地發展故障目標，避免故障向更廣的范圍延伸。在地鐵供電系統建設的過程中，由于系統具備較高水平的穩定性管理需求，因此在隔離原則實踐的過程中，系統將可以更高水平地實現對多層開關的設置，保證各路分支都可以有效規避電路消極影響，為配電線故障的及時應對提供幫助[1]。

1.2 有效原則

有效原則的應用可以使環網供電技術的應用價值得到進一步的提升，在地鐵需要承受大量客運工作的情況下，實現有效原則的貫徹實踐可以使大部分乘客的出行需求得到有效滿足[2,3]。在有效原則具體應用的過程中，地鐵的運營線路及相關基礎設施需要實現合理的規劃處置，按照分段設置的方式處理地鐵環網供電管理措施，確保各類供電技術的應用能夠精準滿足線路關聯方案的構建需要，為地鐵運行有效性的提升創造更加合理的條件。在環網供電技術的具體應用過程中，一定要實現對關聯線路構成有效性的分析，尤其要對電網的分段數量進行作用分析，確保技術人員可以根據電能消耗的實際情況貫徹應用有效原則，以此保證地鐵供電系統得到更高水平的運行。在有效性原則的貫徹實踐過程中，需要加強對環形供電網絡交叉特征的分析研究，總結地鐵供電系統在不同狀態下的運行壓力，以便更加合理地設定分段位置，從而滿足地鐵運行效率的控制需要[4-6]。

2 環網供電技術在地鐵供電系統中應用存在的不足

2.1 中壓交流環網系統質量較差

中壓交流環網系統的構建可以為地鐵供電穩定性的提升提供有利支持。但是，部分環網供電技術應用方案在規劃設計的過程中，對于中壓交流環網系統構建價值的總結分析存在不足，沒有從地鐵照明和動力系統建設的方向出發，導致環網供電系統各個分支的獨立性存在不足，無法在電力運行網絡組建的過程中有效滿足環網供電技術的構建需要，也使得不同類型的技術系統難以在組建電力網絡方面發揮更大的作用[7,8]。環網供電組網如圖1所示。

圖1 環網供電組網圖

2.2 后備線路敷設水平較差

部分后備線路在敷設的過程中缺乏對地鐵供電質量評估工作的重視，使得地鐵供電系統后備線路的應用價值未能得到完整的總結，從而導致接線模式加持方案在探索構建的過程中無法為環形供電網絡的高質量構建提供必要支持，也使得供電系統難以在安全管理方案建設方面獲得更加有利的外部支持[9,10]。

2.3 環網接線缺乏合理性

部分地鐵環網接線工作的實施缺乏對電網供電目標設計的合理性關注，未能結合地鐵營運的實際情況對環網接線方案進行全面創新，導致采配電設備的應用無法具備足夠的有效性，不利于供電系統運行效率的提升。部分單環網接線方案在設計過程中，對于電力系統的電源獨立性重視程度較低，缺乏對電源正常運行所需條件的總結，尤其對于備用電源是否得到有效設置缺乏必要的關注，導致最終難以有效排除供電系統的相關故障，不利于環網接線方式的創新處置[10]。環網接線如圖2所示。

圖2 環網接線圖

2.4 環網供電技術的應用可靠性分析存在不足

現有的一些環網供電方案在設置過程中，對于環網供電技術的可靠性總結分析存在不足，缺乏對后備線路接線管理措施的作用研究，尤其對于當前的環網供電方案與電力系統穩定性的關聯情況缺乏足夠的重視，無法按照閉環操作的方式滿足環網供電方案的創新需要，難以提高供電操作的便捷性。部分環網供電技術可靠性分析工作缺乏對停電次數的合理性分析，電力調度工作缺乏足夠可操作性，誤操作現象無法得到有效控制，不利于用電成本的管控。一些環網供電技術雖然進行了可靠性分析，但缺乏對監控系統自動報警技術的充分應用，因此難以在故障管控方面取得更大的進展，也使得故障范圍無法得到有效明確。

3 環網供電技術在地鐵供電系統中的優化應用策略

3.1 提高中壓交流環網系統運行質量

供電系統的建設還需要保證具備足夠的靈活度，按照中壓交流環網系統的運行原理，實現對設計余裕度的合理預留，以便高效供電目標可以得到更加合理的設計，為高峰狀態下供電負荷的改良創造更加有利的條件。中壓交流環網系統的建設需要重視設備的關聯性，使電氣故障的規避擁有更加理想的條件，以便環網供電技術得到充分應用。分析變電所參數，有助于中壓交流環網系統的構建。各變電所參數情況如表1所示，1號變電所牽引所間距為1 520 m，動力變容量為7 kVA，牽引整流機組為4.4 kVA。由此可見，科學調整變電所參數可以為環網供電技術的創新應用提供高質量支持。

表1 各變電所參數

3.2 提升后備線路敷設水平

后備線路的敷設工作需要加強對停電次數構成情況的研究分析，使電力調度流程可以得到更大程度的簡化處理，以便電力系統的敷設成本可以得到較為有效的控制，為電力系統維護效率的優化提供高水平支持，進一步滿足地鐵的高效運營需求。如圖3所示，所有的母聯QF都斷開，等效于一個單電源運行系統或一個兩端有電源的系統。在圖3中，8QF與9QF之間的電纜K1處發生故障，1QF和8QF的保護都檢測到了過電流，2QF和8QF的功率方向都是正向的，由于2QF和7QF任一QF都檢測到兩側的功率方向相同，所以2QF和7QF閉鎖了自己的保護，9QF和15QF在故障后沒有功率流過，所以9QF和15QF功率方向為無，在8QF兩側的7QF和9QF中流過的功率方向不同，滿足圖3的跳閘邏輯，8QF保護在延時到達后，跳閘，切除故障。

圖3 后備線路敷設效果圖

3.3 增強環網接線合理性

要加強對雙環網接線管理措施的重視，充分研究變電站相關的母線設置情況，充分滿足供電系統的安全穩定運行需求，進一步保證聯絡開關的合理設置，為環網接線措施的改進提供必要支持。實現環網接線誤動拒動狀況的研究，有助于判斷環網接線合理性并制定相應的改進策略。如圖4所示，在K2點故障，假如4QF和5QF之間的GOOSE斷線，4QF和5QF中都流過故障電流，且4QF和5QF都檢測到過流，那么4QF將因無法接收到5QF的閉鎖信號而誤動作。在K1點故障時，可能因為4QF錯誤地收到5QF的閉鎖信號而出現4QF保護拒動。

圖4 環網接線誤動拒動示意圖

3.4 提高環網供電技術的應用可靠性分析水平

在制定環網供電技術的應用方案過程中，一定要有效分析環網供電與普通供電的差異，并保證相應的后備線路接線措施得到合理設計，有效改進相應的供電系統穩定性建設工作。加強對閉環操作情況下停電次數的關注，尤其要對后備線路的接線情況進行正確性評估，從而為誤操作問題的改進提供支持。此外，可靠性分析工作還需要進行多次實效性檢驗，確保地鐵供電效果得到有效提升。

4 結 論

地鐵工程的建設正在全國各城市快速推進，實現供電系統的改良優化可以為環網供電技術的創新提供有利支持。因此，研究環網供電技術在地鐵領域的應用現狀，制定相應的改進策略，從而確保地鐵供電系統的高質量構建。