楊曉鴻

【摘 要】隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，僅僅依靠城市的地面已經(jīng)不能夠符合人們?nèi)諠u增強(qiáng)的出行要求，而此時城市軌道交通則成為了對城市交通問題進(jìn)行緩解的良好措施。但是在城市軌道交通不斷發(fā)展的過程中，其供電系統(tǒng)還是存在著一定的問題。在本文中，將就城市軌道交通供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護(hù)進(jìn)行一定的分析與探討。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；供電系統(tǒng)建模；直流饋線保護(hù)；

1.引言

在我國現(xiàn)今社會中，人們的出行越來越依靠城市軌道交通，其也正式成為了人們出行的一種主要方式。而在軌道交通中，其供電系統(tǒng)中饋線保護(hù)裝置的合理性、安全性將直接對軌道的安全運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響。其能夠有效的防止列車在運(yùn)行過程中出現(xiàn)過負(fù)荷以及短路的問題發(fā)生，并在列車發(fā)生故障時及時的對故障切除，從而對旅客、列車的安全進(jìn)行保證。這就使得對直流饋線保護(hù)的應(yīng)用成為了人們最需要關(guān)注的問題。

2.城市軌道交通供電系統(tǒng)模型

在軌道交通中，其主要以直流牽引的方式進(jìn)行供電。而這種供電系統(tǒng)也就是相當(dāng)于一個串聯(lián)電路：

當(dāng)圖1中開關(guān)進(jìn)行閉合時，就能夠?qū)恳W(wǎng)短路現(xiàn)象進(jìn)行模擬。同時，電路出現(xiàn)短路問題的方式有很多種，比如電弧短路、金屬性短路以及接地短路等等。而一旦在軌道電路中出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，那么其數(shù)學(xué)模型則為：

在上式中，E代表額定電壓；i代表供電網(wǎng)的短路電流；L代表等效電感；R代表電阻；uh代表短路位置的電弧壓降；由于短路位置的電弧壓降同電流的大小沒有直接的聯(lián)系，當(dāng)我們將電弧中壓降設(shè)為uh0時、電弧的長度為lh時，那么則有：

由上式我們可以看出，當(dāng)發(fā)生短路故障時，那么此時的電流上升率最高。但是隨著時間的推移，這個上升率也會逐漸衰減至0。同時，我們也可以看出線路電感同上升率之間存在著反比的關(guān)系，這也就說明了發(fā)生短路的位置越靠近接觸網(wǎng)末端，那么其上升率也就越小。

3.城市軌道交通直流饋線保護(hù)方式

3.1大電流脫扣保護(hù)

對于大電流的保護(hù)來說，應(yīng)當(dāng)按照定制對饋線的峰值電流進(jìn)行設(shè)定，且該設(shè)定的值應(yīng)當(dāng)同機(jī)車電流的最大值不重復(fù)，并對相應(yīng)的安全系數(shù)進(jìn)行考慮。

3.2電流上di/dt升率以及電流增量△I的保護(hù)

在該保護(hù)中，應(yīng)當(dāng)對氣動執(zhí)行器以及返回值進(jìn)行確定，同時對電流上升率以及電流增量的保護(hù)時間進(jìn)行確定。

在對電流上升率進(jìn)行設(shè)定的過程中，應(yīng)該保證其數(shù)值應(yīng)當(dāng)處在電流變化率以及短路電流變化率之間。而我們知道，機(jī)車變化率會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于短路電流變化率，所以在對上升率進(jìn)行確定時則應(yīng)當(dāng)將范圍盡可能的擴(kuò)大，并以此來避免當(dāng)機(jī)車進(jìn)行啟動時可能對保護(hù)情況錯誤引起的問題發(fā)生。而對于啟動值的確定來說則應(yīng)當(dāng)選取當(dāng)t=0時di/dt的值。

而對于△I保護(hù)來說，則應(yīng)當(dāng)在電流脫扣跳閘裝置之后進(jìn)行動作，而為了對錯誤動作進(jìn)行避免，所以對△I值則應(yīng)當(dāng)盡可能的設(shè)高，但是這個高值也應(yīng)當(dāng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，因為△I值過高的話則不能夠?qū)h(yuǎn)端進(jìn)行良好的保護(hù)。這就需要應(yīng)當(dāng)根據(jù)線路的實際情況對合理的值進(jìn)行選擇。

同時，在對△I進(jìn)行設(shè)定的過程中應(yīng)當(dāng)對△I的延遲保護(hù)時間進(jìn)行設(shè)定，因為在車內(nèi)應(yīng)經(jīng)設(shè)置了電感、電容以及濾波器，那么當(dāng)機(jī)車同絕緣網(wǎng)進(jìn)行接觸時，作為濾波器來說也存在著一個充電的過程，而這時就能夠?qū)Α鱅以及di/dt進(jìn)行保護(hù)。所以對于上述兩者進(jìn)行保護(hù)的延遲時間則應(yīng)當(dāng)大于因為機(jī)車內(nèi)部設(shè)置濾波器而可能出現(xiàn)諧振的誤差時間。同時因為di/dt在經(jīng)過0時會由于同F(xiàn)相比過小而返回，所以在設(shè)定時只要對△I大于諧振周期進(jìn)行保證就能有效的對機(jī)車諧振影響進(jìn)行避免。

3.3定時限過流保護(hù)

當(dāng)直流饋線的△I以及di/dt都不能進(jìn)行有效的保護(hù)動作時，就需要相應(yīng)的電流保護(hù)作為以上幾種保護(hù)方式的備用保護(hù)。而為了對這個范圍進(jìn)行擴(kuò)大，則應(yīng)當(dāng)盡可能的將過電流保護(hù)的值設(shè)置小，而時間則應(yīng)當(dāng)盡可能的大，這個值的理想值就大于上述兩者的保護(hù)延遲時間。同時，還應(yīng)當(dāng)對接觸網(wǎng)的相關(guān)特性進(jìn)行考慮，通常來說，對電流進(jìn)行設(shè)定時應(yīng)當(dāng)以饋線的最大承受負(fù)荷進(jìn)行計算，而延遲時間則應(yīng)當(dāng)以機(jī)車運(yùn)行時的時間曲線以及電流峰值時間來進(jìn)行確定。

4.結(jié)束語

在上文中，我們通過對城市軌道交通中的供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護(hù)進(jìn)行一定的分析，并對其中需要重點把握的關(guān)鍵之處進(jìn)行了一定的了解，從而為我國城市日后的支線饋線保護(hù)裝置的良好運(yùn)行以及優(yōu)化提供了一定的理論基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王蛟.城市軌道交通供電系統(tǒng)35kV母聯(lián)主動式自投方案研究[J].城市軌道交通研究.2011（02）：49-55.

[2]張穎，張海波.城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)的潮流分析[J].城市軌道交通研究.2010（08）：43-48.

[3]郭紅衛(wèi)，吳佐民，全恒立，趙雷霆.新型能饋式牽引供電系統(tǒng)短路仿真[J].都市快軌交通.2010（05）：110-112.

（作者單位：寧波市鄞州職業(yè)教育中心學(xué)校）

【摘 要】隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，僅僅依靠城市的地面已經(jīng)不能夠符合人們?nèi)諠u增強(qiáng)的出行要求，而此時城市軌道交通則成為了對城市交通問題進(jìn)行緩解的良好措施。但是在城市軌道交通不斷發(fā)展的過程中，其供電系統(tǒng)還是存在著一定的問題。在本文中，將就城市軌道交通供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護(hù)進(jìn)行一定的分析與探討。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；供電系統(tǒng)建模；直流饋線保護(hù)；

1.引言

在我國現(xiàn)今社會中，人們的出行越來越依靠城市軌道交通，其也正式成為了人們出行的一種主要方式。而在軌道交通中，其供電系統(tǒng)中饋線保護(hù)裝置的合理性、安全性將直接對軌道的安全運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響。其能夠有效的防止列車在運(yùn)行過程中出現(xiàn)過負(fù)荷以及短路的問題發(fā)生，并在列車發(fā)生故障時及時的對故障切除，從而對旅客、列車的安全進(jìn)行保證。這就使得對直流饋線保護(hù)的應(yīng)用成為了人們最需要關(guān)注的問題。

2.城市軌道交通供電系統(tǒng)模型

在軌道交通中，其主要以直流牽引的方式進(jìn)行供電。而這種供電系統(tǒng)也就是相當(dāng)于一個串聯(lián)電路：

當(dāng)圖1中開關(guān)進(jìn)行閉合時，就能夠?qū)恳W(wǎng)短路現(xiàn)象進(jìn)行模擬。同時，電路出現(xiàn)短路問題的方式有很多種，比如電弧短路、金屬性短路以及接地短路等等。而一旦在軌道電路中出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，那么其數(shù)學(xué)模型則為：

在上式中，E代表額定電壓；i代表供電網(wǎng)的短路電流；L代表等效電感；R代表電阻；uh代表短路位置的電弧壓降；由于短路位置的電弧壓降同電流的大小沒有直接的聯(lián)系，當(dāng)我們將電弧中壓降設(shè)為uh0時、電弧的長度為lh時，那么則有：

由上式我們可以看出，當(dāng)發(fā)生短路故障時，那么此時的電流上升率最高。但是隨著時間的推移，這個上升率也會逐漸衰減至0。同時，我們也可以看出線路電感同上升率之間存在著反比的關(guān)系，這也就說明了發(fā)生短路的位置越靠近接觸網(wǎng)末端，那么其上升率也就越小。

3.城市軌道交通直流饋線保護(hù)方式

3.1大電流脫扣保護(hù)

對于大電流的保護(hù)來說，應(yīng)當(dāng)按照定制對饋線的峰值電流進(jìn)行設(shè)定，且該設(shè)定的值應(yīng)當(dāng)同機(jī)車電流的最大值不重復(fù)，并對相應(yīng)的安全系數(shù)進(jìn)行考慮。

3.2電流上di/dt升率以及電流增量△I的保護(hù)

在該保護(hù)中，應(yīng)當(dāng)對氣動執(zhí)行器以及返回值進(jìn)行確定，同時對電流上升率以及電流增量的保護(hù)時間進(jìn)行確定。

在對電流上升率進(jìn)行設(shè)定的過程中，應(yīng)該保證其數(shù)值應(yīng)當(dāng)處在電流變化率以及短路電流變化率之間。而我們知道，機(jī)車變化率會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于短路電流變化率，所以在對上升率進(jìn)行確定時則應(yīng)當(dāng)將范圍盡可能的擴(kuò)大，并以此來避免當(dāng)機(jī)車進(jìn)行啟動時可能對保護(hù)情況錯誤引起的問題發(fā)生。而對于啟動值的確定來說則應(yīng)當(dāng)選取當(dāng)t=0時di/dt的值。

而對于△I保護(hù)來說，則應(yīng)當(dāng)在電流脫扣跳閘裝置之后進(jìn)行動作，而為了對錯誤動作進(jìn)行避免，所以對△I值則應(yīng)當(dāng)盡可能的設(shè)高，但是這個高值也應(yīng)當(dāng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，因為△I值過高的話則不能夠?qū)h(yuǎn)端進(jìn)行良好的保護(hù)。這就需要應(yīng)當(dāng)根據(jù)線路的實際情況對合理的值進(jìn)行選擇。

同時，在對△I進(jìn)行設(shè)定的過程中應(yīng)當(dāng)對△I的延遲保護(hù)時間進(jìn)行設(shè)定，因為在車內(nèi)應(yīng)經(jīng)設(shè)置了電感、電容以及濾波器，那么當(dāng)機(jī)車同絕緣網(wǎng)進(jìn)行接觸時，作為濾波器來說也存在著一個充電的過程，而這時就能夠?qū)Α鱅以及di/dt進(jìn)行保護(hù)。所以對于上述兩者進(jìn)行保護(hù)的延遲時間則應(yīng)當(dāng)大于因為機(jī)車內(nèi)部設(shè)置濾波器而可能出現(xiàn)諧振的誤差時間。同時因為di/dt在經(jīng)過0時會由于同F(xiàn)相比過小而返回，所以在設(shè)定時只要對△I大于諧振周期進(jìn)行保證就能有效的對機(jī)車諧振影響進(jìn)行避免。

3.3定時限過流保護(hù)

當(dāng)直流饋線的△I以及di/dt都不能進(jìn)行有效的保護(hù)動作時，就需要相應(yīng)的電流保護(hù)作為以上幾種保護(hù)方式的備用保護(hù)。而為了對這個范圍進(jìn)行擴(kuò)大，則應(yīng)當(dāng)盡可能的將過電流保護(hù)的值設(shè)置小，而時間則應(yīng)當(dāng)盡可能的大，這個值的理想值就大于上述兩者的保護(hù)延遲時間。同時，還應(yīng)當(dāng)對接觸網(wǎng)的相關(guān)特性進(jìn)行考慮，通常來說，對電流進(jìn)行設(shè)定時應(yīng)當(dāng)以饋線的最大承受負(fù)荷進(jìn)行計算，而延遲時間則應(yīng)當(dāng)以機(jī)車運(yùn)行時的時間曲線以及電流峰值時間來進(jìn)行確定。

4.結(jié)束語

在上文中，我們通過對城市軌道交通中的供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護(hù)進(jìn)行一定的分析，并對其中需要重點把握的關(guān)鍵之處進(jìn)行了一定的了解，從而為我國城市日后的支線饋線保護(hù)裝置的良好運(yùn)行以及優(yōu)化提供了一定的理論基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王蛟.城市軌道交通供電系統(tǒng)35kV母聯(lián)主動式自投方案研究[J].城市軌道交通研究.2011（02）：49-55.

[2]張穎，張海波.城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)的潮流分析[J].城市軌道交通研究.2010（08）：43-48.

[3]郭紅衛(wèi)，吳佐民，全恒立，趙雷霆.新型能饋式牽引供電系統(tǒng)短路仿真[J].都市快軌交通.2010（05）：110-112.

（作者單位：寧波市鄞州職業(yè)教育中心學(xué)校）

【摘 要】隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，僅僅依靠城市的地面已經(jīng)不能夠符合人們?nèi)諠u增強(qiáng)的出行要求，而此時城市軌道交通則成為了對城市交通問題進(jìn)行緩解的良好措施。但是在城市軌道交通不斷發(fā)展的過程中，其供電系統(tǒng)還是存在著一定的問題。在本文中，將就城市軌道交通供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護(hù)進(jìn)行一定的分析與探討。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；供電系統(tǒng)建模；直流饋線保護(hù)；

1.引言

在我國現(xiàn)今社會中，人們的出行越來越依靠城市軌道交通，其也正式成為了人們出行的一種主要方式。而在軌道交通中，其供電系統(tǒng)中饋線保護(hù)裝置的合理性、安全性將直接對軌道的安全運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響。其能夠有效的防止列車在運(yùn)行過程中出現(xiàn)過負(fù)荷以及短路的問題發(fā)生，并在列車發(fā)生故障時及時的對故障切除，從而對旅客、列車的安全進(jìn)行保證。這就使得對直流饋線保護(hù)的應(yīng)用成為了人們最需要關(guān)注的問題。

2.城市軌道交通供電系統(tǒng)模型

在軌道交通中，其主要以直流牽引的方式進(jìn)行供電。而這種供電系統(tǒng)也就是相當(dāng)于一個串聯(lián)電路：

當(dāng)圖1中開關(guān)進(jìn)行閉合時，就能夠?qū)恳W(wǎng)短路現(xiàn)象進(jìn)行模擬。同時，電路出現(xiàn)短路問題的方式有很多種，比如電弧短路、金屬性短路以及接地短路等等。而一旦在軌道電路中出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，那么其數(shù)學(xué)模型則為：

在上式中，E代表額定電壓；i代表供電網(wǎng)的短路電流；L代表等效電感；R代表電阻；uh代表短路位置的電弧壓降；由于短路位置的電弧壓降同電流的大小沒有直接的聯(lián)系，當(dāng)我們將電弧中壓降設(shè)為uh0時、電弧的長度為lh時，那么則有：

由上式我們可以看出，當(dāng)發(fā)生短路故障時，那么此時的電流上升率最高。但是隨著時間的推移，這個上升率也會逐漸衰減至0。同時，我們也可以看出線路電感同上升率之間存在著反比的關(guān)系，這也就說明了發(fā)生短路的位置越靠近接觸網(wǎng)末端，那么其上升率也就越小。

3.城市軌道交通直流饋線保護(hù)方式

3.1大電流脫扣保護(hù)

對于大電流的保護(hù)來說，應(yīng)當(dāng)按照定制對饋線的峰值電流進(jìn)行設(shè)定，且該設(shè)定的值應(yīng)當(dāng)同機(jī)車電流的最大值不重復(fù)，并對相應(yīng)的安全系數(shù)進(jìn)行考慮。

3.2電流上di/dt升率以及電流增量△I的保護(hù)

在該保護(hù)中，應(yīng)當(dāng)對氣動執(zhí)行器以及返回值進(jìn)行確定，同時對電流上升率以及電流增量的保護(hù)時間進(jìn)行確定。

在對電流上升率進(jìn)行設(shè)定的過程中，應(yīng)該保證其數(shù)值應(yīng)當(dāng)處在電流變化率以及短路電流變化率之間。而我們知道，機(jī)車變化率會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于短路電流變化率，所以在對上升率進(jìn)行確定時則應(yīng)當(dāng)將范圍盡可能的擴(kuò)大，并以此來避免當(dāng)機(jī)車進(jìn)行啟動時可能對保護(hù)情況錯誤引起的問題發(fā)生。而對于啟動值的確定來說則應(yīng)當(dāng)選取當(dāng)t=0時di/dt的值。

而對于△I保護(hù)來說，則應(yīng)當(dāng)在電流脫扣跳閘裝置之后進(jìn)行動作，而為了對錯誤動作進(jìn)行避免，所以對△I值則應(yīng)當(dāng)盡可能的設(shè)高，但是這個高值也應(yīng)當(dāng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，因為△I值過高的話則不能夠?qū)h(yuǎn)端進(jìn)行良好的保護(hù)。這就需要應(yīng)當(dāng)根據(jù)線路的實際情況對合理的值進(jìn)行選擇。

同時，在對△I進(jìn)行設(shè)定的過程中應(yīng)當(dāng)對△I的延遲保護(hù)時間進(jìn)行設(shè)定，因為在車內(nèi)應(yīng)經(jīng)設(shè)置了電感、電容以及濾波器，那么當(dāng)機(jī)車同絕緣網(wǎng)進(jìn)行接觸時，作為濾波器來說也存在著一個充電的過程，而這時就能夠?qū)Α鱅以及di/dt進(jìn)行保護(hù)。所以對于上述兩者進(jìn)行保護(hù)的延遲時間則應(yīng)當(dāng)大于因為機(jī)車內(nèi)部設(shè)置濾波器而可能出現(xiàn)諧振的誤差時間。同時因為di/dt在經(jīng)過0時會由于同F(xiàn)相比過小而返回，所以在設(shè)定時只要對△I大于諧振周期進(jìn)行保證就能有效的對機(jī)車諧振影響進(jìn)行避免。

3.3定時限過流保護(hù)

當(dāng)直流饋線的△I以及di/dt都不能進(jìn)行有效的保護(hù)動作時，就需要相應(yīng)的電流保護(hù)作為以上幾種保護(hù)方式的備用保護(hù)。而為了對這個范圍進(jìn)行擴(kuò)大，則應(yīng)當(dāng)盡可能的將過電流保護(hù)的值設(shè)置小，而時間則應(yīng)當(dāng)盡可能的大，這個值的理想值就大于上述兩者的保護(hù)延遲時間。同時，還應(yīng)當(dāng)對接觸網(wǎng)的相關(guān)特性進(jìn)行考慮，通常來說，對電流進(jìn)行設(shè)定時應(yīng)當(dāng)以饋線的最大承受負(fù)荷進(jìn)行計算，而延遲時間則應(yīng)當(dāng)以機(jī)車運(yùn)行時的時間曲線以及電流峰值時間來進(jìn)行確定。

4.結(jié)束語

在上文中，我們通過對城市軌道交通中的供電系統(tǒng)建模與直流饋線保護(hù)進(jìn)行一定的分析，并對其中需要重點把握的關(guān)鍵之處進(jìn)行了一定的了解，從而為我國城市日后的支線饋線保護(hù)裝置的良好運(yùn)行以及優(yōu)化提供了一定的理論基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王蛟.城市軌道交通供電系統(tǒng)35kV母聯(lián)主動式自投方案研究[J].城市軌道交通研究.2011（02）：49-55.

[2]張穎，張海波.城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)的潮流分析[J].城市軌道交通研究.2010（08）：43-48.

[3]郭紅衛(wèi)，吳佐民，全恒立，趙雷霆.新型能饋式牽引供電系統(tǒng)短路仿真[J].都市快軌交通.2010（05）：110-112.

（作者單位：寧波市鄞州職業(yè)教育中心學(xué)校）