地鐵400V動(dòng)力電源自投自復(fù)功能故障分析及解決方案

陳崇焜

摘 要：針對(duì)廣州地鐵400V動(dòng)力電源自投自復(fù)功能故障，結(jié)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(jiān)測(cè)回路的解決方案。

關(guān)鍵詞：自投自復(fù)功能故障；雙檢壓回路

廣州地鐵400V動(dòng)力電源系統(tǒng)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(nèi)通訊、信號(hào)及動(dòng)力負(fù)荷平均分配到兩段母排上。當(dāng)其中一段母排故障時(shí)，不影響另一段母排，這樣可以保證在故障情況下車站內(nèi)設(shè)備仍有一路電源可用。

為了提高供電可靠性，廣州地鐵400V動(dòng)力電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)有自投自復(fù)的自動(dòng)功能，該功能的主要作用是在發(fā)生非母排故障導(dǎo)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(nèi)設(shè)備有兩路電源供應(yīng)。

若自投自復(fù)功能控制回路發(fā)生故障，將會(huì)導(dǎo)致自投自復(fù)功能誤動(dòng)作，影響負(fù)荷正常運(yùn)行。廣州地鐵曾發(fā)生多起由于控制回路故障導(dǎo)致自投自復(fù)功能異常的案例，對(duì)車站負(fù)荷造成了重大影響。

1 廣州地鐵400V動(dòng)力電源系統(tǒng)自投自復(fù)功能介紹

1.1 自投自復(fù)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(fù)功能針對(duì)不同的情況有不同的動(dòng)作結(jié)果，主要有以下兩種動(dòng)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(dòng)力變壓器連接端）無(wú)壓，QF2上端有壓。這時(shí)，分?jǐn)郠F1，隨后合上QF3，將I段母排負(fù)荷掛至II段母排，此過(guò)程為自投；當(dāng)QF1上端由無(wú)壓變?yōu)橛袎汉?，分?jǐn)郠F3，隨后合上QF1，恢復(fù)正常供電方式，此過(guò)程為自復(fù)。

2）在圖2供電方式下，若QF2上端（與2#動(dòng)力變壓器連接端）無(wú)壓，QF1上端有壓。這時(shí)，分?jǐn)郠F2，隨后合上QF3，將II段母排負(fù)荷掛至I段母排，此過(guò)程為自投；當(dāng)QF2上端由無(wú)壓變?yōu)橛袎汉?，分?jǐn)郠F3，隨后合上QF2，恢復(fù)正常供電方式，此過(guò)程為自復(fù)。

1.2 自投自復(fù)功能實(shí)現(xiàn)

廣州地鐵400V動(dòng)力電源系統(tǒng)自投自復(fù)功能通過(guò)其控制回路實(shí)現(xiàn)，自投自復(fù)功能控制回路主要由電壓監(jiān)測(cè)回路（欠壓繼電器）、PLC、開(kāi)關(guān)位置信號(hào)回路及分合閘控制回路組成（如圖2）。

自投自復(fù)功能控制回路中（以I段為例，II段同理），欠壓繼電器監(jiān)測(cè)I段進(jìn)線QF1開(kāi)關(guān)上端電壓，若單相或三相達(dá)到設(shè)定的欠壓定值，欠壓繼電器觸點(diǎn)接通，PLC收到欠壓信號(hào)，此時(shí)，PLC結(jié)合其收到的開(kāi)關(guān)位置信號(hào)狀態(tài)，做出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)自投自復(fù)控制操作。

2 廣州地鐵400V動(dòng)力電源系統(tǒng)自投自復(fù)功能故障案例

廣州地鐵車陂站、東湖站均發(fā)生由于欠壓繼電器或承擔(dān)欠壓繼電器功能的電壓監(jiān)測(cè)裝置故障導(dǎo)致的自投自復(fù)功能故障，故障現(xiàn)象一致，由于欠壓繼電器存在一個(gè)瞬時(shí)的故障，在開(kāi)關(guān)上端有壓的情況下，錯(cuò)誤地向發(fā)出了PCL欠壓信號(hào)，導(dǎo)致PCL誤認(rèn)為開(kāi)關(guān)上端失壓，故啟動(dòng)自投程序，再自投程序結(jié)束后，欠壓繼電器瞬時(shí)故障恢復(fù)，停止向PCL發(fā)出欠壓信號(hào)，此時(shí)，PCL認(rèn)為開(kāi)關(guān)上端電壓恢復(fù)，隨即啟動(dòng)自復(fù)程序，如此反復(fù)。

在車陂站的故障中，由于承擔(dān)欠壓繼電器功能的電壓監(jiān)測(cè)裝置PMC916故障，導(dǎo)致其斷斷續(xù)續(xù)地向PCL發(fā)出欠壓信號(hào)，致使在故障發(fā)生至人員到場(chǎng)的35分鐘內(nèi)，PCL自投自復(fù)功能反復(fù)進(jìn)行多達(dá)次，即造成車站內(nèi)設(shè)備電源反復(fù)切換次（一次自投自復(fù)，電源切換次），影響時(shí)間及范圍非常大。

3 廣州地鐵400V動(dòng)力電源系統(tǒng)自投自復(fù)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(fù)功能的穩(wěn)定性主要由自投自復(fù)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(dān)欠壓繼電器功能的電壓監(jiān)測(cè)裝置。

廣州地鐵不同的線路采用的是不同廠家生產(chǎn)的400V開(kāi)關(guān)柜設(shè)備，其使用的欠壓繼電器也是不同廠家的不同型號(hào)設(shè)備。欠壓繼電器或電壓監(jiān)測(cè)裝置這類型電子產(chǎn)品故障概率較高，為了避免因電壓監(jiān)測(cè)回路故障而導(dǎo)致的自投自復(fù)誤動(dòng)作，廣州地鐵制定了增加冗余電壓監(jiān)測(cè)回路的改造方案。

該方案（如圖3）的實(shí)施方法是在原來(lái)電壓監(jiān)測(cè)回路上，再?gòu)?fù)制一個(gè)電壓監(jiān)測(cè)回路（以I段為例），采用獨(dú)立的線路、獨(dú)立的欠壓繼電器（電壓監(jiān)測(cè)裝置）以及獨(dú)立的PCL欠壓信號(hào)輸入點(diǎn)。

3.2 方案優(yōu)勢(shì)

通過(guò)增加冗余電壓監(jiān)測(cè)回路的方式，兩個(gè)電壓監(jiān)測(cè)回路同時(shí)工作，只有兩電壓監(jiān)測(cè)回路同時(shí)監(jiān)測(cè)到欠壓時(shí)，才判斷為欠壓；當(dāng)其中一路監(jiān)測(cè)回路故障時(shí)，不影響另一監(jiān)測(cè)回路正常工作，仍認(rèn)為有壓。

該方案可有效避免因電壓監(jiān)測(cè)回路故障而導(dǎo)致的自投自復(fù)誤動(dòng)作。

4 總結(jié)

綜合考慮利弊，廣州地鐵決定采用增加冗余電壓監(jiān)測(cè)回路方案對(duì)V動(dòng)力電源系統(tǒng)自投自復(fù)功能進(jìn)行改造，目前已全部實(shí)施完畢。改造后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)營(yíng)效益得以體現(xiàn)。除運(yùn)營(yíng)線路外，該方案已推廣至廣州地鐵今后新線的開(kāi)關(guān)柜設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉學(xué)軍.繼電保護(hù)原理[M].第二版.北京：中國(guó)電力出版社.