城市轨道交通直流牵引监控系统的研究

阐述直流牵引供电系统是城市轨道交通供电系统中一个特殊重要的部分,直流牵引系统监控自动化是整个供电系统自动化工程实施的核心.分析直流牵引系统的功能需求,提出CAN总线与以太网相结合的直流牵引监控系统设计方案,并详细讨论系统设计的硬件组成与软件结构.     

城市轨道交通配电变低压侧中性点接地方案探讨

变压器中性点接地方式分为中性点直接接地及在低压配电柜内单点接地两种,具体采用何种方案,需根据低压配电系统的接地形式、低压进线及母联断路器的开关的极数决定。接地形式和进线及母联开关极数的选择又会影响低压进线断路器接地保护的配置形式以及PC级ATSE的断路器的极数选择,若ATSE断路器极数选择不当,可能会造成电气火灾装置的误报警。分析目前轨道交通常用的配电形式所存在的问题,并提出推荐方案:对于轨道交通低压侧采用单母线分段的接线形式,建议变压器中性点采用在低压柜内单点接地方案,进线和母联断路器的开关极数采用三极,进线断路器接地保护采用零序过电流保护原理,PC级ATSE的断路器采用四极形式或ATSE采用四极形式。     

基于直流配电与控制的城市轨道交通照明设计与应用

苏州轨道交通5 号线正线采用基于直流配电与控制的智能照明系统,用直流为LED 灯具供电。阐述采用直流供电的背景原因及应用方案,将高频开关可控整流电源模块作为直流电源,选用IT 接地系统。根据整流电源模块的输出特性,制定一种基于曼彻斯特编码规则的调光协议,通过直流低频载波通信方式进行指令传输,对灯具进行控制。提出一种以小容量整流电源模块为电源的配电系统短路故障保护方式。通过分析直流电对线缆绝 缘空间电荷的影响,表明低压直流配电选用常规交流线缆产品可满足线缆绝缘安全的要求。在地面站阳澄湖南站的屋顶设置一套小容量分布式光伏发电系统,将直流并网至车站直流照明微电网,实现多端口再生能源接入系统应用。苏州地铁5 号线已于2021 年6 月通车运行,目前直流照明系统运行平稳。     

城市轨道交通直流设备绝缘性能在线监测系统研究

针对直流牵引供电系统直流设备框架泄漏保护存在电流元件易误动、电压元件拒动、框架绝缘性能破损不能及时发现的问题,对电流型/电压型框架保护原理、整定方式、双边联跳范围进行分析,结合国内某地铁典型电流型框架泄漏保护案例,提出了一种城市轨道交通直流设备绝缘性能在线监测系统及控制方法,可在线监测框架绝缘性能破坏点,保证框架单点接地,接地网各连接处接触良好,框架保护元件正常动作。     

城市轨道交通车站低压负荷需要系数研究

针对城市轨道交通车站变压器容量选择过大、负荷率低的问题,通过分析车站用电负荷计算过程,得知需要系数Kx与多种因素有关。基于武汉地铁秋季和夏季用电负荷实测数据,并结合设计手册中各设备需要系数的取值,通过研究螃蟹岬站实际用电情况,给出轨道交通不同类型用电设备的需要系数取值或范围。同时也提出,考虑到大功率风机的启动情况,地下车站变压器容量不宜小于800 k VA。该结果对于城市轨道交通车站负荷计算和变压器容量选择具有指导意义。     

城市轨道交通直流馈出电缆在线监测系统

以上海地铁直流馈出电缆为工程背景,研制适用于轨道交通牵引变电站直流馈出电缆在线监测系统.监测系统工作原理是通过监测电缆放电信号和直流泄漏电流信号综合评估电缆绝缘状态.监测系统由HF-CT传感器、DLCS传感器、数据采集系统以及监控后台组成.研制的HFCT传感器3 dB频率带宽为500～10 000 kHz;DLCS传感器量程为0～100 mA,分辨率为30 μA;数据采样系统采样速率最高为20 MSa·s-1;监控后台采用装有专家系统的工业控制计算机,实现电缆绝缘的智能诊断.在实验室对该系统分别进行直流馈出电缆绝缘良好、绝缘故障模拟试验,测试结果表明监测系统能够预警直流馈出电缆绝缘老化和绝缘破损故障.现场安装运行结果表明,监测系统运行稳定、可靠,诊断结果与实际情况相符.     

城市轨道交通应急照明系统研究

应急照明系统主要包括配电控制设备、管线及灯具。结合轨道交通工程,重点分析了集中电源型消防应急灯具、分散电源型消防应急灯具及其控制方案。集中电源方案适合大中型单体建筑及地下区间隧道,分散电源方案适合于小型单体建筑。     

城市轨道交通专用轨回流系统直流接地保护方案

基于城市轨道交通常规走行轨回流系统,分析了专用轨回流系统的特点,并针对接触网+回流轨牵引供电系统和供电轨+回流轨牵引供电系统,阐述直流接地漏电保护装置的工作原理。接触网+回流轨牵引供电系统直流接地保护方案在变电所直流负极与地之间设置接地漏电保护装置,在直流系统正极对负极、架空地线、钢轨、车辆壳体等各种短路故障中可实现选择性保护;供电轨+回流轨牵引供电系统采用64D接地漏电保护装置,通过一系列改进,可切除故障回路,实现选择性保护。     

城市轨道交通直流自耦变压器牵引供电系统

现有城市轨道交通直流牵引供电系统普遍采用走行轨回流,存在危害性很大的长时间迷流,且防不胜防。提出一种新的直流牵引供电系统,即直流自耦变压器(DCAT)牵引供电系统,能很好地解决轨道电位和迷流问题。以传统的直流牵引供电系统为基础,增加由电力电子开关和直流电容器构成的DCAT及回流线,构成DCAT牵引供电系统。分析表明,DCAT牵引供电系统不仅能解决轨道电位和迷流,还可兼作储能装置,将列车再生制动时的能量回收再利用,同时,在线路绝缘耐压和车辆供电电压不作任何改动的情况下,DCAT牵引供电系统牵引网的电压是传统直流牵引供电系统牵引网电压的2倍,可大大减少线路的电压损失和线路损耗,从而进一步提高能源利用效率。     

城轨直流牵引供电系统短路试验

阐述直流牵引供电系统短路试验的目的和意义。结合实际工程直流牵引供电系统短路试验,介绍短路点的选取、对地短路短接方式等重要的试验程序和试验方法。对实际短路情况的数据结果进行分析,为直流牵引供电系统短路试验的进一步研究提供参考。     

城市轨道交通直流牵引供电系统钢轨电位升高原因及控制措施

介绍了直流牵引供电系统的构成及回流系统主要设备运行特点。分析了回流系统运行中的钢轨电位超标、钢轨电位限制装置频繁动作,以及闭锁和排流柜元件故障等问题发生的原因。提出了降低钢轨电位、防止钢轨电位限制装置频繁动作及闭锁现象,以及避免同时投入钢轨电位限制装置及排流柜等控制措施。     

城市轨道交通全直流照明系统设计探讨

针对目前LED照明灯具内置整流器存在效率低、谐波含量高、电解电容易损坏的缺点,讨论在城市轨道交通中使用全直流照明系统的可行性。结合城市轨道交通的特点,直流照明系统的电压建议为220V,通过验算末端电压损失,证明更低电压虽然安全性更好,但难以满足轨道交通的实际需求。有两种可行的整流方案,一种是在变电所集中整流,另一种是分散整流,对这两种方案的用房和造价进行对比分析,研究认为基于当前的现状考虑,配电室及应急照明电源室分散整流方案是一种比较好的过渡方案,此方案被接受后,再过渡到变电所内集中整流方案。     

城市轨道交通直流隔离开关闭锁分析

介绍城市轨道交通直流隔离开关闭锁逻辑,阐述通过直流双边联跳电缆传送信号来闭锁纵联隔离开关的方式,提出通过检测接触轨电压的方式来闭锁纵联隔离开关,以此作为今后工程建设的参考.     

城市轨道交通直流牵引供电系统再生制动能量利用对钢轨电位的影响

针对城市轨道交通直流牵引供电系统中杂散电流泄漏腐蚀和钢轨电位限制装置频繁动作的问题,对直流牵引供电系统再生制动能量利用给钢轨电位的影响进行了分析.建立了多列车动态运行过程中杂散电流和钢轨电位分布模型,仿真分析了杂散电流和钢轨电位的分布规律,并将其和列车功率的分布进行对比,得出了列车再生制动能量远距离利用量越大,钢轨电位增加越多.通过列车制动电流的利用量以及杂散电流最大值、钢轨电位最大值的对比分析,进一步验证了所提方法的正确性.     

城市轨道交通直流牵引供电整流机组不必设置逆流保护

通过分析与计算,阐述了城市轨道交通直流牵引供电整流机组不必设置逆流保护的理由.同时指出,在现行标准JB/T 9689-1999<牵引变电站用整流器>中没有逆流保护要求,而正在制订的城市建设行业标准<城市轨道交通直流牵引供电整流机组>中也没有逆流保护要求.