在地铁牵引供电系统中有以下几种主要的直流馈线保护

在地铁牵引供电系统中有以下几种主要的直流馈线保护：大电流脱扣保护、电流上升率及电流增量保护、过流保护、双边联调保护、接触网热过负荷保护剂自动重合闸保护。

牵引供电系统可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见的也是最危险的故障就是各种形式的短路。当被保护线路上发生短路故障时，其主要特征就是电流增加和电压降低。利用这两个特征，就可以构成电流电压保护。

1、大电流脱扣保护

该保护属于开关自带，用于切断大的短路电流。大的短路电流对线路将造成巨大的损坏，故大的短路电流一出现应立即在其达到电流峰值以前予以切断。

假设被保护线路短路电流的最小值为I dmin，动作电流整定为I dz>kI dmin（其中k为可靠系数），一旦监测到瞬时电流超过动作电流，立即跳闸，其固有动作时间仅几毫秒。所以大电流脱扣保护非常灵敏，尤其电流上升非常快的近端短路，往往先于电流上升率及电流增量保护动作。

2、电流上升率（简称di/dt）保护

直流馈线电流的测量是通过分流器和变送器来实现的。电流在分流器上的压降通过变送器隔离、放大后，转换成标准信号，进入保护单元。

直流牵引的正常电流与故障电流在特征上有比较明显的区别。例如，假设列车的最大工作电流为4，列车启动时电流从零增长到最大值需要8s，那么一列列车正常的启动电流上升率仅为 5 。而故障电流的上升率可达到单列列车启启动电流的几十甚至上百倍。di/dt和ΔI保护就是根据故障电流和正常工作电流在上升率这一特征上的不同来实现保护功能的。

在实际运用中，di/dt和ΔI是通过相互配合来实现保护功能的，而且这两种保护的启动条件通常都是同一个预定的电流上升率。在启动后，两种保护进入各自的延时阶段，互不影响，哪个保护先达到动作条件就由它来动作。一般情况下，di/dt保护主要针对中远距离的非金属性短路故障，ΔI主要针对中近距离的非金属性短路故障（金属性直接短路故障由断路器自身的电磁脱扣装置来跳闸）。以下详细介绍两种保护的动作过程。

2．1电流上升率保护（以下简称di/dt）

在运行中，保护装置不断检测电流上升率。当电流上升率高于保护设定的电流上升率时，di/dt保护启动，进入延时阶段。若在整个延时阶段，电流的上升率都高于保护设定值，那么保护动作；若在延时阶段，电流上升率回落到保护设

定值之下，那么保护返回。

图2表示了一个电流波形在两种保护整定值下的动作情况。在图中分别用“（1）” 和“（2）” 来代表这两种情况。图2中，a点电流上升率高于di/dt保护整定值，保护启动。在b点，对于情况（来说保护延时达到di/dt保护延时整定值，且在间电流上升率始终高于di/dt保护整定值，保护动作；对于情况（2），在c点，电流上升率回落到保护整定值以下，而此时保护延时整定值尚未达到，保护返回。

2．2 Δ I电流增量保护（以下简称Δ I）

在di/dt保护启动的同时ΔI保护也启动进入保护延时阶段，从ΔI保护启动的时刻开始继电器以启动时刻的电流作为基准点计算相对电流增量。若电流上升率一直维持在di/dt保护整定值之上，在达到ΔI保护的延时整定值后，电流增量达到ΔI保护整定值，则保护动作。

在计算电流增量的过程中允许电流上升率在相对较短的时间内回落到di/dt 保护整定值之下。只要这段时间不超过di/dt返回延时整定值，则保护不返回；反之保护返回。

图3是ΔI保护针对几种典型电流的动作情况：

电流（1）：保护未动作，电流增量虽然超过ΔI整定值，但延时时间不足。

电流（2）：保护动作，电流增量超过ΔI整定值，延时时间满足。

电流（3）：保护动作，电流增量超过ΔI整定值，延时时间满足。在电流上升的过程中，虽然电流上升率曾经回落到di/dt整定值以下，但未达到di/dt返回延时值，因此保护未返回。

电流（4）：保护未动作，在电流上升的过程中，电流上升率回落到di/dt整定值以下，且超过di/dt返回延时值，因此保护返回。在e点保护重新启动，并以e 点作为新基准点。该曲线是列车驶进车站的电流变化曲线。

对于远端故障电流由于其上升的速率比近端的要慢，峰值也小很多，通常与列车启动或通过接触网分段时的电流瞬时峰值相近，甚至小于该电流。所以远端电流与列车启动电流的区分是变电所直流保护的难点。

2.3合闸

闭锁在双边供电线路中，当断路器合于带负载的线路上时，由于负载电流根据线路阻抗的大小而重新分配，流过新合上断路器的电流与故障电流非常相似。在这种情况下，保护有可能误动作。因此，保护装置需要设置相应的闭锁措施。

在控制电路中，开关柜控制单元通过图1中的电压变送器来判断合闸前线路是否处于有压状态。如果线路处于有压状态，则控制单元在断路器合闸时输出闭锁信号至保护单元。断路器在合闸后，保护单元将di/dt和ΔI保护闭锁解除，以躲过合闸时的冲击电流。

在双边供电线路中，di/dt和ΔI保护整定的原则如下：（di/dt的整定值应尽可能的小），以获得尽可能大的保护范围。（di/dt的整定值应足够大，以躲过列车的启动电流和滤波器充电电流。）ΔI的整定值应足够大，以躲过保护区域之外发生故障时的故障电流。（di/dt的延时应足够长，以免越区跳闸。）

3、过流保护

该保护克作为上述保护的后备保护。对保护控制单元预先整定电流Imax值和时间T值。当通过直流馈线短路的电流值在预先设定的时间T内超过Imax值时，过流保护装置动作时直流馈线断路器跳闸来清除故障。虽然Imax值应小于大电流脱扣保护装置动作值Idz。对于Imax值的设定，可分别设定正反方向的Imax+值和Imax-值。当机车处于再生状态或当地牵引变电所整流机组退出运行，所内直流馈线被用于直流越区供电回路时，如果线路发生故障，会有反向电流通过直流馈线断路器，反向过流保护用于检测并清除该故障。

4、双边联跳保护

双边联跳保护是为了更加安全的向接触网供电，在故障情况下确保相邻变电所可靠跳闸而增加的后备跳闸装置。

在无故障的情况下，两变电所同时向接触网供电，如果有短路情况发生，则距离短路点较近变电所（A）的馈线保护di/dt瞬时保护或速断保护先动作，同时向本站联跳装置发送跳闸信号，较远变电所（B）经过di/dt延时保护或过流保护也动作，但是比联跳装置的跳闸信号先动作。这种情况联跳作为后备保护。

在故障情况下，变电所（B）退出运行并通过隔离开关由相邻变电所（C）越区供电时，同样还是上述情况，变电所（A）的保护先动作，由于短路点距离变电所（C）较远，该变电所相应保护可能不动作（视短路情况），而联跳装置则比较可靠，只要变电所（A）保护跳闸，变电所（C）经变电所（B）接收跳闸信号，使开关跳闸，此时双边联调保护就比较重要。