陈崇焜

 广州地铁集团有限公司 广东 广州 510000

摘要:针对广州地铁400V动力电源自投自复功能故障，结合其控制回路及控制逻辑，分析其故障原因，最终提出采用双电压监测回路的解决方案

关键词:自投自复功能故障 双检压回路

1 前言

广州地铁400V动力电源系统采用双电源供电方式，供电方式为单母线分段形式。

在这种供电方式下，将车站内通讯、信号及动力负荷平均分配到两段母排上。当其中一段母排故障时，不影响另一段母排，这样可以保证在故障情况下车站内设备仍有一路电源可用。为了提高供电可靠性，广州地铁400V动力电源系统设计有自投自复的自动功能，该功能的主要作用是在发生非母排故障导致的母排失压情况下，将失压母排挂至有压母排下，保证车站内设备有两路电源供应。

若自投自复功能控制回路发生故障，将会导致自投自复功能误动作，影响负荷正常运行。广州地铁曾发生多起由于控制回路故障导致自投自复功能异常的案例，对车站负荷造成了重大影响。

2 广州地铁400V动力电源系统自投自复功能介绍

2.1 自投自复原理

在广州地铁 400V双电源正常供电方式下（如图1），自投自复功能针对不同的情况有不同的动作结果，主要有以下两种动作情况：

图1 广州地铁 400V双电源供电正常方式（QF1、QF2在合位，QF3在分位）

①在图2供电方式下，若QF1上端（与1#动力变压器连接端）无压，QF2上端有压。这时，分断QF1，随后合上QF3，将I段母排负荷挂至II段母排，此过程为自投；当QF1上端由无压变为有压后，分断QF3，随后合上QF1，恢复正常供电方式，此过程为自复。

②在图2供电方式下，若QF2上端（与2#动力变压器连接端）无压，QF1上端有压。这时，分断QF2，随后合上QF3，将II段母排负荷挂至I段母排，此过程为自投；当QF2上端由无压变为有压后，分断QF3，随后合上QF2，恢复正常供电方式，此过程为自复。

2.2 自投自复功能实现

 

广州地铁400V动力电源系统自投自复功能通过其控制回路实现，自投自复功能控制回路主要由电压监测回路（欠压继电器）、PLC、开关位置信号回路及分合闸控制回路组成（如图2）。

图2 广州地铁400V动力电源系统自投自复功能控制回路（I段）

自投自复功能控制回路中（以I段为例，II段同理），欠压继电器监测I段进线QF1开关上端电压，若单相或三相达到设定的欠压定值，欠压继电器触点接通，PLC收到欠压信号，此时，PLC结合其收到的开关位置信号状态，做出相应的开关自投自复控制操作。

3 广州地铁400V动力电源系统自投自复功能故障案例

广州地铁车陂站、东湖站均发生由于欠压继电器或承担欠压继电器功能的电压监测装置故障导致的自投自复功能故障，故障现象一致，由于欠压继电器存在一个瞬时的故障，在开关上端有压的情况下，错误地向PLC发出了欠压信号，导致PLC误认为开关上端失压，故启动自投程序，再自投程序结束后，欠压继电器瞬时故障恢复，停止向PLC发出欠压信号，此时，PLC认为开关上端电压恢复，随即启动自复程序，如此反复。在车陂站的故障中，由于承担欠压继电器功能的电压监测装置PMC916故障，导致其断断续续地向PLC发出欠压信号，致使在故障发生至人员到场的35分钟内，PLC自投自复功能反复进行多达8次，即造成车站内设备电源反复切换16次（一次自投自复，电源切换2次），影响时间及范围非常大。

广州地铁双回路电源的自投自复功能的主要作用是保证车站内的设备有两路电源供应，若是在短时间多次进行自投自复，可能会造成以下影响：

①开关短时间内多次分断负荷电流，减少开关寿命；

②车站内各类电机短时间内反复启停，导致电机烧毁；

③车站内扶梯、升降梯等设备会由于切换而导致停机，造成人员受困或恐慌；

④车站内双电源切换装置因短时频繁操作增加故障概率，影响信号、通讯等重要设备供电；

4 广州地铁400V动力电源系统自投自复功能故障解决方案

4.1 方案原理

由故障案例可以看出，自投自复功能的稳定性主要由自投自复控制回路决定，而控制回路的核心部件就是欠压继电器或承担欠压继电器功能的电压监测装置。

广州地铁不同的线路采用的是不同厂家生产的400V开关柜设备，其使用的欠压继电器也是不同厂家的的不同型号设备，可见，无论是欠压继电器或是电压监测装置，其故障是具有共性的。欠压继电器或电压监测装置这类型电子产品故障概率较高，其故障不可防范，为了避免因电压监测回路故障（包括欠压继电器故障及线路故障）而导致的自投自复误动作，广州地铁制定了增加冗余电压监测回路的改造方案。

该方案（如图3）的实施方法是在原来电压监测回路上，再复制一个电压监测回路（以I段为例），采用独立的线路、独立的欠压继电器（电压监测装置）以及独立的PLC欠压信号输入点。

 

图3 增加冗余电压监测回路示意图

4.2 方案优势

通过这种增加冗余电压监测回路的方式，两个电压监测回路同时工作，只有两电压监测回路同时监测到欠压时，PLC才判断为欠压；当其中一路监测回路故障时，不影响另一监测回路正常工作，PLC仍认为有压。由于两个电压监测回路同时故障的概率极低，该方案可有效避免因电压监测回路故障而导致的自投自复误动作。

4.3 方案不足

①该改造方案涉及元器件、线缆及PLC内部程序，故改造工作量较大；

②由于新增加了元器件，故会略增加开关柜内元器件故障的概率及设备成本；

③由于其中一电压监测回路故障不会导致开关动作，若未及时发现解决，待另一路故障时，自投自复仍会误动作，故要求巡视人员在巡视中必须注意观察两路电压监测回路是否正常工作。

5 总结

综合考虑利弊及运营效益，广州地铁决定采用增加冗余电压监测回路方案对400V动力电源系统自投自复功能进行改造，目前已全部实施完毕。改造后，设备运行稳定，未再发生因电压监测回路故障而导致的自投自复误动作，运营效益得以体现。除运营线路外，该方案已推广至广州地铁今后新线的400V开关柜设备。

参考文献

[1]刘学军.继电保护原理[M].第二版.北京：中国电力出版社，2007