图1.15 德国铁路牵引变电所和开闭所的自用电供给示意图

——每套设备均安装; ---—只有需要时才安装

分区所自用电供给较为特殊，可以通过自用电变压器将接触网的15kV电压降至所需要的电压并使用独立的整流器为蓄电池充电。

按照设备规模和DYN开关类别，10～40kVA容量的隔离变压器起保护和防干扰作用，并与50Hz的公共电网隔离。两组整流器通过两个独立的熔丝向两组60V蓄电池组供电，每个蓄电池组设计可供5h紧急用电之需。第二组整流器只有在第一组整流器故障解列后方可接入。

配电盘1还与附加备用发电机相连，当地方电源停电超过5h后，发电机应投入工作。

1.3.3.5 保护

分区所中装有唯一保护类装置——接触网保护装置。在开闭所中增加了通用保护。组合式变电所中还增加了变压器保护。所有其他牵引变电所装置如图1.16中所示的通用保护，以及接触网、变压器和牵引馈线保护。在高压开关站中仅使用架空输电线路保护。

通用保护装置具有以下三种保护功能。

—开闭所和牵引变电所内的母线保护： 当通过15kV设备支架和电流互感器支架的短路电流大于0.5kA(近似值) 时该装置立即动作，并通过主操作机构或备用操作机构断开牵引变电所内所有的15kV断路器以及110kV断路器。

1.16 德国铁路牵引变电所保护方案示意图

--—通过SCADA进行连接

—断路器监控： 当对架空接触网系统的断路器或架空牵引供电线路保护装置下达 “跳闸” 指令时该装置动作，可使最初启动的但在设定时间内未能跳闸的断路器跳闸。

—总电流监控： 在某一特定时间内，当总电流互感器所测量的电流超出整定值时，该装置会使所有的15kV断路器跳闸。

因此，通用保护装置可以提供非常重要的备用保护功能。

对架空供电线路保护装置，在第二代标准的16.7Hz变电所中采用了静态保护装置，而自1993年后新建设备则采用了数字保护装置。这种保护装置具有多个时间级别和校准的距离级别，多边形跳闸起动区域，高灵敏度的方向检测，进行短路线路的快速跳闸，故障点标定，接地继电器和自动重合闸。通过一系列光缆接口可以进行网络系统控制的信息交换，测量电路阻抗以检测网络的故障。一旦发现网络故障阻抗，则需进行角度测量，以决定短路状态下电能的流向。依据故障阻抗和测量的角度，在两个导线一大地环路上有低阻抗时通过一系列时间元件向断路器发出跳闸命令。用于测量大地短路的模拟瞬间接地故障继电器向保护继电器的二进制输出发出方向性和永久接地短路信号。在发生单相接地故障时，架空供电线路和相应的变电所还可连续运行一段时间 (约2h)。

在第二代标准变电所中安装了作为静态保护单元的变压器保护装置，亦于1995年安装了数字式保护单元。静态保护单元配备有带时限的大电流保护、测量变压器外壳接地电流的碰壳保护、有多重信号的瓦斯保护和主变压器电压抽头切换转换开关等。由于组合变电所未配备架空电力线路保护，在变压器继电保护中还增设了阻抗保护。在变压器数字保护单元中还设有差动保护、热过载保护及上述的数据储存设备。有关架空接触网保护装置的详细描述见第11.3节。

在中心变电所内的中心保护数据装置用来存储和传输所有数字式保护继电器和数据。

1.3.3.6 监视、控制和数据采集系统 (SCADA)

监视、控制和数据采集系统(SCADA) 是控制、自动化和信息处理和转换的中心系统，它符合标准AC 15 kV、16.7 Hz开关设备的牵引特定要求。它是于20世纪70年代中期作为报告和记录系统而被采用的，由此发展成为带数据显示技术的多功能变电所控制中心，其与钢轨网络的连接，如： 与15kV或110kV设备、自用电配电盘以及保护系统的连接是通过专门铺设的、柔韧的、带镀锡屏蔽层的，两端都接地的电缆并在充分考虑电磁兼容(EMC) 的基础上完成的。所有开关设备和电流互感器均直接连接，在15kV或110kV设备中没有使用附加的控制盘或电气柜。

SCADA设备由下列功能部分组成：

—当地控制;

—自动化组件;

—信号和测量数据处理;

—数字表监视和处理 (DMM);

—远动控制系统;

—闭锁

—执行。

当地控制于1993年以前还是在开关信息处理柜的面板上通过用执行操作按键并通过发光二极管输出运行信号来进行的。紧接着采用的数据显示技术通过视窗技术全图形显示TFT监视器。通过预操作选择开关装置并选择所需要的开关状态。在随后的命令输出的执行操作由附加的键盘予以保证。运行装置以规定的颜色进行显示，并在选定状态改变时不断闪烁。

众多附加功能，如保安、闭锁、存储、应答、责任者身份确认、故障报告清单、运行报告记录、总体询问、参数调整装置等使操作人员与信息处理设备 (SCADA) 之间进行人机对话。

下列自动装置保证无人值守的开关设备的自动运行，并减少操作人员的工作量：

—接触网自动检测装置 (ACLT);

—接触网反馈电压自动检测装置 (ACLRT);

—接触网自动重合闸装置 (ACLR);

—分相绝缘器事故自动调整装置 (AENS);

—15kV和110kV的自动同步装置 (ASD)。

接触网自动检测装置(ACLT) 在断路器合闸之前和每次接触网保护跳闸之后针对是否有短路对接触网供电臂进行检测。

为此，检测回路通过检测母线和检测隔离开关Q6在一定时间内与接触网连通 (见图1.11)。检测标准是检测回路中电压互感器T5上的电压。如果电压超过7～8kV，则可认为检测结果良好，断路器Q0将立即自动重合闸。当备用保护跳闸以及热保护跳闸时，将通过延迟合闸使接触网冷却下来。