電力自動化在濱洲線自動閉塞鐵路供電系統的應用

摘要：電力自動化是當前我國電力行業的前沿技術，隨著鐵路行車向著高速、大密度的迅速發展，對電網及用電設備保護、管理提出了更高要求，在鐵路電力系統實現自動監控和管理已成為必然，鐵路電力自動化是提高供電可靠性，保障行車安全的重要技術手段。不但要有安全可靠的供電質量，還要求采用先進可靠的生產技術來實現生產的職能控制與集中管理。

關鍵詞：電力自動化 自動閉塞 鐵路供電 應用

0 引言

從濱洲線的電力系統供電狀況看，齊齊哈爾至海拉爾段鐵路電力系統工作于電網末端，屬于電力系統發、輸、供三個環節中的供配電環節，但對俄羅斯貿易增加，其對供電可靠性的要求卻非常高，為保證行車的安全，要求鐵路信號燈必須安全、可靠地工作，而供電條件目前遠遠滿足不了行車安全供電的要求。一是齊海間400余公里行車線路沒有自動閉塞供電方式，車站主電源采用貫通線路供電，且性能較低，一旦貫通線路停電，只好使用農電或發電機臨時發電作為備用電源。二是電源可靠性差，特別是一些變配電所電源取自農村電網，穩定性不高，大部分變配電所只有一路受干線路。三是設備老化、陳舊，有的已超過大修周期維持運行，故障頻發。四是管理手段落后，基本屬于盲管理狀態，常常是某個車站信號電源停電以后，不知道，直到對列車的行車安全構成干擾威脅時才發現，傳統的監視控制方法，已不能滿足行車安全的要求，采用先進的技術手段，實現該段鐵路電力系統的自動化成為必然的發展趨勢。因此，濱洲線齊齊哈爾至海拉爾段自動閉塞電力自動化系統借鑒地方電力系統和鐵路自動化成熟的經驗和模式，并在此基礎上結合該段鐵路電力系統的運行特點，以供電段為監控和調度中心，以變電站/配電所、車站為基本監控點實現電力自動化。

1 采用的鐵路電力自動化系統基本內容

1.1 系統的結構 濱洲線齊齊哈爾至海拉爾段自動閉塞電力設置齊齊哈爾、三間房、博克圖、牙克石、海拉爾6座35KV變電站，昂昂溪、富拉爾基、碾子山、扎蘭屯、巴林、免渡河、海拉爾東7座配電所及45個區間車站，電力自動化系統主要包括：調度自動化系統，變電站/配電所自動化系統，區間信號兩路電源監控系統，以及自閉/貫通線路自動化系統等幾個子系統，如圖1-1所示。

1.2 調度中心自動化主站系統 調度自動化主站系統是整個該段鐵路電力自動化監控的核心，它的性能好壞，直接關系到整個電力自動化系統的運行效果，在設計選型時，應該慎重考慮，為了減少維護費用及方便將來系統的發展，在建設主站系統時還要注意遵循標準化，開放型的原則。由于鐵路電力網是在不同的地域環境和特定條件下發展起來的，各自有獨特的用戶基礎和不同的經濟條件以及相差較大的電網結構、規模、容量，因此建立調度自動化系統不能套用一種特定模式，而應根據不同的實際情況并結合不同。

1.3 變電站綜合自動化系統 變電站綜合自動化系統，是將微機監控、車輛、保護、通信、防誤等功能通過通信網絡集成為一個整體的計算機監控系統，即可幾種組屏，也可分散而置，現代變電站綜合自動化系統，不僅完成變電站保護及自動化監控功能，而且是調度自動化系統中的一個重要節點，變電站自動化系統的發展趨勢是站內數據信息轉發至調度中心，將管理和調度功能上移，從而實現無人職守或少人職守，同時又與線路自動化功能的實現密切關聯，因此，在系統設計時應從長遠規劃，作為電力自動化系統的一個重要內容全盤考慮，以實現系統休息功能和資源的合理配置。

主要功能：①系統層的主要功能有：主接線、電流顯示；系統周波、時鐘顯示；控制、操作功能；保護整定界面；棒圖、曲線等趨勢圖顯示；在線生成修改界面和數據庫；在線生成報表及打??；站內事件順序紀錄，追憶；故障錄波顯示、音響；事故報警顯示、音響；接地查找；遠方通信。②監控層的主要功能有：交流電量的采集、處理（測量CT）；直流電量的采集、處理；電度脈沖量的采集、處理；開關量的采集、處理；開關、刀閘的控制。③保護層的主要功能有：常規保護功能；交流電量的采集、處理（保護CT）；開關量的采集、處理。④此外借助計算機智能化，還可以實現以下功能：數據通信與轉發；保護定值，用戶方式和應用程序管理功能；操作票管理功能；模擬操作臺功能；操作安全“五防”功能；接地故障判斷查找功能等。

線路自動化技術的核心是調度中心也就是控制中心（主站），一般由兩臺計算機構成，提供人機界面，完成線路運行監控及故障管理功能，在我們實際應用當中，主要從調度集中控制中心與鐵路行車供電的特點考慮，優化系統構成，控制中心功能與調度主站控制后臺機功能合并及用一個平臺，由段調度中心電力自動化完成線路自動化控制中心的功能。

線路自動化終端裝置主要包括安裝在車站箱變內的信號電源監控裝置及安裝在自閉與貫通線路分段開關的開關監控終端（以下稱FTU—Feeder Terminal Unit），線路分段開關與車站的距離一般在幾百米以內的范圍，為了優化通道配置，FTU與信號電源監控裝置通過現場總線連接，FTU數據由信號電源監控裝置轉發，這樣就形成了一個以信號兩路電源監控裝置轉發為核心的車站自動化終端系統。

信號供電電源監控裝置的主要功能：①能夠獨立的對兩路電源的三相（單相）電壓、電流各開關位置進行監測，并可根據需要擴展監測相序、相位。測量誤差不大于±5％。②能夠控制兩路高壓、低壓開關，線路的故障定位自動或手動隔離故障點，恢復非故障區段的供電，遠動操作不會出現誤動作。③能夠設置監測量的限界值（可擴展高級限界）具備越限報警功能，當出現越限報警情況時，信號供電電源監控裝置，能夠主動地將故障情況上傳段調度中心。限界值應保證在兩路工作電源失電的情況下不丟失。④具有故障錄波功能，裝置可以同時紀錄各種故障條件下兩路電源的各相電壓，電流波形供上級系統查詢，作為事故分析的依據。故障波形能夠反映系統從故障前穩態、故障暫態、故障后穩態各階段各相電壓和電流的變化特性。

2 實現電力自動化的幾點建議

鐵路電力系統即有著電力系統的一般屬性，又有其為鐵路行車供電的特殊性，在鐵路電力系統中實施電力自動化必須充分考慮到這些特殊要求，隨著鐵路行車速度的不斷提高和列車開行高密度的增加，不僅要求行車信號具備高度的安全可靠性，同時也必然要求行車系統的管理向著信息化、智能化邁進，這也同時為鐵路供電提出更高的要求，所以在實施鐵路電力自動化時應充分考慮到以下幾點：

2.1 充分吸收借鑒地方電力系統自動化技術的成功經驗。鐵路電力系統無論從時間上、從技術等級及管理手段都不及地方電力，而且地方電力系統經過幾十年的努力已基本實現了調度自動化，現在正是上水平升級階段。在實施鐵路電力自動化工程中，充分借鑒電力系統的先進和成功的經驗，即可少走彎路，又可避免因技術更新換代速度快而造成的投資浪費。

2.2 充分考慮設計一體化電力自動化系統平臺，避免出現多個“孤島自動化系統”，鐵路的自動化系統包括調度自動化系統，變電站綜合自動化系統，信號兩路電源監控和線路自動化系統等多項內容，在實施過程中，應統籌兼顧，如分別設計了獨立的調度自動化系統和信號電源監控系統，造成硬件、通道和軟件資源重復設置，數據或信息共享困難，給系統以后的擴展或升級帶來不便。

2.3 電力自動化系統必須遵循開放性、標準化的原則，以保證系統具有良好的開放性和擴展能力，最大限度的保護用戶投資。