實現無人值班牽引變電所應注意的問題

張國蓬

無人值班牽引變電所是指無固定的值班人員在當地進行監視和操作的牽引變電所,其控制和監視是由電力調度中心來完成。牽引變電所實現無人值班,是電氣化鐵道牽引供電系統管理的發展方向,是促進牽引供電系統安全運行和生產管理現代化的有效措施。鐵道部頒布的《新建時速200公路客貨共線鐵路設計暫行規定》和《京滬高速鐵路設計暫行規定》中已提出牽引變電所應或宜采用無人值班、有人值守設計的要求。

無人值班牽引變電所的設計、檢修、調度與傳統牽引變電所相比,都是一次大的變革,無論是一次設備還是二次設備的選擇和設計都有其一定的特殊性。如無人值班牽引變電所應該具有有人值班時的功能,它與調度系統的關系應當是除了必須由調度系統完成的一些必要操作以及監控外,牽引變電所還應能完成自身的功能,比如兩臺主變壓器的主備投切、饋線故障的重合閘、電容器的投切等,在這個過程中需要改變人們長期形成的傳統習慣和思維方式。以下內容對實現無人值班牽引變電所的幾個主要問題進行分析討論,說明無人值班牽引變電所在設計、檢修、調度及管理中應引起注意的事項。

1 設備及材料選擇

要實現牽引變電所的無人值班,必須有可靠的一、二次設備作保障。在選擇電氣設備及材料時,須采用性能優良、維護工作量小、可靠性高的產品。

1)無人值班牽引變電所以實現變電所綜合自動化為目的。在二次系統設計時,應取消傳統的中央信號屏、變送器屏、閃光電源等;保留就地控制的開關分、合閘按鈕;用不同的模塊實現對電氣設備的各種控制保護功能;利用計算機局部網絡通信代替大量的信號電纜連接,控制系統與保護系統方便的交換信息,并可實現自診斷、遠方復歸和遠方修改定值功能。目前我國生產的綜合自動化系統集中安裝在控制保護屏內,對下端設備采用電纜連接,對上端通過總線與計算機通信,這種安裝方式使設備較為集中,有利于維護管理。但它需要建造較大的控制室及采用較多的二次電纜。本文建議對高壓室內采用二次設備分散安裝的方式,以一個電氣回路為一個控制單元,每個單元的控制保護模塊就地安裝在設備旁,對模塊配備I/O接口與通信處理機通過光纖相連。這種方案的優點明顯:接線簡單、主控制室占地面積小、減少二次電纜數量。2)除主變壓器外,其余一次設備盡量采用干式產品。有條件的情況下,可設置部分在線監測設備。如部分一次設備的絕緣套管、牽引變壓器油的在線監測。3)控制電纜應采用屏蔽型。這樣避免電纜之間產生的電磁污染干擾二次回路,影響控制保護系統正常運行。但要注意電纜屏蔽層的端接方法和端接位置,端接得不好可能會增加電纜的電磁輻射。4)對于無人值班牽引變電所,為減少安全隱患,避免傳統鋼質接地網因長期腐蝕而可能導致的接地回路斷線,牽引變電所接地網及設備引下線宜采用銅質材料。銅材載流量大大優于鋼材,因此采用后可減少接地網截面,從而總投資較鋼質接地系統增加不多。5)在牽引變電所實行無人值班后,要求直流電源的可靠性及自動化程度更高,功能更加完善,應具有免維護性能。因此,直流配電系統應采用單母線分段接線,操作設備選用自動空氣開關;充電系統根據蓄電池運行狀態應具有自動強充、均充、浮充的功能;應具有較高的穩壓、穩流精度;直流系統的微機監控接口應和牽引變電所綜合自動化系統連接,使直流電源的運行狀況及時傳送到調度端。

2 調度與通信系統

1)要實現牽引變電所的無人值班,必須有一個能保證遠方監視和操作、穩定性好的調度自動化系統,用于完成信息的發送、反饋及存儲。2)由于傳統的有人值班牽引變電所是通過調度端發令,變電所內值班員操作相關電氣設備。變電所實行無人值班后,由調度員直接在電力調度所內計算機上遙控操作遠方設備。一個人的精力、專業總有一定限制,本文認為,在電力調度所內,調度員與操作人員要嚴格分開,調度員不能行使操作人員的角色。3)無人值班牽引變電所,其通信通道條件及所內通信系統要求更高。反映變電所運行狀態的遙測、遙信量要及時發送到調度端,而調度所的遙控信息要準確的下發執行,因此必須有先進可靠的通信方式及通信系統,保證通信質量,提高牽引變電所運營可靠性。由于光纖具有損耗低、頻帶寬、數據傳輸速率高、抗電磁干擾強等優點,通信通道應采用光纖數據專用通道,光端機應設置在電力調度所和牽引變電所內。

3 房屋建筑設計

1)無人值班牽引變電所的主控制室無需在控制屏前留出足夠的長度滿足值班人員的視覺要求,可節省建筑空間。有人值班牽引變電所的學習室、值班員休息室等部分輔助房屋可以取消。衛生間主要滿足值守人員和例行檢修期間的要求,面積應該減小,可考慮設計采用化糞池。2)無人值班牽引變電所應多采用耐久性能好、易維護、耐污染、易清潔、防火保溫隔熱性能好的材料。所內避免大面積裝修,普通的水磨石地面在功能上完全可以達到要求。3)在無人值班牽引變電所中,應增加圍墻高度,一般不低于2.5m,增加翻越難度。墻體采用實砌磚圍墻,以防鑿洞。在圍墻四周宜設置紅外線報警裝置,直接與調度端進行通訊。此外,對于生產房屋的底層門窗要設置防盜柵。4)無人值班牽引變電所應設置煙感溫感滅火裝置及氣體自動滅火裝置,在火災發生時,能夠自動切除空調回路和通風回路,在建筑設計中,要加強防火分區,采用耐火建筑材料,防止火災蔓延。在高壓室、主控制室、電纜夾層等處,應按規范設置相應數量的滅火器或滅火設施。

4 視頻監控系統

對于無人值班牽引變電所,遙信、遙測、遙控技術完成的是對牽引變電所電氣運行狀態的監視、測量和控制,但這類系統只是獲得遠方電氣數據,并不能反映變電所運行的其他方面情況。例如:防火、防盜、變壓器、開關、刀閘等設備的表面檢查,甚至遠程操作后電氣設備的執行機構位置是否改變。牽引變電所視頻監控系統可滿足這類要求,調度員只需在調度端就可完成對數個牽引變電所情況的了解。視頻監控技術將牽引變電所自動化技術提高到一個新的水平。1)牽引變電所視頻監控系統一般由所端監控設備、高速通信通道和通信設備、視頻監控主站構成。所內攝像監控設備位于變電所現場,完成視頻信號、報警信號的采集以及攝像機控制的各項操作。監控中心一般設置在電力調度所,完成視頻信號的解壓播放,實現地圖顯示、圖像存儲、系統設備管理等。2)視頻監控系統能否發揮其最大功能,攝像機在變電所內的安裝位置十分關鍵。一般視頻監控系統應監視主變壓器、饋線、室內外開關、主控制室、電容器室等,在牽引變電所的大門和圍墻也可設置。在攝像機安裝時要根據現場設備狀況決定安裝位置,盡量達到既能看到設備全貌,又能看清重要細節。

5 無人值班牽引變電所的巡視

無人值班牽引變電所通過遙信、遙測、遙控、視頻監控等各種措施,將變電所的自動化程度提高很大。而這些措施對變電所設備本身的運行狀況不能改善和提高。例如主變滲油、機構頻繁打壓等在調度端就不一定能夠監視到。因此,為了達到發現設備在運行中的異常,以便及早采取措施,防止事故發生的目的,除了定期的試驗和檢修外,還需要通過運行人員認真及時的巡視檢查設備,盡可能早的發現隱患,及時處理,保障牽引變電所正常運行。

6 結語

無人值班牽引變電所在鐵路運營中可發揮明顯的經濟效益、大大提高調度自動化水平。所以對于無人值班牽引變電所的設計、日常運行、檢修維護都要綜合考慮,它們是密不可分的系統工程。在每一個環節中,工作人員都必須熟悉相關的業務知識,都必須有認真負責的工作態度。此外,在設計、施工、運營中也應形成相應的規章制度來指導和推動無人值班牽引變電所的發展。

[1]戴慶華,李文光.無人值班變電站的新建、改造與運行[M].北京:中國電力出版社,2000.

[2]四川省電力工業局,四川省電力教育協會.變電所自動化技術與無人值班[M].北京:中國電力出版社,1998.