淺談鐵路配電所綜合自動化技術

雷風元

摘 要：配電所綜合自動化系統是個技術密集、多種專業技術相互交叉、相互配合的系統。它是建立在計算機硬件和軟件技術、數據通信技術的基礎上發展起來的。它綜合了配電所內一次設備和交、直流電源及全部二次設備。

關鍵詞：鐵路配電所；綜合自動化；構成；優越性；結構模式

電力是鐵路運輸生產的重要能源。它與提高運輸效率，保證行車安全有著密切關系。自動閉塞電線路、電力貫通線路及鐵路變、配電所、電源線路等設備構成的供電網絡是鐵路重要的行車設備。現在的鐵路配電所綜合自動化將鐵路配電所自動化推向了一個更高的階段，其功能包括配電所遠動、繼電保護、開關操作、測量、故障錄波、事故順序記錄和運行參數自動打印記錄等。

1 配電所綜合自動化的構成

配電所綜合自動化是將配電所的二次設備（包括測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全配電所的主要設備和配電線路的自動監視、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。配電所綜合自動化的內容包括微機監控和微機遠動兩部分，具體功能如下。

1.1 監控子系統的功能

1.1.1 數據采集

⑴模擬量的采集：電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數等。

⑵開關量的采集。

⑶電能計量。

1.1.2 事件順序記錄（SOE）

斷路器跳合閘記錄、保護動作順序記錄。

1.1.3 故障記錄、故障錄波

微機保護裝置兼作故障記錄和故障錄波器，記錄繼電保護動作前后與故障有關的電流量和母線電壓。

1.1.4 操作控制功能

操作人員都可通過CRT屏幕對斷路器和隔離開關進行分、合操作，對變壓器分接開關位置進行調節控制，對電容器進行投、切控制，應保留人工直接跳、合閘手段，斷路器操作應有閉鎖功能。

1.1.5 安全監視功能

越限監視、監視保護裝置是否失電、自控裝置工作是否正常等。

1.1.6 人機聯系功能

⑴人機聯系橋梁：CRT顯示器、鼠標和鍵盤。

⑵CRT顯示畫面的內容：顯示采集和計算的實時運行參數、顯示實時主接線圖、事件順序記錄（SOE） 、越限報警、值班記錄、歷史數據、保護定值和自控裝置的設定值。

⑶輸入數據：變比、定值、密碼等。

1.1.7 打印功能

定時打印報表和運行日志、開關操作記錄打印、事件順序記錄打印、越限打印、召喚打印、抄屏打印、事故追憶打印。

1.1.8 數據處理與記錄功能

母線電壓每天定時記錄的最高值和最低值以及相應的時間、統計斷路器動作次數、斷路器切除故障電流和跳閘次數的累計數、控制操作和修改定值記錄。

1.2 微機保護子系統的功能

1.2.1 保護功能

電源線的保護、調壓器的保護、電容的保護、自閉（貫通）線路的保護、普通饋出的保護、不完全接地系統的單相接地選線等。

1.2.2 輔助功能

⑴它的工作不受監控系統和其他子系統的影響。

⑵具有故障記錄功能。

⑶具有與統一時鐘對時功能。

⑷存儲多種保護整定值。

⑸當地顯示與多處觀察和授權修改保護整定值。

⑹設置保護管理機或通信控制機，負責對各保護單元的管理。

⑺通信功能。

⑻故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能。

1.3 遠動及數據通信功能

⑴系統內部的現場級間的通信。

⑵自動化系統與上級調度的通信。

2 配電所綜合自動化的優越性

2.1 提高供電質量，提高電壓合格率

在配電所綜合自動化系統中包括有電壓、無功自動控制功能，故對于具備有載調壓變壓器和無功補償電容器的配電所，可以大大提高電壓合格率，保證電力系統主要設備和各種電器設備的安全，使功率因數提高，降低網損，節約電能損耗。

2.2 提高配電所的安全、可靠運行水平

配電所綜合自動化系統中的各子系統，絕大多數都是由微機組成的，它們多數具有故障診斷功能。除了微機保護能迅速發現被保護對象的故障并切除故障外，有的自控裝置并兼有監視其控制對象工作是否正常的功能，發現其工作不正常及時發出告警信息。更為重要的是，微機保護裝置和微機型自動裝置具有故障自診斷功能，這是當今的綜合自動化系統比其常規的自動裝置或四遙裝置突出的特點，這使得采用綜合自動化系統的配電所一、二次設備的可靠性大大提高。

2.3 提高電力系統的運行、管理水平

配電所實現自動化后，監視、測量、記錄、抄表等工作都由計算機自動進行，既提高了測量的精度，又避免了人為的主觀干預，運行人員只要通過觀看顯示器屏幕，對配電所主要設備和各進、配電線路的運行工況和運行參數一目了然。綜合自動化系統具有與上級調度遙信功能，可將檢測到的數據及時送往調度中心，使調度員能及時掌握各配電所的運行情況，也能對它進行必要的調節與控制，且各種操作都有事件順序記錄可供查閱，大大提高運行管理水平。

2.4 減小配電所占地面積，降低造價，減少總投資

配電所綜合自動化系統，由于采用微計算機和通信技術，可以實現資源共享和信息共享，同時由于硬件電路多數采用大規模集成電路，結構緊湊、體積小、功能強，與常規的二次設備相比，可以大大縮小配電所的占地面積，而且隨著微處理器和大規模集成電路的不斷降價，微計算機性能/價格比逐步上升，發展的趨勢是綜合自動化系統的造價會逐漸降低，而性能和功能會逐步提高，因而可以減少配電所的總投資。

2.5 減少維護工作量，減少值班員勞動，實現減員增效

由于綜合自動化系統中，各子系統有故障自診斷功能，系統內部有故障時能自檢出故障部位，縮短了維修時間。微機保護和自動裝置的定值又可在線讀出檢查，可節約定期核對定值的時間，而監控系統的抄表、記錄自動化，值班員可不必定時抄表、記錄，可實現少人值班，與調度端的通信功能配合，能實現遙測、遙信、遙控、遙調，則完全可實現無人值班，達到減員增效的目的。

3 配電所綜合自動化系統的結構模式

配電所綜合自動化系統的結構模式多采用分層分布式結構。分布（分散）是指系統是按照配電所的元件、斷路器間隔設計、也可理解為一對一保護控制模式。分層是指配電所綜合自動化系統按邏輯上劃分為三層，即站級管理層、通信層、間隔層。

⑴站級管理層。由一臺或多臺微機組成，這種微機操作簡單方便，界面漢化，使運行值班人員極易掌握，包括監控計算機、打印機、人機接口設備。

⑵通信層。主要功能就是作為數據集中處理和保護管理，擔負著上傳下達的重要任務，包括通信處理裝置、遠程通信設備、所內通信網絡、通信切換裝置，如下圖所示。

⑶間隔層按一次設備組織，一般按斷路器的間隔劃分，具有測量、控制和繼電保護部分，它包括變壓器（調壓器）保護測控裝置、自閉（貫通）保護測控裝置、電容器保護測控裝置、 綜合測控裝置、進線保護測控裝置、母聯保護測控裝置等。