淺析鐵路電力遠動系統控制

陳濤方

(武漢鐵路局武漢供電段，湖北 武漢 430023)

淺析鐵路電力遠動系統控制

陳濤方

(武漢鐵路局武漢供電段，湖北 武漢 430023)

首先簡要介紹了鐵路電力遠動系統的結構，并分析了其主要功能，同時闡述了干擾源對鐵路電力遠動系統的不良影響，在此基礎上探討了鐵路電力系統抗干擾的設計方案，包括屏蔽、隔離、接地等，以提高鐵路電力遠動控制的可靠性。

鐵路電力；遠動系統；控制

0 引言

在我國鐵路事業快速發展的同時，鐵路電力遠動系統也得到了廣泛應用。鐵路電力遠動控制進一步提升了鐵路運營管理水平，同時也提高了鐵路供電的可靠性，并大大降低了鐵路運營成本，帶來了良好的經濟效益。

1 鐵路電力遠動系統的結構

鐵路電力遠動系統主要由3部分構成，即遠動控制主站、遠動終端以及通信通道[1]。鐵路電力遠動系統是近年來我國普遍推廣的一種電力新技術，其涉及鐵路電力的設計、調度與管理以及遠動終端的數據采集處理等多個方面，技術含量較高。

一個10 kV的鐵路電力遠動系統，就是一個綜合的鐵路電力供應以及運行設備管理系統。鐵路供電的特殊性，決定了這個系統需要對數據進行采集處理[2]。鐵路電力遠動系統常用的結構為分層分布式，該系統可以對鐵路沿線的變配電所、供電線路等的運行情況進行實時監測，并減少各種事故隱患，使排除故障的速度得以加快，以滿足鐵路運營的供電需求。

當前，鐵路電力遠動系統一般設置為N鏈式結構，由一臺遠動控制主機對應多個被控制的終端。該系統不僅有遙控、通信等功能，還可以判斷并切除故障線路。圖1為鐵路電力遠動系統的N鏈式結構。

圖1 鐵路電力遠動系統結構圖

2 鐵路電力遠動系統的主要功能

2.1 遙測、遙信、遙控

鐵路電力遠動系統具備遙測、遙信與遙控等功能。所謂遙測，就是系統能夠對電力設備的運行信息進行遠程實時監測。所謂遙信，就是運用通信技術將被測變量與參數傳遞出去。所謂遙控，就是調度中心能夠向變配電所等發送遠程控制指令或者調節指令。如果調度中心需要對變配電所的設備進行控制，如開、合高壓隔離開關、負荷開關等，這個時候就可以運用通信技術發出相應的指令。這種通過通信技術對確定設備的運行狀態進行控制的行為，我們稱作遠程切換，也常稱為遙控。

2.2 及時檢測線路故障

在鐵路電力系統出現故障后，遠動系統能夠發揮檢測故障線路的作用，其主要運用檢測電流的方法，即判斷線路中的電流是否超過額定值。首先運用FTU對故障進行檢測，然后向主站控制中心上報檢測信息，主站根據獲取的信息對故障進行自動定位，在確認線路故障點后，系統將運用自動遙控功能控制故障線路兩端的隔離開關，將故障點斷開。之后系統通過遙控指令將故障兩側變配電所的開關閉合，保障非故障區段能夠正常供電。最后得到故障處理報告以及相應的提示信息，并上報調度中心。發生故障后，主站控制中心會根據FTU的暫態情況來搜索故障區間，得出FTU暫態最大值，則可確定故障點在哪個FTU附近，然后對比暫態電流的方向，進而確定故障發生的具體位置。

3 鐵路電力遠動系統的抗干擾分析

3.1 干擾源的不良影響

鐵路電力遠動系統主要受電網自身干擾以及放電帶來的干擾影響等。不管是采用直流還是交流電源供電，電源與干擾源之間均有很多耦合通道，這些通道對遠動終端設備有很大的影響，包括對設備關鍵部分中央處理器的影響。如果遠動終端設備的模擬量被干擾，很可能導致數據采樣出現錯誤，進而影響到數據與計量的精確性，也容易導致微機保護動作，使遠動終端的設備與微機保護部分元器件出現損壞。如果遠動終端的開關輸入、輸出被干擾，很可能導致遠動終端判斷不準、調試終端數據出錯或者CPU無法正常運行，嚴重者甚至會破壞遠動終端的程序。

3.2 抗干擾設計

3.2.1 屏蔽的設計

可以使用電纜屏蔽層對遠動終端的高壓設備進行屏蔽，將電纜屏蔽層兩端接地，以有效降低耦合感應電壓。盡量選擇有屏蔽層的互感器，并將這些互感器應用于變配電所及中繼站中，以有效避免遠動終端設備內部出現高頻干擾。將耐高壓的小電容接在遠動終端互感器的輸入端，以有效避免外界的高頻干擾[3]。

3.2.2 系統合理接地與布線

首先，將一次系統進行接地處理，這樣可以起到保護設備、防雷以及中性點接地的作用，合理的接地系統能夠保障電力設備的安全穩定運行，在斷路器柜的接地處應該設置相應數量的接地極，并在設備的接地處加接一定數量的網絡互接線，避免接地網中出現瞬時變化的電位差，并增強二次設備的電磁兼容性，以降低對遠動終端的干擾率。其次，二次設備有工作接地與安全接地2種方式，運用安全接地的方式可以避免在設備絕緣損壞或絕緣性能降低的情況下發生觸電的危險，并提高設備的安全性。將電力設備的外殼進行接地處理，使用多股軟銅線作為接地線，這種接地線具有較好的導電性，接地可靠，可以將一次設備的接地網與安全接地網連接起來。工作接地的主要目的是為微機控制系統、系統回路以及電力設備提供電位基準，以此保障這些設備運行的可靠性，避免地環流的干擾。第三，由于高低壓柜主要是應用鍍鋅薄鋼板制成，具有一定的屏蔽功能，可以將高低壓柜進行可靠接地。此外，遠動終端中的數字地以及微機電源地不能與其外殼連在一起，這樣可使機殼和電源線之間的電容減小，也能增強系統抗共模干擾的能力，以保障電力遠動系統的穩定性與安全性。

3.2.3 使用隔離裝置

要想讓遠動終端電源不被干擾，可以使用隔離變壓器，通過變壓器初級與次級寄生電容的耦合來消除電源中的高頻噪聲。在變壓器初級與次級之間應用屏蔽層進行隔離，這樣可以減少分布電容，達到提高抗共模干擾的目的。通過控制斷路器、調壓器以及負荷開關分接頭的位置來抵抗開關輸出量的干擾，通過控制隔離開關、斷路器、負荷開關的觸點以及調壓器分接頭的位置來抵抗開關輸入量的干擾。盡量讓電力電纜與信號電纜分隔開來，在對遠動終端進行施工時應注意互感的影響。在系統中可以使用光電耦合器，它具有很小的輸入阻抗，并且有較大的干擾源內阻，在輸入以及輸出回路上沒有太多的分布電容，也具備較高的絕緣電容。應用光電耦合隔離器能夠避免回路中一端的干擾傳輸到另外一端，進而避免系統CPU受到干擾。

3.2.4 其他抗干擾措施

高次諧波可以通過低通濾波器消除，運用雙端對稱輸入以及離散采集的方法，并選擇與軟件相對應的數字濾波技術，可以抵抗共模干擾。將功能模塊進行分散供電，在每個功能模塊上設置獨立的電壓超載保護裝置，以避免某塊穩壓電源故障破壞了整個系統，也能夠降低公共電源出現耦合以及公共阻抗相互耦合的概率，有效提高了系統供電的穩定性。

在進行數據采集時，將專門的變送器屏蔽柜去掉，然后將其封裝在RTU中，以簡化中間環節，也縮短了變送器輸出電路的長度。在通信站到終端的通信電纜上加上鋼管保護，這樣可以避免電纜交叉時出現同溝敷設。此外，在遠動終端與調度中心使用出錯重發技術，直到確認信息無誤為止。

4 結語

鐵路電力遠動系統能夠有效保障鐵路調度人員對電力系統的運行情況進行實時監控，也能夠讓調度中心的上級部門及時全面地掌握鐵路電力系統的運行情況，提高故障分析與維護的可靠性。同時遠程操作能夠降低工作人員發生事故的概率，適應新時代鐵路跨越式發展的需求。

[1]陳鋒.鐵路電力遠動系統技術探析[J].中國高新技術企業，2010(9)

[2]阿勇.鐵路電力線路自動化解決方案的研究[J].內蒙古煤炭經濟，2010(2)

[3]顏小平，陳小林，李萬略.廣州軌道交通換乘車站變電所綜合自動化系統設計[J].鐵道標準設計，2008(8)

2014-06-30

陳濤方(1971—)，男，湖北京山人，助理工程師，研究方向：鐵路電力遠動控制及應用。