高鐵電力遠動終端抗干擾的施工技術探討

楊濤　范小鵬

摘要：在我國社會和經濟不斷發展的今天，傳統供電系統已不能滿足現階段高速鐵路以及進一步提升電力線路改造工程的實際需求。因此，針對高鐵電力供電系統所具有的特殊性，對高鐵工程電力遠動系統進行抗干擾施工設計，可有效提升電力遠動系統對抗各種影響因素干擾的能力。文章對高鐵工程電力遠動終端所采取的抗干擾施工技術進行了探討。

關鍵詞：高鐵工程；電力遠動終端；抗干擾施工技術；高速鐵路；電力供電系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：U224 文章編號：1009-2374（2016）09-0106-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.051

在我國經濟實力逐漸增強的今天，國家會越來越重視鐵路工程的建設，對鐵路工程建設的投入不斷增加，先后將會出現很多新建高速鐵路工程以及舊線路進一步改造等工程建設。不管是新建工程還是改建項目，均對電力供給方面提出了新的要求。由于傳統高鐵電力供電網以及采用的調度模式難以滿足目前高鐵運輸發展的具體要求，所以現代化電力遠動具體監控技術已經開始應用于高鐵電力供電以及牽引供電中，這些新技術采用了自動化、計算機以及通信等技術。而評價該遠動監控系統具有的可靠性的一個重要指標就是遠動控制終端所具有的抗干擾性。

1 高鐵電力系統的具體構成

1.1 車站監控系統

這一系統的主要構成部分有高壓監控系統以及低壓監控系統。其中高壓監控系統的功能是監控車站變壓器原邊具體輸入電壓以及實際輸入電流，包含有監測輸入電壓值以及具體輸入電流值，同時控制設置在線路上的高壓斷路器。而另一種低壓監控系統的功能是監控車站變壓器具體次級輸出電壓以及實際輸出電流，包含有監測輸出電壓值以及具體輸出電流值，同時對輸出電流發生的故障進行錄波，控制低壓配電盤里面設置的低壓斷路器。

1.2 變、配電所安裝的監控系統

這一系統主要功能是監控高鐵變、配電所里面的高壓設備和直流電源系統。通常采用的方式有：（1）變、配電所里面高壓設備安裝的二次保護裝置主要采用的是微機保護裝置。而其中高壓設備的分合主要采用的是微機控制。操作員利用微機設置高壓設備具體保護整定值；（2）變、配電所里面高壓設備安裝的二次保護裝置還是采用傳統繼電器保護裝置，并且變、配電所里面增設相應的微機監測裝置。以上兩種方式均可以給遠動系統提供相應的數據接口，可方式（2）變、配電所中的高壓設備具有的微機控制能力比較低，所以難以讓電力系統達到“遠動”的目的。

2 遠動終端采取抗干擾技術的現實意義

一般遠動設備插件主要組成部分是電子元件，其抗雷電和雷電導致的感應過電壓能力有限。如果雷電以及感應過電壓干擾達到某個程度，就會使遠動設備誤發信號或使元件永久性遭到損壞，對自動化系統的正常運行造成嚴重的影響。所以，對遠動設備進行有效的防護，盡量降低雷電沖擊給其造成的干擾是高鐵遠動監控系統進行研究的一個重要課題。

要想滿足沿線通信以及信號等重要負荷對電力的要求，就應該利用性能先進的遠動控制系統來提升高鐵電力系統運行的可靠性。但是高鐵供電環境惡劣，存在的干擾因素也非常多，運行過程中系統受到極大的干擾，導致系統在實際運行中出現了各種不穩定問題，尤其是遠動終端具有的抗干擾性能會對遠動系統實際運行可靠性產生直接的影響，有時候甚至會使得系統因為干擾信號而產生誤操作等非常嚴重的事故。所以分析高鐵電力遠動終端具體干擾產生原因是非常有必要的。自首次接線開始，對遠動終端具體抗干擾性進行分析以及改進，從而提升遠動終端所具有的抗干擾性，確保遠動監控系統實際運行過程中的可靠性。

3 對遠動終端抗干擾采取的具體施工措施

3.1 屏蔽措施

對于高鐵電力遠動中的監控系統，其干擾影響因素不僅有10千伏電壓，同時還有區間中繼站所設置的電力遠動終端FTU—通常是在貫通線以及自閉線饋線中應用的配電終端。因為接觸網里面電壓負荷產生的變化非常大以及干擾比較頻繁，所以受到外部的干擾極多且無法消除，提出的屏蔽要求相對較高，具體為：（1）對于高壓設備以及遠動終端輸入和終端輸出，其所采用的電纜應該是具備鎧裝的電纜，同時電纜鋼鎧兩端必須接地，從而有效降低耦合感應電壓值，圖1為電纜鋼鎧詳細接地圖；（2）挑選變/配電所以及中繼站中所使用的電力設備的過程中，應該盡量使用設置了專門屏蔽層的相應互感器，同時也避免高頻干擾傳到遠動終端設備里；（3）對于遠動終端設備，其輸入端子應該對地安裝耐高壓小電容，從而對外部高頻干擾進行強有力地抑制。

圖1 電纜鋼鎧詳細接地圖

3.2 對系統進行接地設計

3.2.1 一次系統接地。想要防雷以及保護設備，就應該對一次系統進行接地處理。建立合適的接地系統能夠給設備安全運行帶來一定的保障，同時斷路器柜接地位置應該增加接地扁鐵以及提高接地極數量，并且在設備接地位置增加相應的接地網絡中的互接線，以此來減小接地網里面的瞬變電位差，有效提升其對二次設備的具體電磁兼容，降低對遠動終端造成的干擾程度。

3.2.2 二次系統接地。該接地能夠分成兩種，分別是安全接地以及工作接地。其中安全接地的作用主要是為了防止工作人員由于設備絕緣損壞或者是絕緣降低而有觸電危險，同時確保設備安全，讓各設備外殼實現接地的時候，一般采用的是多股銅軟線，這種線具有比較優良的導電性，同時接地牢固性非常可靠，并且安全接地網能夠與一次設備相應的接地網相連。而另外一種工作接地的作用是為了給保護裝置、各個電子設備以及微機控制系統一個明確的電位基準，確保其能夠可靠運行，防止地環流造成的干擾。

因為高低壓柜所采用的制造材料主要是鍍鋅薄鋼板，所以其本身也具備屏蔽作用，均實現可靠接地。

3.2.3 遠動系統接地。（1）電力遠動終端主要有FTU以及RTU，也就是遠動控制系統里面設置在變配電所進行遠動監控的相應終端裝置，其屬于電力遠動系統里面的最基本環節之一。其作用主要是收集高鐵車站變/配電所實際運行狀態的具體模擬量以及狀態量，進行監視的同時往遠動調度中心傳輸收集到的模擬量以及狀態量。FTU、RTU、微機電源地以及數字地不與相應的機殼相連，從而降低電源線和設備機殼之間的實際分布電容，增強抗共模干擾性，有效提升遠動監控系統所具有的安全性以及可靠性。（2）接地過程中，應該遵循地線分流具體原則，不能讓強、弱信號一起接地，隔開信號以及噪聲，實際走線過程中應該隔開模、數以及地。

3.3 隔離措施

3.3.1 遠動終端非常重要的一個部分就是電源，會對監測系統具有的工程可靠性產生直接的影響，想要防止電源干擾，就應該采取隔離變壓器具體措施。對于電源高頻噪聲，所以利用變壓器初級以及次級寄生電容產生的耦合來進行隔離，同時隔離變壓器初級以及次級之間通過屏蔽層進行隔離，降低分布電容，從而增強抗共模干擾性。

3.3.2 遠動監控系統實現開關量的輸出就是為了有效控制電力調壓器設置的分接頭斷路器以及負荷開關。以上這些斷路器以及負荷開關均位于強電回路里面，需要采取光電隔離措施，降低其給電力遠動終端FTU以及RTU造成的干擾，從而確保采樣信號具有足夠的準確性，防止系統出現誤判問題。

3.3.3 在隔離強信號以及弱信號電纜的時候，應該有效隔開信號電纜以及電力電纜，FTU以及RTU具體電路板布線的過程中，必須防止發生互感問題。如果通信線路需要進出高鐵變/配電，尤其是需要與電力電纜等相交的情況下，必須穿鋼管進行敷設。

3.3.4 通過光電耦合器能夠避免相互之間發生干擾問題，因為光電耦合器具有的輸入阻抗非常小，并且干擾源內阻非常大，同時輸入以及輸出回路之間實際分布電容非常小，具有的絕緣電阻比較大，所以回路一側產生的干擾難以利用光耦傳至另一側，因而可以有效避免干擾從過程通道傳至主CPU。

4 結語

提高高鐵電力遠動終端所具有的抗干擾能力，可以給高鐵的運行可靠帶來一定的保障，所以應該依據遠動終端實際工作環境，對相關干擾因素進行分析，并且從工程設計施工以及安全方面入手，采取相應的抗干擾措施，從而確保高鐵行車設備即使處于非常惡劣的環境中，也可以實現安全穩定地運行，有效克服傳統高鐵遠動終端存在的抗干擾性能比較低的缺點。

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作者簡介：楊濤（1988-），男，貴州湄潭人，中鐵十一局集團電務工程有限公司助理工程師，研究方向：鐵路電力施工管理；范小鵬（1991-），男，甘肅通渭人，中鐵十一局集團電務工程有限公司助理工程師，研究方向：鐵路電力施工管理。

（責任編輯：小 燕）