配電自動化在鐵路供電系統中的應用

劉建華

摘 要 自動化技術現在已經應用在各種電力設備和系統當中，鐵路供電系統應用配電自動化技術是比較新并且有助于鐵路運行的方式。供電系統實現自動化有利于提高鐵路的工作效率，同時有助于鐵路供電系統的發展。文章針對鐵路供電系統中的一些問題，從幾個方面進行探討，基于鐵路供電系統的特點，提出配電自動化的幾個應用方式，最后對鐵路供電系統故障的常用檢測方法進行分析。

【關鍵詞】配電自動化 鐵路供電系統 應用探討

1 前言

鐵路是目前我國社會重要的交通運輸方式，它的發展同時體現了我國的經濟實力。鐵路供電系統的良好運行是鐵路運輸的重要保障，如果不夠穩定，不僅危害鐵路的正常使用，也對其他相關部門帶來阻礙，影響工作的進行。當前，鐵路供電系統在運行中，還有很多不完善的地方，比如繁瑣的事務性工作，人工的操作難免不夠迅速及時。科技的日益發展，給我國的生產生活都帶來了巨大的改變。我國鐵路供電系統也在不斷探索應用新的科技成果。配電自動化在鐵路供電系統中推行并且應用，對我國鐵路的發展起到了很大的促進作用。

2 鐵路供電系統的主要特點

鐵路供電系統不論是接線，結構還是要求，都有其突出的一些特點，主要是以下幾個方面：

2.1 鐵路供電系統的接線清晰

鐵路供電系統的接線比較清晰，像鐵路的軌跡一樣，各個變電所分布在鐵路沿線，并且彼此都有連接。常用的連接線有兩種：一種是貫通形式的線型，另一種是自閉形式的線型。在鐵路實際的運行中，主要的線路使兩種一起工作，而在支線上，可能只是某一種。供電的線路使各變電所相連接，也互相提供備用，以便保障鐵路各項設備的運轉正常。總體來說，鐵路供電系統的接線顯得一目了然。

2.2 鐵路供電系統的結構簡單

鐵路供電系統的結構是比較簡單的，這與相關的電壓的要求有關。鐵路的電力面對的是直接的用戶，也是最終的服務對象。鐵路供電系統大多數的變電所還有配電所都是比較低的參數，少部分是其他的數值。選擇這種電壓來供電，是由于鐵路的負荷還有電源的一些輸出情況。簡單的結構，單一的模式，也就使自動化技術比較便于進行。

2.3 鐵路供電系統的要求嚴格

鐵路供電系統的要求是比較高的，比很多部門的供電系統要求還要高。鐵路供電系統在負荷的一些參考有嚴格的規定，如果超出了數值的規定，將會導致各個設備的運轉不良，進而影響整個鐵路的工作。因此，一定要根據相關的標準來決定技術的選用。

3 配電自動化的檢測

因為鐵路的重要性和特殊性，傳統的供電系統已經無法滿足其連續性的供電需求，并且一旦發生問題，將很難做到快速解決問題。配電自動化系統的應用良好的解決了這個問題，能夠全面保障鐵路運輸的連續性和安全性，在鐵路運輸過程之中，一旦供電系統發生了問題，例如：諧波電流問題，諧波電流對于整個供電系統的危害十分巨大，主要體現在會導致變壓器出現問題，從而加大電力資源的損耗，使得系統設備的超負荷運行，對于設備造成危害，所以本文將會對于其具體的解決方式進行探索，發現了三種方式，分別是：注入信號法、零序電流法、暫態功率方向法，在下午之中進行介紹。

3.1 注入信號法

在鐵路的供電系統之中，在出現頻率信號改變的時候，可以通過這種方便來進行處理，主要是可以通過對于對于一個相對較為穩定的信號進行檢測，從而斷定發生故障的位置。例如：諧振接地故障就可以用這種方面來進行檢測。在準確定位故障的方面上注入信號法是，比較常見的一種方法。當配電系統發送相關的信息和信號時，安裝可以移動或者固定好的信號檢測設備，及時準確的判斷故障所在位置和方向。這種方式對于技術人員也是非常方便和有利，可以借助專門的設備來進行。有接地故障時，將零序信號電源加入故障系統，根據是否探測到該信號進行故障選線和定位，探測完成后，將零序診斷信號源從系統中退出。信號電流與故障電流相比小得多，同時故障線路中仍有符合電流流通。注入信號電流與負荷電流相比也小得多，單相接地故障電流和符合電流均由工頻及其各次諧波構成。為此，必須采取適當的措施探測該信號，并使探測器對注入信號的頻率有非常高的靈敏度。診斷信號電流可通過零序電流互感器測量，也可通過測量診斷喜好產生的磁場而得到。如圖1所示。

3.2 零序電流法

主要方面是：通過對于電流的檢測，對于出現故障的位置進行精確鎖定。零序電流法在鐵路供電系統中使我們能夠比較輕松的獲取相關的數值，而這些數值幫助我們得知故障和問題的所在位置。這種方法的主要優勢是非常的容易操作，而且效率也得到了很大的提高。當配電線路出現一些問題的時候，難以非常快速的反應，便可以采用零序電流法。

3.3 暫態功率方向法

主要指的是：在進行計算的過程之中不用在中性點投入電阻，也不用給系統輸入信號，同樣的也不會對于中性點的運行方式和間歇性電弧都不會對于系統產生一些影響。暫態功率方向法在鐵路供電系統中，首先計算和分析出問題的所在，找到方向，再通過獲得的方向選擇方式方法解決。這種方法不需要多余的信號加入的環節，但是需要其他很多輔助的設備，這樣就會造成比較大的人力物力消耗，工程的進程也會比較艱難。如圖2所示。

由于配電線路進行線路檢測和故障定位的過程中，存在故障信號數值小、接地情況多等多種狀況，導致故障穩態數值小且隨機雜波復雜等情況發生，使得線路難于識別且故障不能準確定位，因此針對配電線路的故障定位研究。在同樣的零序電壓輸入下，配電線路是否存在故障使用零序瞬時功率相較于零序瞬時電流更易于判斷。

考慮接地情況，國內的配電系統主要分為中性點經消弧線圈接地和中性點不接地兩種情況。對于沒有發生故障的配電線路，功率方向由母線流向線路，則有功功率方向是前向的；當配電線路發生故障時，功率方向是由線路流向母線，則有功功率方向是反向的。經上述分析可知，配電線路是否發生故障的零序暫態功率方向是相反的。

為了能夠全面的實現鐵路配電自動化，就需要對于其供電系統進行全面的剖析，發現配電自動化需要在結算及網絡對于配電系統進行遠程控制，將整個系統分為：管理層、通信層和間隔層三個主要方面，這三個方面各有分工，其中管理層主要是通過整個線路的工作狀態著手，對整個線路的工作狀態進行監管，積極的發現其中出現的問題，全面的保障其通信流暢；而通信層是管理層和間隔層之中的傳話員，將他們之間的數據進行交換工作，間隔層則主要是對于其具體的遠方終端裝置進行處理，及時的解決問題，全面保證鐵路供電系統的正常運行。

4 結束語

隨著鐵路這種交通運輸工具的發展，在供電系統的自動化方面會逐步加強。自動化技術將普遍應用于各種電力設備中，為電力事業的發展做出貢獻。在鐵路的供電系統中，采用較先進的自動化技術，學習成熟的應用的經驗，能夠對鐵路的自動化水平帶來很大的提升。自動化技術不僅有助于鐵路的發展，也有助于改善鐵路的管理。

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作者單位

鐵道第三勘察設計院集團有限公司 天津市 300142