鐵路10kV變配電所微機保護與監(jiān)控系統(tǒng)的探討

徐穎 張軼群

摘 要：社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展推動了交通運輸事業(yè)的優(yōu)化發(fā)展，鐵路作為交通運輸體系中的重要組成部分，在當(dāng)今高度重視軌道交通運營安全的背景下，關(guān)于鐵路變配電所優(yōu)化設(shè)計與改造得到越來越多人的關(guān)注。基于此，本文以鐵路10kV變配電所為例，對其微機保護與自動化監(jiān)控系統(tǒng)進行了分析，以期進一步掌握鐵路10kV變配電所微機保護與監(jiān)控系統(tǒng)實踐應(yīng)用，為鐵路10kV變配電所新建與改造提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：10kV變配電所 微機保護 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TM769 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（b）-0064-02

在鐵路運營中，其信息傳輸系統(tǒng)、列車綜合控制系統(tǒng)等的有效運行與鐵路變配電所存在密切關(guān)聯(lián)性。變配電所承載著鐵路電能調(diào)整、輸送與管理的重要使命，是鐵路電力供電系統(tǒng)中不可或缺的存在，也是鐵路運輸組織中的關(guān)鍵技術(shù)裝備。在信息化時代背景下，基于創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)理念，鐵路為滿足實際交通運輸需求，微機保護與自動化監(jiān)控系統(tǒng)在新建與改造的鐵路變配電所中得到廣泛應(yīng)用，在保證鐵路新建與改造經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，提升了技術(shù)科學(xué)水平，為鐵路供電安全與穩(wěn)定奠定了良好的基礎(chǔ)。目前變配電所微機保護與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用正處于不斷發(fā)展階段，因此，關(guān)于鐵路10kV變配電所微機保護與監(jiān)控系統(tǒng)的研究具有重要現(xiàn)實意義與研究價值。

1 鐵路10kV變配電所微機保護

微機保護（Microcomputer protection）是通過利用微型計算機對電力系統(tǒng)實現(xiàn)的一種繼電保護，其可靠性、靈敏度相對較高，且具備高選擇性優(yōu)勢。在信息化時代背景下，隨著各領(lǐng)域信息化建設(shè)的不斷推進，微機保護在各領(lǐng)域，如鐵路、電力建筑、石油化工等得到廣泛應(yīng)用。就鐵路10kV變配電所而言，采用微機保護，可有效提升10kV配電所綜合自動化水平，實現(xiàn)故障錄波。

1.1 故障錄波功能的具體體現(xiàn)

通常情況下，鐵路10kV配電所電力電氣設(shè)備發(fā)生故障時，其故障錄波可通過以下兩種方式進行有效完成：第一，通過鐵路10kV配電所配設(shè)的專用微機設(shè)備進行故障錄波，并在此基于上，與鐵路10kV配電所監(jiān)控系統(tǒng)建立聯(lián)系，基于數(shù)據(jù)信息傳送，將變配電所運行過程中存在的故障上傳至鐵路電力調(diào)度部門，實現(xiàn)故障分析、管控與處理。第二，通過應(yīng)用鐵路10kV配電所微機保護設(shè)備，實現(xiàn)故障波的收集與錄故障波形的記錄，通過與監(jiān)控系統(tǒng)通聯(lián)，將故障數(shù)據(jù)信息資料傳送給鐵路10kV配電所監(jiān)控系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上形成故障數(shù)據(jù)波形，利用監(jiān)控系統(tǒng)存儲、打印功能，實現(xiàn)將故障數(shù)據(jù)波形的變化情況進行記錄、存儲與打印，便于相關(guān)技術(shù)工作人員進行故障分析與研究。在此過程中。微機保護設(shè)備需進行24h穩(wěn)定工作，用以實現(xiàn)鐵路10kV配電所全天監(jiān)管與保護，準(zhǔn)確記錄電力系統(tǒng)運行過程中，10kV配電所可能存在的問題，如由短路故障、超壓崩潰故障引發(fā)的電路電壓、電流、功能、系統(tǒng)開啟頻次等數(shù)據(jù)參數(shù)的變化[1]。而通常情況下根據(jù)故障錄波可有效實現(xiàn)鐵路10kV變配電所自閉與貫通柜刮故障的識別，通過電流速斷保護時間與過流保護行為的合理調(diào)節(jié)，強化保護力度，降低故障存在的不利影響。

1.2 微機保護硬件與軟件設(shè)計

為提升微機保護可靠性與有效性，在進行系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化時，可從微機保護硬件與軟件子系統(tǒng)入手，進行科學(xué)設(shè)計。

在進行系統(tǒng)硬件設(shè)計與配置時，需遵循相關(guān)工作原理進行具體實踐。通常情況下鐵路10kV變配電所微機保護系統(tǒng)硬件大致可分為“保護裝置”與“監(jiān)控裝置”兩部分，其中保護裝置側(cè)重于故障波數(shù)據(jù)信息的采集、傳遞、分析判斷與數(shù)據(jù)信息上傳，因此在進行系統(tǒng)設(shè)計過程中，需合理選擇數(shù)據(jù)采集器；監(jiān)控裝置側(cè)重于對上傳數(shù)據(jù)信息的接受、存儲、顯示、分析與外發(fā)，因此關(guān)于監(jiān)控機的科學(xué)配置至關(guān)重要。

在進行系統(tǒng)軟件設(shè)計與配置時，可從以下幾方面出發(fā)進行具體實踐：第一，系統(tǒng)開啟后，將2～3個周波運轉(zhuǎn)實時信息進行存儲，作為第一段信息，將故障發(fā)生后2～3個運行周波進行記錄，在此過程中側(cè)重于對設(shè)備故障相關(guān)電流與電壓等信息的記錄，從而實現(xiàn)故障關(guān)鍵信息采集。第二，從內(nèi)外兩個層面進行故障判斷啟動，即依據(jù)收集到的故障信息，實現(xiàn)自動化判斷啟動或根據(jù)繼電裝置發(fā)生大跳閘行為進行判斷啟動。第三，實現(xiàn)故障數(shù)據(jù)信息的及時傳送，通過后臺監(jiān)控裝置建立故障濾波檔案庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)向圖形圖像的有效轉(zhuǎn)化[2]。

2 鐵路10kV變配電所監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

在鐵路10kV變配電所中，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的功能主要在于實現(xiàn)對線路電壓、電流運行情況、配電設(shè)備實際工作情況的監(jiān)控與管理，通過設(shè)定值對比分析，實現(xiàn)信息的準(zhǔn)確判斷與分析，進行將故障信息進行處理（顯示、上傳、輸出、存儲、警報、自動化線路斷開保護等），其工作程序流程如圖1。

在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中，為保證系統(tǒng)作用的最大化發(fā)揮，可從以下3個層面進行強化。

首先，顯示屏畫面設(shè)計。在此過程中，需依據(jù)顯示屏所要實現(xiàn)的功能進行具體分析與科學(xué)設(shè)計。通常情況下，顯示屏畫面需包含監(jiān)控畫面、參數(shù)設(shè)置與顯示畫面、設(shè)備調(diào)整與控制畫面、警報畫面等。在進行畫面設(shè)計時，需根據(jù)不同畫面信息情況，結(jié)合監(jiān)控工作實際要求，合理布置畫面，在保證信息顯示全面性、準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，突出重點信息。同時注重畫面亮度、清晰度、色彩的調(diào)節(jié)，保證畫面清晰性。同時，設(shè)置參數(shù)管理權(quán)限、控制畫面權(quán)限，用以避免人為操作影響監(jiān)控質(zhì)量，形成操作性問題。

其次，PLC與顯示屏之間的通訊設(shè)計。為保證數(shù)據(jù)信息傳遞的及時性、準(zhǔn)確性與有效性，需科學(xué)選用通信電纜，合理配置PLC與顯示屏之間的通訊接口。并通過程序編寫，制定通訊過程中各項參數(shù)信息，包括PLC型號、PLC類型、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位等。

最后，PLC與PLC之間的有效通訊設(shè)計。通常情況下鐵路10kV變配所與監(jiān)控室之間的距離相對較短，因此在系統(tǒng)設(shè)計過程中，需根據(jù)實際情況，合理選擇通訊裝置實現(xiàn)PLC與PLC之間的有效通訊，如應(yīng)用三菱PLC時，可選擇普通雙絞線作為通訊電纜（根據(jù)實際距離，配設(shè)中繼器與光纖），如圖2所示。

3 結(jié)語

總而言之，鐵路10kV變配電所工作的穩(wěn)定、安全與高效對鐵路供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、安全與高效存在密切的關(guān)聯(lián)性，是保證鐵路正點運營與安全運輸?shù)年P(guān)鍵因素。因此，在軌道科學(xué)化、信息化建設(shè)與發(fā)展的背景下，借助先進技術(shù)革新鐵路配電所常規(guī)保護體系，實現(xiàn)鐵路10kV變配電所的微機保護與自動化監(jiān)控已經(jīng)成為鐵路配變配電所新建與改造的必然趨勢，是實現(xiàn)成本節(jié)約、資源科學(xué)配置與可持續(xù)競爭發(fā)展的重要手段。

參考文獻

[1] 陸琳莉.分布式智能變配電站微機監(jiān)控系統(tǒng)在杭州國際會議中心的應(yīng)用[J].智能建筑，2016（5）：60-65.

[2] 劉全虎.電氣化鐵路變配電所供電及微機保護[J].通訊世界，2015（8）：134-135.

[3] 郭晨曦.鐵路10kV變配電所微機保護與監(jiān)控系統(tǒng)[J].電氣時代，2001（8）：30-31.