鐵路電力線路自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究探析

吳改燕

摘 要：鐵路電力線路系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)科技、網(wǎng)絡(luò)通信以及現(xiàn)代微電子技術(shù)手段對(duì)鐵路電力線路進(jìn)行管控以及監(jiān)測(cè)，以此來(lái)有效提高鐵路電力線路運(yùn)行管理以及調(diào)度和運(yùn)維管理水平，從而推進(jìn)鐵路系統(tǒng)電力線路運(yùn)行安全穩(wěn)定性。該文先對(duì)鐵路電力線路工程自動(dòng)化建設(shè)過(guò)程中的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上以某工程項(xiàng)目為例就自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，談一下個(gè)人的觀點(diǎn)與認(rèn)識(shí)，以供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路系統(tǒng) 自動(dòng)化技術(shù) 電力線路 應(yīng)用實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）01（a）-00-02

1 當(dāng)前鐵路電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)手段

1.1 饋線技術(shù)

饋線自動(dòng)化是現(xiàn)階段鐵路電力工程中常用的自動(dòng)化技術(shù)手段，基于技術(shù)特點(diǎn)分析，饋線模式可分為幾種類(lèi)型，即集中式、分布式以及綜合式等幾種控制模式。

第一，集中控制模式。該饋線模式下，主站以及通信系統(tǒng)和相關(guān)終端設(shè)施均已建成，而且可以保持安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。其中，主站利用通信系統(tǒng)收集終端設(shè)施信息，并且經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行綜合分析，精確定位故障位置。故障定位以后下達(dá)指令，采用遠(yuǎn)程遙控等方法利用開(kāi)關(guān)隔離故障區(qū)域，從而確保無(wú)故障區(qū)能夠正常通電。

第二，綜合控制模式。該種饋線模式下，其基本原理與集中控制模式一致，雖然對(duì)故障問(wèn)題能夠有效地進(jìn)行處理，但是實(shí)踐中其效率相對(duì)較低，而且適用性差。

第三，分布控制模式。實(shí)踐中可以看到，該種饋線模式下短時(shí)間內(nèi)可以快速區(qū)分故障與非故障范圍，將主站與終端任務(wù)相互分離開(kāi)來(lái)，以此來(lái)有效提高故障問(wèn)題的處理水平。

1.2 測(cè)控終端技術(shù)

在當(dāng)前鐵路工程施工過(guò)程中，尤其是電力線路測(cè)控終端優(yōu)勢(shì)特別明顯，可對(duì)主站以及子站運(yùn)行壓力進(jìn)行科學(xué)合理的分配，并且對(duì)系統(tǒng)中的各種故障問(wèn)題自動(dòng)化檢測(cè)。故障問(wèn)題檢測(cè)到以后，可以實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)化隔離處理。實(shí)踐中可以看到，測(cè)控終端一般不受氣候環(huán)境的影響，即便是在雨雪雷電氣候條件下，也可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行，為鐵路可靠性供電提供有力的支撐。

1.3 通信技術(shù)

在現(xiàn)階段鐵路電力線路工程施工建設(shè)過(guò)程中，通信是其中不可或缺的一部分，其應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)是光纖通信，其主要是以光波為信息載波，將光導(dǎo)纖維作為傳輸信號(hào)的主要渠道。電力通信中常用的是OTN（光傳送網(wǎng)），是主要基于波分復(fù)用技術(shù)并在光層組織網(wǎng)絡(luò)的一種新型的傳送網(wǎng)，同時(shí)也是下一代骨干傳送網(wǎng)。OTN集SDH優(yōu)勢(shì)以及DWDM帶寬可擴(kuò)展性于一體，兼顧傳送以及交換等功能，是承載寬帶IP業(yè)務(wù)的理想平臺(tái)。OTN技術(shù)保留了SDH的很多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，比如多業(yè)務(wù)適配以及分級(jí)疏導(dǎo)和故障定位與保護(hù)倒換等。OTN將光域劃分成Och、OMS、OTS這3個(gè)子層，允許在波長(zhǎng)層面管理網(wǎng)絡(luò)并支持光層提供的OAM功能。為了管理跨多層的光網(wǎng)絡(luò)，OTN提供了帶內(nèi)和帶外兩層控制管理開(kāi)銷(xiāo)。作為一種全新的電域以及光域電力系統(tǒng)傳送網(wǎng)，該技術(shù)的應(yīng)用可以有效兼容其他組網(wǎng)方式，對(duì)電力通信網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。OTN作為新一代光傳輸技術(shù)，在滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高電力通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

2 鐵路電力線路系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

某鐵路客運(yùn)系統(tǒng)沿線共設(shè)有13個(gè)車(chē)站，線路總里程為505km。該鐵路電力線路主要由低壓配電網(wǎng)絡(luò)、變電所和10kV電力貫通線路構(gòu)成，負(fù)責(zé)鐵路沿線運(yùn)輸過(guò)程中的照明、信號(hào)以及通信等供電，除具備普通電力系統(tǒng)的供電線路功能外，還包含了故障多發(fā)、供電臂長(zhǎng)以及負(fù)荷等特性。在該鐵路電力線路系統(tǒng)中采用了自動(dòng)化技術(shù)手段，其應(yīng)用效果非常的顯著。比如，可有效控制大面積停電問(wèn)題及其發(fā)生概率，有利于提高電力運(yùn)行和管理水平，杜絕或者減少電力事故的發(fā)生，保證鐵路電力系統(tǒng)能夠安全供電。

2.1 鐵路電力線路自動(dòng)化系統(tǒng)

該鐵路電力線路系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，采用了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)手段，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及自動(dòng)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控技術(shù)等，緊密連接電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)貫通電路在內(nèi)的所有系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控。通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化顯示以及遠(yuǎn)程控制。同時(shí)，還可以準(zhǔn)確甄別和有效處理實(shí)踐中存在的故障問(wèn)題，快速恢復(fù)供電，減少不必要的資源損失。就該系統(tǒng)而言，從應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看均有一級(jí)和綜合貫通配電設(shè)備安裝在沿線各遠(yuǎn)動(dòng)被控端。對(duì)于低壓設(shè)備而言，其所監(jiān)控的內(nèi)容主要包括低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的狀態(tài)、低壓相序報(bào)警和開(kāi)關(guān)故障遙信以及電源低壓開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)程管控等。在當(dāng)前鐵路電力線路系統(tǒng)中，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在可同時(shí)將高壓電流以及電壓互感器配備在高壓設(shè)備上，能夠有效地對(duì)高壓供電質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，判斷線路故障問(wèn)題并及時(shí)切除。

2.2 線路故障數(shù)據(jù)信息分析與判斷

（1）數(shù)據(jù)分析。從本鐵路電力線路相鄰供電方式來(lái)看，實(shí)際上是接力供電模式。通常情況下，配電所采用的是速斷、失壓以及過(guò)流等幾種保護(hù)形式，同時(shí)還有自動(dòng)投入設(shè)備與一次自動(dòng)重合閘設(shè)施。其中，速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)兩種動(dòng)作均可對(duì)饋線起到很好的作用，而且失壓保護(hù)以及自動(dòng)投入設(shè)備和一次自動(dòng)重合閘功能是及時(shí)恢復(fù)供電。如果高壓電力線路出現(xiàn)了故障問(wèn)題，則各配電所以及開(kāi)關(guān)站的相關(guān)數(shù)據(jù)信息均會(huì)以不相同的故障性質(zhì)為依據(jù)，并且根據(jù)線路保護(hù)模塊動(dòng)作發(fā)生動(dòng)作變化。

一是線路瞬時(shí)故障。對(duì)于該種情況，發(fā)生的無(wú)論是主送所自動(dòng)合閘還是被動(dòng)所自動(dòng)投入設(shè)備動(dòng)作，均對(duì)送電持續(xù)性不會(huì)造成嚴(yán)重的影響。

二是主所、備所均配備速斷、過(guò)流保護(hù)設(shè)備，而且具有自投和一次重合閘等功能。實(shí)踐中若出現(xiàn)永久性故障，主送所首先會(huì)做出過(guò)流、速斷等保護(hù)動(dòng)作，而且備用所會(huì)有一次備自投或者主送所一次自動(dòng)重合閘等動(dòng)作。值得一提的是，無(wú)論發(fā)生哪種動(dòng)作，在完成動(dòng)作以后均會(huì)快速跳開(kāi)。此時(shí)，故障點(diǎn)到重合閘端各處開(kāi)關(guān)，均會(huì)感受到兩次過(guò)電流，而相反故障點(diǎn)另側(cè)只能感受到一次過(guò)電流。

（2）故障判斷。該鐵路系統(tǒng)中的電力線路出現(xiàn)短路故障問(wèn)題時(shí)，該故障點(diǎn)為永久性質(zhì)，不管先進(jìn)行重合動(dòng)作亦或是自投動(dòng)作，沿線各開(kāi)關(guān)均會(huì)有過(guò)電流。在該種情況下，如果單一地以電流警報(bào)為故障判斷依據(jù)，則對(duì)故障區(qū)段難以進(jìn)行準(zhǔn)確的判定。由于首次過(guò)流速斷、二次合閘之后加速跳開(kāi)的間隙有延遲，在綜合分析基礎(chǔ)之上報(bào)過(guò)電流報(bào)警時(shí)間，因此可對(duì)故障區(qū)段進(jìn)行判定。在首次過(guò)電流方向尾端和遠(yuǎn)端相鄰開(kāi)關(guān)間，即為故障點(diǎn)位置所在。通過(guò)以上對(duì)故障判斷分析，遠(yuǎn)動(dòng)裝置應(yīng)當(dāng)有以下要求：首先，提高上述操作環(huán)節(jié)完成的自動(dòng)化程度，詳細(xì)記錄每個(gè)操作步驟，對(duì)通信進(jìn)行嚴(yán)格要求。其次，基于嚴(yán)格的時(shí)間，各被控站均應(yīng)當(dāng)有GPS時(shí)鐘系統(tǒng)。實(shí)踐中，如果主控站能夠滿(mǎn)足故障問(wèn)題的判斷啟動(dòng)條件和基本要求，則應(yīng)當(dāng)先將信息數(shù)據(jù)信息從存在故障的線路被控站內(nèi)精確而又完整地提取出來(lái)。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前鐵路電力線路工程建設(shè)過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用大大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行管理效率，為電力線路以及鐵路系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)安全穩(wěn)定性提供了有力的保障。實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視，不斷優(yōu)化和改進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用模式和方法，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。

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