基于撥號通信的牽引變電所亭應急操控系統(tǒng)研究

付春華

摘 要：分析了我國牽引供電系統(tǒng)變電所亭無人值班運行中的缺點和不足，并研發(fā)了一種在變電所通過鐵路電話網(wǎng)絡對分區(qū)亭進行遠距離操作的系統(tǒng)，實現(xiàn)了分區(qū)亭的無人值班，提高了牽引供電的可靠性。

關鍵詞：牽引供電系統(tǒng)；SCADA；分區(qū)亭；供電系統(tǒng)

中圖分類號：U224 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.104

隨著我國電氣化鐵路的快速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)中的牽引變電所亭大量增加。但因企業(yè)的減員增效等要求，相應的值班人員未同步增加，導致值班人員的數(shù)量非常緊缺。目前，絕大部分電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中均已建立供電SCADA系統(tǒng)，具備無人值班的基本條件。但因SCADA系統(tǒng)龐大、功能眾多，且涉及多個廠家的多種設備，運維單位不同，導致系統(tǒng)的可靠性不高，常因通信通道故障或通訊設備故障而無法正常使用。因此，全國大多數(shù)變電所亭未能實現(xiàn)無人值班。

1 解決方案

在牽引供電系統(tǒng)中，分區(qū)亭和AT所的設備數(shù)量較少，其在供電系統(tǒng)中的重要性較低。如果能實現(xiàn)無人值守，則可大大緩解值班人員數(shù)量緊缺的局面。

目前，在人員數(shù)量嚴重緊缺的供電段和SCADA系統(tǒng)可靠性較高的高速鐵路，其分區(qū)亭和AT所實行了無人值班。這些所亭一般分為2種：①在非高鐵線路，其牽引負荷較小，分區(qū)亭一般開環(huán)運行。其優(yōu)點是不會因SCADA系統(tǒng)故障而影響天窗檢修；缺點是分區(qū)亭退出運行后會失去末端電壓，且供電靈活性較低。②在高速鐵路或繁忙干線，分區(qū)亭退出運行后會嚴重影響供電質(zhì)量，因此，分區(qū)亭必須閉環(huán)運行。其缺點是當SCADA系統(tǒng)故障或檢修停用時必須取消天窗檢修，且為了防止發(fā)生供電故障，常要緊急變更供電方式，并必由相關供電段緊急派人值班。綜上所述，這2種無人值班的效果無法令人滿意。

研發(fā)基于鐵路電話撥號通信的遠距離后臺操作，將分區(qū)亭后臺機的功能轉移到相鄰的牽引變電所。當現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)故障時，由牽引變電所值班人員在得到供電調(diào)度命令后操作分區(qū)亭開關，從而實現(xiàn)分區(qū)亭AT所的無人值班。該系統(tǒng)避免了上述無人值班的缺點，在無人值班的情況下大大提高了供電可靠性。

2 系統(tǒng)組成

根據(jù)最初的工作設想，為了提高運行可靠性，為該系統(tǒng)設計了主控站和被控站兩套設備，分別安裝在選定的變電所和需要控制的分區(qū)亭，總體思路如下。

具備主控站（變電所）操作、被控站（分區(qū)亭）開關，并能監(jiān)視開關動作變位信號、運行電壓等功能；采用成熟、可靠的PLC和HMI等工控設備，具有較強的電磁兼容性能，可長期、可靠運行；鐵路電話網(wǎng)絡和中國移動網(wǎng)絡雙網(wǎng)連接至被控站；操作軟件界面與分區(qū)亭主接線圖相同，運用觸摸屏HMI提供人機接口界面，便于值班人員操作。

主控站安裝于牽引變電所內(nèi)，由觸摸屏HMI提供人機接口界面，供值班人員操作。操作命令、遙信信息等經(jīng)過協(xié)議轉換器，撥號調(diào)制解調(diào)器經(jīng)由鐵路電話網(wǎng)絡連接被控站，GSM調(diào)制解調(diào)器借助中國移動網(wǎng)絡提供備用通信通道。

被控站安裝于分區(qū)亭、AT所內(nèi)，如圖1所示。采用PLC采集各開關位置和接觸網(wǎng)末端網(wǎng)壓等遙信、遙測信息，并輸出分合閘控制信號，經(jīng)繼電器板輸出后連接至各個開關的分合閘控制線，從而控制各個開關的分合。被控站觸摸屏可用于檢修中的試驗和查看操作記錄等方面。

整個系統(tǒng)與既有SCADA系統(tǒng)無任何聯(lián)系，可確保不受SCADA系統(tǒng)設備故障的影響，并且不對SCADA系統(tǒng)造成影響。

3 操作過程

當SCADA系統(tǒng)故障，急需操作相關分區(qū)亭開關或了解其開關位置、末端網(wǎng)壓等時，由供電調(diào)度下令道相鄰的牽引變電所值班員。值班人員使用該系統(tǒng)，通過鐵路電話撥號連接分區(qū)亭，查看末端網(wǎng)壓、開關位置，并可遙控相關開關。

當使用該系統(tǒng)操作開關時，操作該系統(tǒng)遙控分區(qū)亭或AT所內(nèi)加裝的“當?shù)?遠方”轉換繼電器打開至當?shù)匚恢谩４藭r，即使SCADA系統(tǒng)恢復正常，供電調(diào)度也無法操作該設備，從而可避免出現(xiàn)一機雙調(diào)度的現(xiàn)象。使用該系統(tǒng)操作時，既有SCADA系統(tǒng)顯示為當?shù)夭僮鳌?/p>

4 安全保障

該系統(tǒng)的安全保障分為以下4方面：①該系統(tǒng)具有來電識別功能，可確保分區(qū)亭設備只接受特定號碼的撥號連接，拒絕其他電話的撥號連接。②當需要使用該系統(tǒng)操作開關時，必須使該系統(tǒng)分區(qū)亭中的“當?shù)?遠方”繼電器打至當?shù)匚恢茫苊夤╇娬{(diào)度被同時控制。使用該系統(tǒng)對分區(qū)亭操作時，現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)顯示為當?shù)夭僮鳌＂蹞芴栠B接使用專用加密通信協(xié)議，可確保通信過程安全。④系統(tǒng)具有短信通知功能，當分區(qū)亭開關發(fā)生變位或出現(xiàn)事故、報警時，相關信息將自動發(fā)送到預先設置好的值班人員的手機上。

5 結論

該系統(tǒng)投入運行后，在不降低供電可靠性和靈活性的基礎上，牽引變電所亭可實現(xiàn)無人值班；平時處于斷開連接狀態(tài)，只有當現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)故障時，才根據(jù)需要連接；只具有查看開關位置、監(jiān)視末端網(wǎng)壓、控制開關和事故報警等簡單功能，可避免因系統(tǒng)復雜而降低可靠性；利用現(xiàn)有鐵路電話通信，不需要架設專用通信通道，通道建設和運行費用基本為0，加之系統(tǒng)功能簡單，設備投資較低。

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〔編輯：張思楠〕