高速鐵路電力運(yùn)動技術(shù)探析

何 攀

（中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司衡陽供電段，工程師，湖南 衡陽 421000）

我國高速鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)主要作用是利用計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)之間的相互配合對鐵路沿線電氣設(shè)備的電壓、電流、功率、相位以及其他設(shè)備參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。該系統(tǒng)的功能主要由三部分構(gòu)成［1］，包括中心調(diào)度站、通信通道、執(zhí)行終端，其中執(zhí)行終端主要是通過遠(yuǎn)程控制單元RTU（Remote Terminal Unit）對鐵路沿線設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，它是鐵路遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的基層站點(diǎn)設(shè)備，能夠?qū)崟r采集鐵路沿線的電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)并通過遠(yuǎn)動信道反饋給中心調(diào)度站，是鐵路自動化運(yùn)營中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備［2］。因此，具備較強(qiáng)RTU功能認(rèn)知和使用能力，是確保高速鐵路電力運(yùn)動技術(shù)更好服務(wù)鐵路安全運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)和前提。

1 RTU的主要功能

RTU主要采用采用微處理器控制，應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，對鐵路沿線的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集、處理并傳輸，監(jiān)視和控制遠(yuǎn)方設(shè)備的運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程信號、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程調(diào)度等功能［3］。RTU外形相對較大，一般主要安裝在變（配）電所微機(jī)室，負(fù)責(zé)監(jiān)控變配電所內(nèi)的高壓開關(guān)設(shè)備，它具備龐大的數(shù)據(jù)處理功能、通信速率快和可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，其中在高壓開關(guān)遠(yuǎn)方和當(dāng)?shù)夭倏厍袚Q的信息傳遞中可實(shí)現(xiàn)檢修人員與調(diào)度中心的直接對話。

2 RTU故障判別與處理措施

自2009年京廣高鐵正式開通以來，RTU設(shè)備曾發(fā)生過多起瞬間故障或永久性故障［4］。筆者對所在單位管轄范圍內(nèi)RTU故障進(jìn)行統(tǒng)計分類，發(fā)現(xiàn)RTU通訊故障占RTU故障總數(shù)90%以上，是RTU故障矛盾的主要方面，必須找準(zhǔn)其成因，有效應(yīng)對。本文就通道/RTU故障判別與處理簡述如下：

1）連接通訊管理機(jī)備用端口（數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)）進(jìn)入系統(tǒng)后臺，啟動數(shù)據(jù)采集監(jiān)控界面（commui）［5］，點(diǎn)擊實(shí)時數(shù)據(jù)功能，查看RTU中各設(shè)備的工作狀態(tài)。

2）點(diǎn)擊“運(yùn)行狀態(tài)”→“通道狀態(tài)信息”查看該通道的通訊狀態(tài)是否正常，有無阻斷現(xiàn)象，若有阻斷，則：

①檢查通道參數(shù)表中相應(yīng)的參數(shù)是否正確，有無匹配錯誤。

②用ping命令查找網(wǎng)關(guān)IP地址，用telnet命令測試通訊主機(jī)端口數(shù)據(jù)是否正常傳輸，有無阻斷現(xiàn)象。

3）查看通訊管理機(jī)、RTU裝置、Modem的指示燈閃爍是否處于正常狀態(tài)，各設(shè)備上的通訊端口有無損壞，是否因?yàn)樵O(shè)備板件積灰或接觸不良造成。

4）使用切換板上的手動切換是否正常工作，檢查采集參數(shù)中的節(jié)點(diǎn)信息表中關(guān)于切換設(shè)備類型和地址是否正確，檢查通道參數(shù)中的切換地址是否正常匹配［6］。

5）檢查COM口和波特率是否設(shè)置正確，是否符合設(shè)備參數(shù)要求。

6）若數(shù)據(jù)采集監(jiān)控界面顯示的設(shè)備、工作狀態(tài)與調(diào)度員界面設(shè)備狀態(tài)一致，則基本可以判斷是現(xiàn)場RTU出現(xiàn)故障，總召全遙信，進(jìn)一步分析通訊規(guī)約，通知RTU維護(hù)人員進(jìn)行故障排查。

3 RTU通信故障診斷處理實(shí)例

2018年6月28日廣州局集團(tuán)公司電調(diào)反映某電力低壓所出現(xiàn)一段、三段母線所有開關(guān)狀態(tài)無顯示、無法操作故障。經(jīng)過作業(yè)人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)DI-5 RTU裝置有一塊DIO板損壞，從南凱通訊管理主機(jī)備用端口進(jìn)后臺查看所內(nèi)RTU裝置遙信遙測板件狀態(tài)均不穩(wěn)定，時通時斷，更換DI-5裝置損壞的DIO板后，后臺管理機(jī)終端顯示所內(nèi)RTU裝置板件仍不穩(wěn)定，重啟通訊管理機(jī)后故障未恢復(fù)。初步判斷故障原因可能是新舊通信板件版本不匹配或者是連接監(jiān)控各組開關(guān)的RTU裝置的通訊板件、網(wǎng)線故障，需后續(xù)進(jìn)行排查。通訊管理機(jī)IP地址和監(jiān)控后臺操作流程見圖1。

圖1 通訊管理機(jī)IP地址和監(jiān)控后臺操作流程

7月3日晚，作業(yè)人員再次對所內(nèi)所有監(jiān)控開關(guān)的RTU裝置板件逐一進(jìn)行認(rèn)真排查，發(fā)現(xiàn)DI-5 RTU裝置的DIO板損壞、DI-4 RTU裝置的AD板損壞、DI-1 RTU裝置的DIO板損壞，導(dǎo)致DI-0 RTU裝置和DII-1 RTU裝置無法進(jìn)入超級終端查看數(shù)據(jù)信息，需要申請?zhí)齑白鳂I(yè)停電查看調(diào)取數(shù)據(jù)信息。

7月4日凌晨進(jìn)行天窗作業(yè)，作業(yè)人員更換損壞板件后，后臺終端顯示所內(nèi)開關(guān)狀態(tài)仍是不定態(tài)，板件通訊異常，與廠家技術(shù)人員溝通判斷原因?yàn)榘寮ㄓ嵅ㄌ芈蕟栴}，由于所內(nèi)CAN總線掛的RTU設(shè)備過多，板件CAN口處的跳帽連接導(dǎo)致系統(tǒng)通信阻值過大，降低系統(tǒng)通信速率，在所內(nèi)采集板原設(shè)置波特率100 Kbps下大大增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，致使整個系統(tǒng)崩潰。

為防止事故再次發(fā)生，現(xiàn)場去除連接跳帽使板件引腳直接與地相連接，因?yàn)槭褂闷帘坞娎|作總線，并不影響數(shù)據(jù)通信的抗干擾性和可靠性；同時將所有板件波特率從100 Kbps改為50 Kbps后通訊恢復(fù)正常，所有開關(guān)不定態(tài)消失，并與電調(diào)聯(lián)系對一段、三段母線所有開關(guān)進(jìn)行調(diào)試核對信號均正常，所有開關(guān)狀態(tài)顯示正常。

4 結(jié)論與展望

電氣化鐵路遠(yuǎn)動通訊系統(tǒng)是保障高速鐵路安全可靠運(yùn)行的重要支撐和基礎(chǔ)設(shè)施。本文主要對京廣高鐵鐵路遠(yuǎn)動通訊系統(tǒng)中的RTU功能作用和故障種類進(jìn)行論述分析，對在生產(chǎn)實(shí)際中RTU設(shè)備出現(xiàn)的故障處理經(jīng)驗(yàn)和方法進(jìn)行歸納總結(jié)。隨著運(yùn)營實(shí)踐的不斷深入，鐵路主管部門會更加重視RTU設(shè)備的原理機(jī)制和故障處置辦法的總結(jié)、研究和培訓(xùn)，進(jìn)一步提升現(xiàn)場作業(yè)人員分析處理故障的業(yè)務(wù)技能，推動鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)朝著安全化、科學(xué)化、自動化方向發(fā)展。