淺談高速鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)在實(shí)際中的故障處理分析

牛建華

摘要：目前，電力遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)在高速鐵路中得到廣泛的應(yīng)用，并在功能上得以增強(qiáng)，對(duì)確保運(yùn)輸安全供電及快速搶修起到積極的作用。本文以高速鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)為例，介紹其構(gòu)成、功能及應(yīng)用情況，并強(qiáng)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)電力線路故障點(diǎn)判斷提出建議

關(guān)鍵詞：高速鐵路;電力遠(yuǎn)動(dòng);故障判斷

0引言

國(guó)內(nèi)高速鐵路（以下簡(jiǎn)稱高鐵）電力系統(tǒng)普編采用遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，以增強(qiáng)供電的可靠性。高速鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)能夠?yàn)楦哞F的運(yùn)行所需要的各種信息進(jìn)行全程監(jiān)控，這樣就能夠?qū)Ω哞F運(yùn)行的情況進(jìn)行綜合的分析判斷，更準(zhǔn)確的與隱藏的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行查找，并采用有效的方法加以解決。

本文從鄭徐高鐵電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)既有采集量和實(shí)現(xiàn)的功能出發(fā)，詳細(xì)分析電力線路故障時(shí)數(shù)據(jù)的變化，提出如何從中提煉出所需要的數(shù)據(jù)，并給以正確的邏輯判斷，從而給出故障區(qū)段乃至故障點(diǎn)的判斷方法。

1高鐵電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

高速鐵路的電力遠(yuǎn)動(dòng)采用10KV的電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)實(shí)施全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控的范圍主要是高鐵10KV配電所、高鐵車站10/0.4站房變電所、維修工區(qū)及貫通電力線路箱變等設(shè)施的高、低電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數(shù)等遙測(cè)信息以及進(jìn)出線高壓開關(guān)位置、接地報(bào)警、熔斷器報(bào)警、當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方位置等遙信信息。并通過故障報(bào)警信息與主站的SCADA系統(tǒng)相配合，對(duì)線路故障性質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)判斷、切除等功能。電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

1.2系統(tǒng)應(yīng)用

在高速鐵路沿線的各遠(yuǎn)動(dòng)被控端（電力箱變）設(shè)有一級(jí)、綜合貫通高低壓配電設(shè)備。

電力2箱變由以下部分組成：一級(jí)貫通高壓環(huán)網(wǎng)柜、綜合貫通高壓環(huán)網(wǎng)柜、一級(jí)貫通變壓器、綜合貫通變壓器、一級(jí)貫通低壓配電柜、綜合貫通低壓配電柜、自動(dòng)化柜、雙電源切換柜。

RTU負(fù)責(zé)環(huán)網(wǎng)柜高壓開關(guān)、熔斷器的監(jiān)控，主要功能包括：

1）“三遙”

遙信：進(jìn)出線高壓開關(guān)位置、接地報(bào)警、熔斷器報(bào)警、當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方位置，以及電度脈沖信號(hào)等;

遙測(cè)：進(jìn)出線三相電流、三相電壓、零序電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、直流電源等;

遙控：進(jìn)出線開關(guān)、電抗器開關(guān)。

2）故障檢測(cè)功能：采集、記錄相間短路故障、單相接地故障的故障數(shù)據(jù)，快速上報(bào)至主站，與主站配合完成線路自動(dòng)化功能。

2 線路故障時(shí)的數(shù)據(jù)分析及故障判斷

2.1 數(shù)據(jù)分析

目前，高鐵10KV貫通電力線路相鄰所間的供電一般采用接力式供電方式，如圖2所示，由甲配電所供電到乙配電所，由乙配電所供電到丙配電所，依次類推。

通常情況下，配電所貫通線路采用的保護(hù)及自動(dòng)裝置有速斷保護(hù)、過流保護(hù)及失壓保護(hù)，一次自動(dòng)重合閘和自動(dòng)投入裝置。由速斷保護(hù)和過流保護(hù)完成對(duì)饋出線的保護(hù)工作。目前，高速鐵路電力貫通線均采用電纜線路，整條線路參數(shù)穩(wěn)定，在鄭州鐵路局《高速鐵路電力管理細(xì)則》中明確要求，饋線一次自動(dòng)重合閘、備自投投入功能撤除。

當(dāng)線路中某點(diǎn)發(fā)生永久性短路，主送所過流或速斷保護(hù)動(dòng)作后，由于饋線保護(hù)沒有投入自動(dòng)重合閘，備自投功能，這時(shí)線路上到接地點(diǎn)的各開關(guān)都感受到一次過電流。

根據(jù)以上短路數(shù)據(jù)變化分析，在線路故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)采集各開關(guān)站帶有時(shí)標(biāo)記錄的高壓電流值，或者采集各開關(guān)站帶有時(shí)標(biāo)過流告警的遙信信息。

2.2 故障判斷舉例說明

電力線路供電系統(tǒng)構(gòu)成見圖3所示

對(duì)于鐵路電力線路發(fā)生永久性短路故障時(shí)，根所圖3所示的假設(shè)接地地點(diǎn)，A所饋線保護(hù)裝置進(jìn)行速斷保護(hù)或過流保護(hù)完成對(duì)貫通線路的停電，箱變1-4的各開關(guān)感受到過電流，這樣可以根據(jù)箱變的電流趨勢(shì)法或者根據(jù)箱變的過電流遙信報(bào)警就能對(duì)故障區(qū)段進(jìn)行定位。

上述判斷對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的要求：

（1）以上各步操作可通過手動(dòng)或自動(dòng)方式完成，并且各步驟的操作都需要有提示并記錄下來，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)短路故障的區(qū)間隔離是基于后臺(tái)群判方式，所以對(duì)于通訊的要求比較高。

（2）雖然電力箱變電力測(cè)量采集裝置可以采集到精確密集的數(shù)據(jù)，但由于受到大數(shù)據(jù)量、傳輸?shù)确矫娴南拗疲荒苡胁糠謹(jǐn)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至SCADA系統(tǒng)，導(dǎo)致SCADA系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)描繪的曲線與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在差異。而SCADA系統(tǒng)廠家通常的做法是：抽樣數(shù)據(jù)上傳，如每分鐘實(shí)時(shí)傳輸一次，這樣數(shù)據(jù)量縮減3000倍，再如目前很多綜合自動(dòng)化裝置，遙測(cè)數(shù)據(jù)每5分鐘實(shí)時(shí)傳輸一次，數(shù)據(jù)量減少15000倍。這就造成了在SCADA主站有時(shí)由于采集故障電流不及時(shí)，調(diào)取出來的故障電流曲線無法判斷故障區(qū)段。

（3）各被控站按短路計(jì)算值設(shè)置合適的過流定值，并在達(dá)到過流條件后準(zhǔn)確提供報(bào)警信息，遙信的分辨率為毫秒級(jí)。

3. 故障定點(diǎn)的幾點(diǎn)思考

根據(jù)《高速鐵路電力管理細(xì)則》中第二十四條規(guī)定：設(shè)備故障時(shí)，使用供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)切除電力故障區(qū)段及設(shè)備，恢復(fù)非故障區(qū)段供電。而現(xiàn)階段供電調(diào)度故障判斷、隔離故障區(qū)段通常采用兩種判斷方法。一是利用電流趨勢(shì)法，查看相關(guān)箱變內(nèi)高壓開關(guān)電流數(shù)據(jù)變化情況，初步判斷故障點(diǎn)，再通過遠(yuǎn)動(dòng)分故障點(diǎn)兩側(cè)開關(guān)，隔離故障區(qū)段，由甲、乙配電所分別試送電。二是利用電流趨勢(shì)法無法判定或試送電不成功時(shí)，可采用優(yōu)選法。先斷中間開關(guān)，然后逐次試送電查找故障，直至隔離最小的故障區(qū)段（線路上兩個(gè)相鄰遠(yuǎn)動(dòng)箱變間）。這兩種隔離故障方法都是在利用供電調(diào)度的人為經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)素養(yǎng)，對(duì)故障線路進(jìn)行一次或多次試送電，最終隔離故障區(qū)段。而現(xiàn)階段由于時(shí)代發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，這就為電力線路的故障測(cè)距提供了有利條件：

（1）主站可以根據(jù)被控站上傳的過流報(bào)警信息，開發(fā)出相應(yīng)的故障判斷模塊，自動(dòng)判斷故障區(qū)間，隔離故障區(qū)段。

（2）被控站對(duì)電流電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)量進(jìn)行“閥值”管理，在某一時(shí)間段內(nèi)，篩選關(guān)鍵數(shù)據(jù)（重點(diǎn)變化較大數(shù)據(jù)），統(tǒng)一“打包”上傳，減少無用遙測(cè)數(shù)據(jù)的上傳，減少SCADA主站數(shù)據(jù)庫(kù)記錄壓力，以便更加快速準(zhǔn)確的得到電流電壓曲線。

3. 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)的高速鐵路已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，大大提高了高速鐵路的穩(wěn)定性、安全性，為鐵路電力發(fā)展向著自動(dòng)化、無人化趨勢(shì)邁進(jìn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在未來的發(fā)展中應(yīng)不斷探討，加強(qiáng)交流，建設(shè)更加適合國(guó)內(nèi)鐵路實(shí)情的電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐵總運(yùn)[2015]49號(hào) 高速鐵路電力管理規(guī)則

[2] TB 10008-2006 鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范

[3] 張松斌 高速鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用和思考分析 [J]

[4] 青島特銳德箱變說明書

[5] 成都交大光芒GM7-A 智能監(jiān)控裝置說明書