電氣化鐵路智能牽引變電所的應(yīng)用淺析

陳浩

摘要：近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)及5G通信技術(shù)的快速發(fā)展，兩者結(jié)合應(yīng)用于高速鐵路，加快推進(jìn)了中國(guó)高鐵向智能化方向發(fā)展的速度。牽引供電系統(tǒng)是高速鐵路實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行的重要組成部分之一，而智能化牽引變電所又是牽引供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行的核心。我國(guó)目前智能化牽引變電所的應(yīng)用仍處于起步階段，當(dāng)前運(yùn)行的電氣化鐵路絕大部分以普通型的牽引變電所為主，設(shè)備不夠智能，運(yùn)行狀態(tài)以人工判斷檢修為主，整個(gè)供電系統(tǒng)故障判斷及故障后恢復(fù)仍然以人工為主。本文就電氣化鐵路智能牽引變電所的應(yīng)用展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：電氣化;牽引變電所;智能

引言

近年來(lái)，我國(guó)現(xiàn)代化鐵路的發(fā)展速度持續(xù)提升，鐵路對(duì)國(guó)民生活的影響程度隨之增大，由此對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)安全性和可靠性提出更高的要求。在鐵路電氣化建設(shè)過(guò)程中，可對(duì)智能變電所進(jìn)行合理應(yīng)用，通過(guò)智能牽引供電系統(tǒng)，能夠提高列車(chē)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

1牽引變電所智能防誤操作系統(tǒng)原理

牽引變電所智能防誤操作系統(tǒng)采用全新的多層次防誤閉鎖結(jié)構(gòu)，引入多種嵌入式新技術(shù)，具備電氣操作全過(guò)程防誤閉鎖功能，為電氣化鐵路牽引變電所提供了完善的系列化防誤閉鎖解決方案。防誤系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為站控層、間隔層和過(guò)程層，由防誤主機(jī)、電腦鑰匙、遙控閉鎖裝置和各類(lèi)鎖具組成。防誤主機(jī)根據(jù)防誤邏輯規(guī)則和模擬預(yù)演步驟生成實(shí)際操作程序，根據(jù)設(shè)備閉鎖方式的不同采用以下三種方式進(jìn)行解鎖操作：第一，電腦鑰匙解鎖;第二，通過(guò)遙控閉鎖控制單元等直接控制智能鎖具解鎖;第三，通過(guò)通信接口對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行解鎖。運(yùn)行人員按照防誤主機(jī)及電腦鑰匙的提示，依次對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。對(duì)不符合程序的操作，設(shè)備拒絕解鎖，操作無(wú)法進(jìn)行，從而防止誤操作的發(fā)生。通過(guò)跟蹤現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)、接收電腦鑰匙的回傳信息，防誤主機(jī)對(duì)當(dāng)前操作進(jìn)行確認(rèn)后，進(jìn)行下一步操作，直到操作任務(wù)結(jié)束。

2智能牽引變電所設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）智能牽引變電所無(wú)論是在接口定義、數(shù)據(jù)傳輸、通信協(xié)議，還是在軟、硬件平臺(tái)配置等方面均應(yīng)遵循相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，兼容不同廠(chǎng)家的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并能與其它相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行互連互通和信息共享。（2）智能牽引變電所在硬件架構(gòu)及系統(tǒng)功能上能夠隨著鐵路電氣化的發(fā)展而方便靈活地進(jìn)行容量、功能擴(kuò)展。（3）在軟、硬件配置及產(chǎn)品性能方面，必須滿(mǎn)足高可靠性、高安全性的要求。（4）設(shè)置的傳感器應(yīng)具有良好的電、磁屏蔽措施和環(huán)境適應(yīng)能力，如可內(nèi)置亦可外置的設(shè)備，應(yīng)采用外置式。內(nèi)置傳感器宜采用無(wú)源型，使用壽命應(yīng)不小于設(shè)備本體的使用壽命;外置傳感器的安裝應(yīng)滿(mǎn)足整潔美觀、易維護(hù)、不降低高壓設(shè)備外絕緣水平等要求。（5）保護(hù)測(cè)控裝置應(yīng)滿(mǎn)足GB/T14285規(guī)定的繼電保護(hù)選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性的要求。

3電氣化鐵路智能牽引變電所的應(yīng)用

3.1牽引供電廣域保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)

保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)可以分為以下三個(gè)層次，即廣域?qū)印⒄居驅(qū)雍途偷貙印＃?）廣域?qū)印Ｔ搶右怨╇姳圩鳛榛締卧敫咚購(gòu)V域通信網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)供電臂選擇性快速跳閘。當(dāng)鐵路牽引網(wǎng)出現(xiàn)故障后，廣域?qū)幽軌蚩刂乒收蠀^(qū)段跳閘，由此大幅度縮小了停電區(qū)域，開(kāi)關(guān)的動(dòng)作次數(shù)也隨之減少，供電可靠性得到顯著提升。除此之外，廣域?qū)舆€具備如下功能：開(kāi)關(guān)邏輯閉鎖、供電臂自動(dòng)愈合重組等等。（2）站域?qū)印Ｔ搶幽軌驅(qū)恳冸娝墓蚕頂?shù)據(jù)進(jìn)行利用，借助GOOSE和SV通信，可以實(shí)現(xiàn)裝置間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，由此不但使?fàn)恳冸娝Ｗo(hù)功能的冗余和優(yōu)化問(wèn)題得以解決，而且還能實(shí)現(xiàn)快速母線(xiàn)保護(hù)、快速后備保護(hù)以及斷路器失靈保護(hù)等功能。隨著保護(hù)的全面覆蓋，大幅度提升了保護(hù)可靠性。除此之外，站域?qū)舆€具備如下功能：間隔的開(kāi)關(guān)邏輯閉鎖、牽引變電所內(nèi)供電重組等等。（3）就地層。該層能夠完成既有綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的所有功能，通過(guò)光纜實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次系統(tǒng)之間的連接，由此除了能實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的電氣隔離之外，還能使二次系統(tǒng)的防雷問(wèn)題得到有效解決。

3.2智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)

輔助監(jiān)控系統(tǒng)是牽引供電系統(tǒng)中牽引變電所、分區(qū)所、AT所的重要支撐部分，其承擔(dān)著為變電所安全、可靠運(yùn)維保駕護(hù)航的重任，與生產(chǎn)系統(tǒng)（綜自系統(tǒng)）同等重要。智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)能有效提高變電所運(yùn)維的安全性、可靠性，其作用被實(shí)踐充分肯定，已成為變電所不可或缺的重要組成部分。根據(jù)牽引供電維管系統(tǒng)的組織架構(gòu)，輔助監(jiān)控系統(tǒng)采用分層、分區(qū)的分布式架構(gòu)。系統(tǒng)分布式安裝在電氣化鐵路沿線(xiàn)各個(gè)變電所，完成所內(nèi)的綜合輔助監(jiān)控功能，并通過(guò)鐵路電力通信綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)與上級(jí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)或其他管理系統(tǒng)通信，組成一個(gè)完整的多級(jí)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。輔助監(jiān)控系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控及巡檢、環(huán)境監(jiān)控、安全防范、動(dòng)力照明控制、火災(zāi)報(bào)警、門(mén)禁和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)7個(gè)子系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)對(duì)各子系統(tǒng)的集中整合、統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所視頻、環(huán)境量、安全報(bào)警信息、火災(zāi)報(bào)警信息、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等輔助信息進(jìn)行統(tǒng)一采集、編碼、存儲(chǔ)、上傳，由監(jiān)控平臺(tái)完成整個(gè)系統(tǒng)的全面監(jiān)控、一體展示、統(tǒng)一管理和維護(hù)功能，并通過(guò)系統(tǒng)預(yù)置的規(guī)則進(jìn)行各子系統(tǒng)間的自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)。

3.智能化牽引變電所的應(yīng)用

智能化牽引變電所可以節(jié)約大量的人力及設(shè)備資源，減少設(shè)備維護(hù)工作量，同時(shí)提高牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，實(shí)現(xiàn)了供電系統(tǒng)的智能化運(yùn)行。我國(guó)高速鐵路將快速走向智能化發(fā)展道路，但是當(dāng)前智能化牽引變電所需要從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)入手規(guī)范智能化牽引變電所的運(yùn)用，制定相應(yīng)的運(yùn)維檢修標(biāo)準(zhǔn)提高運(yùn)行的可靠性，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人化值守運(yùn)行，還需要大量的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)積累和成熟的技術(shù)支撐。

結(jié)語(yǔ)

智能牽引變電所的建設(shè)應(yīng)滿(mǎn)足自動(dòng)化、信息化、無(wú)人值守和運(yùn)營(yíng)維護(hù)需求;配置的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)壽命長(zhǎng)、可靠性高;智能組件應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活可靠且具有良好的可擴(kuò)展性;所內(nèi)除保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)外的各系統(tǒng)應(yīng)可予以整合，實(shí)現(xiàn)信息共享和互動(dòng);保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)配置宜分為站域級(jí)和就地級(jí)，站域級(jí)可對(duì)全所保護(hù)實(shí)現(xiàn)冗余配置。

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