電氣化鐵路智能牽引變電所的應用淺析

陳浩

摘要：近年來，隨著物聯網及5G通信技術的快速發展，兩者結合應用于高速鐵路，加快推進了中國高鐵向智能化方向發展的速度。牽引供電系統是高速鐵路實現智能化運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實現智能化運行的核心。我國目前智能化牽引變電所的應用仍處于起步階段，當前運行的電氣化鐵路絕大部分以普通型的牽引變電所為主，設備不夠智能，運行狀態以人工判斷檢修為主，整個供電系統故障判斷及故障后恢復仍然以人工為主。本文就電氣化鐵路智能牽引變電所的應用展開探討。

關鍵詞：電氣化;牽引變電所;智能

引言

近年來，我國現代化鐵路的發展速度持續提升，鐵路對國民生活的影響程度隨之增大，由此對鐵路運營安全性和可靠性提出更高的要求。在鐵路電氣化建設過程中，可對智能變電所進行合理應用，通過智能牽引供電系統，能夠提高列車的運行穩定性。

1牽引變電所智能防誤操作系統原理

牽引變電所智能防誤操作系統采用全新的多層次防誤閉鎖結構，引入多種嵌入式新技術，具備電氣操作全過程防誤閉鎖功能，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。防誤系統從結構上分為站控層、間隔層和過程層，由防誤主機、電腦鑰匙、遙控閉鎖裝置和各類鎖具組成。防誤主機根據防誤邏輯規則和模擬預演步驟生成實際操作程序，根據設備閉鎖方式的不同采用以下三種方式進行解鎖操作：第一，電腦鑰匙解鎖;第二，通過遙控閉鎖控制單元等直接控制智能鎖具解鎖;第三，通過通信接口對監控系統執行解鎖。運行人員按照防誤主機及電腦鑰匙的提示，依次對設備進行操作。對不符合程序的操作，設備拒絕解鎖，操作無法進行，從而防止誤操作的發生。通過跟蹤現場設備的實際狀態、接收電腦鑰匙的回傳信息，防誤主機對當前操作進行確認后，進行下一步操作，直到操作任務結束。

2智能牽引變電所設計應遵循的原則

設計時應遵循以下原則：（1）智能牽引變電所無論是在接口定義、數據傳輸、通信協議，還是在軟、硬件平臺配置等方面均應遵循相關的國際標準、國家標準或行業標準，兼容不同廠家的現場設備，并能與其它相關系統進行互連互通和信息共享。（2）智能牽引變電所在硬件架構及系統功能上能夠隨著鐵路電氣化的發展而方便靈活地進行容量、功能擴展。（3）在軟、硬件配置及產品性能方面，必須滿足高可靠性、高安全性的要求。（4）設置的傳感器應具有良好的電、磁屏蔽措施和環境適應能力，如可內置亦可外置的設備，應采用外置式。內置傳感器宜采用無源型，使用壽命應不小于設備本體的使用壽命;外置傳感器的安裝應滿足整潔美觀、易維護、不降低高壓設備外絕緣水平等要求。（5）保護測控裝置應滿足GB/T14285規定的繼電保護選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的要求。

3電氣化鐵路智能牽引變電所的應用

3.1牽引供電廣域保護測控系統

保護測控系統可以分為以下三個層次，即廣域層、站域層和就地層。（1）廣域層。該層以供電臂作為基本單元，引入高速廣域通信網絡，可實現供電臂選擇性快速跳閘。當鐵路牽引網出現故障后，廣域層能夠控制故障區段跳閘，由此大幅度縮小了停電區域，開關的動作次數也隨之減少，供電可靠性得到顯著提升。除此之外，廣域層還具備如下功能：開關邏輯閉鎖、供電臂自動愈合重組等等。（2）站域層。該層能夠對牽引變電所的共享數據進行利用，借助GOOSE和SV通信，可以實現裝置間的實時數據交互，由此不但使牽引變電所保護功能的冗余和優化問題得以解決，而且還能實現快速母線保護、快速后備保護以及斷路器失靈保護等功能。隨著保護的全面覆蓋，大幅度提升了保護可靠性。除此之外，站域層還具備如下功能：間隔的開關邏輯閉鎖、牽引變電所內供電重組等等。（3）就地層。該層能夠完成既有綜合自動化系統的所有功能，通過光纜實現一次設備與二次系統之間的連接，由此除了能實現一、二次設備的電氣隔離之外，還能使二次系統的防雷問題得到有效解決。

3.2智能輔助監控系統

輔助監控系統是牽引供電系統中牽引變電所、分區所、AT所的重要支撐部分，其承擔著為變電所安全、可靠運維保駕護航的重任，與生產系統（綜自系統）同等重要。智能輔助監控系統能有效提高變電所運維的安全性、可靠性，其作用被實踐充分肯定，已成為變電所不可或缺的重要組成部分。根據牽引供電維管系統的組織架構，輔助監控系統采用分層、分區的分布式架構。系統分布式安裝在電氣化鐵路沿線各個變電所，完成所內的綜合輔助監控功能，并通過鐵路電力通信綜合數據網與上級視頻監控系統或其他管理系統通信，組成一個完整的多級聯網系統。輔助監控系統包含視頻監控及巡檢、環境監控、安全防范、動力照明控制、火災報警、門禁和在線監測7個子系統，經過對各子系統的集中整合、統一管理，實現對變電所視頻、環境量、安全報警信息、火災報警信息、在線監測數據等輔助信息進行統一采集、編碼、存儲、上傳，由監控平臺完成整個系統的全面監控、一體展示、統一管理和維護功能，并通過系統預置的規則進行各子系統間的自動化聯動。

3.智能化牽引變電所的應用

智能化牽引變電所可以節約大量的人力及設備資源，減少設備維護工作量，同時提高牽引供電系統的運行可靠性，實現了供電系統的智能化運行。我國高速鐵路將快速走向智能化發展道路，但是當前智能化牽引變電所需要從設計標準、建設標準及試驗檢測標準入手規范智能化牽引變電所的運用，制定相應的運維檢修標準提高運行的可靠性，真正實現無人化值守運行，還需要大量的運營經驗積累和成熟的技術支撐。

結語

智能牽引變電所的建設應滿足自動化、信息化、無人值守和運營維護需求;配置的在線監測設備應壽命長、可靠性高;智能組件應結構簡單、靈活可靠且具有良好的可擴展性;所內除保護測控系統外的各系統應可予以整合，實現信息共享和互動;保護測控系統配置宜分為站域級和就地級，站域級可對全所保護實現冗余配置。

參考文獻

[1]王紅軍.智能牽引變電所一次設備智能化技術研究[J].高速鐵路技術，2019，8（1）：68-71.

[2]王健.電氣化鐵路牽引變電所電氣設備安裝調試探析[J].智能城市，2019，3（3）：70.

[3]王開銘.基于動態貝葉斯網絡的高速鐵路牽引變電所可靠性分析[J].中國安全生產科學技術，2019，12（6）：128-135.