自動化技術在鐵路電氣工程中的實踐探討

邢挺

作為我國交通運輸領域中的重要組成部分，鐵路系統的運輸水平與當地經濟發展之間存在密切關聯。結合對自動化技術的有效應用，不僅可以保證電氣工程的高效化利用，同時亦可讓電氣工程始終處于安全、穩定的運行狀態。鑒于此，為充分發揮出自動化技術在電氣工程建設中的作用，依據對鐵路電氣要求的分析，將自動化技術合理應用于電氣工程中，繼而為鐵路系統的可靠運行提供技術支撐。

一、鐵路電氣工程特點

（一）接線方式

縱觀當前鐵路電氣工程的建設，主要借助輻射網進行供電系統建構，同時以變電所、配電所為支撐實現對鐵路整體進行有效供電。對于線路連接而言，主要類型劃分為一級負荷、綜合負荷貫通兩種。通常情況下，需依據施工條件、現場情況的分析來合理選擇上述接線方式，以保證核心鐵路干線供電符合穩定、可靠的要求。同時，為進一步提升鐵路連接線的運行穩定性，需在保證各變電所可靠連接的前提下，以相關標準為參照來控制信號電源的供應。

（二）供電系統電壓等級與配電站結構

現階段鐵路電氣工程的建設需以終端負荷的考慮為前提，在明確用戶實際需求的基礎上，對配電所與變配電站的負荷等級加以確定。通常情況下，可將變配電站、配電所的電壓負荷分別控制在35KV、10KV左右，而110KV的變配電所在鐵路電氣工程建設中的應用相對少見，主要原因在于110KV等級變配電所建設涉及大量資金的投入。

二、鐵路電氣工程自動化系統要求

為保證電氣工程能夠助力鐵路運輸業務的有效開展，需在構建自動化系統時遵循以下要求：

一是安全性、高效性要求。要想最大化體現出自動化技術在電氣工程中的功能與作用，需在構建自動化系統時囊括電力調度、變電所綜合自動化、在線監測、MIS、安全監控等模塊。同時，供電自動化系統的可靠運行，離不開對系統平行層、上下層的協調運行，并將運、工、機、電維持在分工運作狀態。另外，為保證自動化系統的建構符合高效、安全要求，需依據實際運輸需求來應用自動化技術，實現將電氣工程自動化系統能維持在長期穩定的運行狀態。

二是可靠性要求。盡管供電系統對于電壓等級控制要求不高，且變配電所的構成不復雜，但自動化系統的建構面臨較高的可靠性要求。在實際運行期間，需以自動閉塞信號為前提，按規定要求將供電中斷時間控制在≯150ms范圍內，避免鐵路系統的穩定運行受到自動閉塞信號燈全部變紅的影響。鑒于此，為保證自動化系統的運行符合可靠性需求，一方面可在供電系統中設置雙電源機制，并結合對自動投入裝置的安設來維持鐵路可靠供電。另一方面則可借助貫通線、自閉線對相鄰配電所進行連接，以保證線路連接符合可靠性需求。

三、自動化技術在鐵路電氣工程中的實踐應用

（一）信號電源監控

現階段鐵路電氣工程建設中信號電源監控應用較為常見，主要是對自動閉塞信號裝置借助網絡通信、微電子、計算機等技術的集成應用來達到遠程監控目的，其具體監控內容涉及故障異常發現、運行狀態監測等。從某種角度而言，信號電源監控的建構需以SCADA技術為本質。盡管鐵路電氣工程中信號電源監控的組成至關重要，并且因故障錄波的高要求控制，促使信號電源監控實現獨立運行。另外，對于信號電源監控系統構建是否符合要求的判斷，除了分析遠程監視內容是否涉及電壓、開關、電流等方面之外，還需檢查高低壓開關能否具備遠程控制功能，并分析電壓異常自動報警、故障錄波、過流檢測等方面。對于信號電源監控建構的分析，具體表現為：

一是系統結構。為最大化發揮出自動化技術的功能作用，可視情況對信號電源監控與SCADA技術進行有機結合。在實際系統運行期間，自動監控系統的應用能夠為相關人員提供更為準確、全面的信號供電裝置運行信息，且人員可依據信息數據分析來確定運行狀態，避免因盲目管理影響到電氣工程的有效運行。同時，相關人員可借助監控系統進行隱藏故障、問題的發掘，通過及時解決來提升電氣工程運行可靠性。另外，在出現電氣故障時，系統可自動對電壓、電流波形記錄，在人員故障分析時可將故障錄波作為參考，通過故障的及時發掘與消除來加強鐵路供電穩定性控制。此外，可借助信號電源監控對電氣系統是否存在越級跳閘情況進行監管，不僅為電氣工程的安全、可靠運行提供技術支撐，亦可借助自動化技術來促進人員工作效率的顯著提升。

二是主站功能。在現代化電力調度中，信號電源監控系統的功能設置呈現出多樣化的特點，主要包括：一是運行監視功能。即運行期間以計算機屏幕為載體，清晰呈現信號電源接線圖，可幫助管理人員明確掌握電氣系統運行狀態，并對開關、電壓、電流狀態進行科學分析。同時，可以曲線的形式來體現信號電源電流、電壓變化趨勢，并借助順序表格對開關位置變換事件加以記錄。二是事件報警功能。系統運行期間能夠自動接收來自現場監控裝置發出的電壓、電流信息，并通過信息自動分析來判斷是否存在異常，以計算機屏幕為載體自動顯示警告信息，結合對聲光效果的增設來達到警示工作人員目的。同時，利用系統進行事件警報，還能以動態化的形式來體現電流、電壓情況。三是故障錄波功能。即系統支持對過流故障錄波的檢索，并通過故障顯示為維修方案的制定提供參考。同時，可利用該功能來客觀體現出波形移動、大小，對波形利用光標移動的方式對選定點瞬時值的有效測量，并通過對指示命令的下達來實現人工錄波。四是圖形管理功能。圖形管理構成中第一級、第二級、第三級分別為布局圖管理、供電臂式示意圖管理、車站圖管理，運行期間可在遵循簡單、便捷原則的基礎上，借助第一二級圖像進行圖標繪制。另外，可以第二級為基準來實現高壓側開關控制。五是參數讀取與整定功能。主要是以信號電源監控系統為載體，設置錄波啟動整定值與監測限定值遠距離測試功能等。

（二）鐵路線路自動化

鐵路線路自動化（LA）已然是實現現代化鐵路建設的關鍵基礎，是指以線路分段開關為基準，借助自動化技術來實現隔離、故障定位與遠程監控，并按照規定要求對故障信息自動化記錄分析。作為電力調度系統中的重要組成，LA的主要功能涉及遠程控制、故障區域隔離、故障線路定位等。在實際運營期間，可借助LA對小電流接地、短路等故障進行精準定位與全面檢測，并通過對故障區域的第一時間隔離來保證非故障區域的可靠、穩定供電。同時，可利用LA來轉變以往線路巡視檢查工作模式，依托于自動化技術對故障位置進行精準、及時定位，避免鐵路安全運行受到故障處理不及時問題的影響。在鐵路電氣工程中應做到對LA技術合理應用，運行期間相關人員可分別利用遠距離遙控、現場控制手段進行故障隔離，盡可能在短時間內快速恢復供電。其中現場控制手段的應用，主要是依托于自動重合器、分段器的應用，在現場對故障區域加以控制。遠距離遙控則是以系統主站為載體，借助通信渠道完成信號傳輸，相關人員能夠遠程控制線路開關，以期對故障區進行精準、快速隔離。例如X點出現永久性短路故障，其遠程嚴控實施流程表現為：現場傳感器對故障數據信息進行采集并傳輸至控制主站。在判斷出故障發生位置后，主站可對分段器以遙控的方式進行控制，以保證故障、非故障區得到有效隔離，降低非故障區供電受到故障問題的影響。

（三）集中控制技術

該控制技術在鐵路電氣工程中的應用，主要是以主站為對象，借助配電自動化終端進行故障信息的傳輸，信息接收后自動進行信息分析計算，并根據數據庫提供內容制定科學解決方案。經人員確定后對配電自動化終端下達方案。通常情況下，集中控制技術的應用涉及以下層次：一是在采集故障信息的基礎上，為主站及時傳遞相關信息。二是對故障區域進行臨時性控制。三是主站制定解決方案后，配電終端需按照方案自動執行。要想最大化發揮出集中控制在鐵路電氣工程運行中的最大效用，需保證通信系統的應用符合可靠性要求。同時，在自動化技術應用過程中需重視對主站賦予多種功能，以保證其故障問題得到有效解決。

四、結語

綜上所述，自動化技術的靈活應用不僅可為鐵路電氣工程的可靠、安全運行提供保障，同時關乎著電氣工程自動化、智能化控制的實現。鑒于此，為最大化體現出自動化技術在鐵路電氣工程建設中的作用，需在明確認知對自動化技術應用重要性的前提下，以信號電源監控、線路自動化、集中控制等為切入點來優化對自動化技術的應用，結合自動化運行網絡優化建構、加強自動化技術研發、優化自動化監管系統應用等措施實施，在充分展現自動化技術應用優勢的同時，為我國鐵路電氣工程的自動化、智能化發展提供技術支撐。

（作者單位：中國鐵路青藏集團有限公司供電部）