铁路牵引变电所综合自动化系统的应用

铁路牵引变电所综合自动化系统的应用

李林

中铁五局电务城通公司 湖南 长沙 410000

摘要：随着交通网络日益完善，电气化铁路建设规模日益扩大，其具有环境污染小、承载能力强、高速等特点，是铁路发展的重要方向。牵引变电所综合自动化系统，作为电气化铁路的关键部分，确保其可靠性与稳定性，是铁路牵引变电所的重要研究课题。为此，通过综合自动化系统，对牵引变电所内的设备进行监控、调试，可促进设备正常运行，有利于保障铁路可靠运营。本文主要分析综合自动化系统在铁路牵引变电所中的运用。

关键词：铁路牵引变电所；综合自动化系统；应用

引言：

近年来，随着科技水平不断发展，信息化、自动化技术被运用于各行业、各领域，铁路供电系统也正在逐渐创新、发展。针对铁路供电系统中的综合自动化系统，有利于提升铁路运行质量，保障铁路供电效率，并集成了多种一次设备和二次设备。通过综合自动化系统，可实现铁路牵引变电所供电设备监控智能化，促进应急处置的快速化。为了满足智能电网的发展，在铁路牵引变电所运行中，运用综合自动化系统，已是电力系统运行中的重点研究课题。笔者根据自身多年的电力系统运维管理经验，主要分析综合自动化系统在铁路牵引变电所中的运用。

一．自动化系统的发展

首先，分立原件的自动化装置。20世纪七十年代以前，诸如晶体管和其他离散元件构成的模拟电路等设备被开发并应用于电力系统，例如自动重合闸、备用电源自投等，使电力系统的整体性能得到了极大的改善。但各个设备都是独立的，缺乏自我诊断的功能，整体的操作水平仍然十分有限。

其次，智能自动装置。上世纪70年代，微机保护、远动装置逐步被集成电路、微机取代。该设备具有较强的运算能力，具有较高的智能化程度和自诊断能力，使测量精度、监控可靠性及电力系统的自动化程度得到了进一步的改善。但是，目前还存在着许多设备独立操作、资源无法共享等问题，需要进一步完善。

第三，综合自动化系统。70年代中期和晚期，欧、意、美等发达国家相继研制出一套完整的自动控制系统。然而，日本在1975年完成了首个数字控制系统SDCS-1,1980年开始商业化。从那时起，西门子、 ABB、通用电气等业内领先的公司，已经被很多国家和公司所关注。我国在此领域的研究起步比较晚，从80年代中期开始。德国西门子公司首次引入 LSA集成控制系统，在京郑线丰台变电站成功地实现了全所自动化。1998年3月，西门子公司对其进行了全面的检测与调试，为我国牵引变电所综合自动化的发展迈出了一大步。

二．铁路牵引变电所综合自动化系统的特点及功能构成

牵引变电所一体化自动化系统是采用现代化的电气、通讯技术，通过对变电所全所进行的自动监测、测量、控制与协调，通过对所内信号处理和微机技术进行优化组合与设计。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥视等五项功能，确保电力系统的稳定性、可靠性和自动化程度，为无人值班、无人值守提供技术支撑。国内的电气化铁路标准相对统一，其主要特征和功能都比较稳定（如图1）。

图 1铁路牵引变电所综合自动化系统构成

首先，主要特点。①通过电缆、电气设备以及间隔层，实现了“五遥”功能；②针对所有间隔单元，可实现测量、系统控制以及运维保护的一体化功能；③具有视频监控功能，可实现无人值守；③将自动化技术运用于铁路供电系统，成功地解决了传统铁路供电系统不能对铁路供电系统进行实时监控的问题。通过采用自动化技术，可以克服地域、设备种类等因素的制约，实现对牵引变电所设备的远程控制，并能更及时、有效地解决各种问题；④由于自动化技术的强大数据处理能力，使得整个铁路供电系统的供电和配电效率得到提高；⑤自动化技术的运用，由于其系统维护、管理性能在一定程度上代替了一线的大量的检修，降低了维护工作的繁重。另外，自动化技术极大促进了铁路供电系统智能化发展。

其次，子系统功能。①监控系统。在综合自动化系统中，可实现数据采集、安全监视、故障记录、数据处理、谐波等监视功能；②微机保护。在整个自动化系统中，微机保护系统十分关键，其可靠性较强，具有较高的灵敏度，可实现保护整定值以及故障的记录储存，并对保护单元进行授权管理，实现通信自诊断和自恢复；③备用电源。针对备用回路，如果存在断开或失压问题，通过备用回路的自动投入功能，可实现正常供电；④通信。为满足上级调度、系统内部的通信需求，对运行信息进行及时采集，可实现远程通信和控制功能。

第三，智能辅助监控系统。该系统的运用，主要包含牵引变电所、AT所以及分区所，与生产管理系统）同样具有重大意义。智能化的辅助监测体系可以有效地改善变电所运维的安全性和可靠性，其功能得到了实际应用的认可，已经是变电所必不可少的一个重要环节。按照铁路供电系统的结构，采用分层、分区的分布式结构来实现对电力系统的控制。该系统在线路上分散地分布于线路的各变电所，实现了车站内部的综合辅助监测，并与上级的视频监测或其它的管理信息进行通讯，形成了一个多层次的网络。该系统可实现视频、环境、安全的实时监控，并由在线监测、火灾预警以及电力照明等系统构成，可实现各子系统的有效整合和统一管理。对于各项指标数据，可实现采集编码、上传储存的统一管理，通过监控平台，能够全面监控整个系统，通过系统预设功能，促进各子系统的自动化互动。

三．铁路牵引变电所自动化方案

首先，过程层。过程层是铁路牵引变电所自动化系统的关键部分，它是铁路的调度与控制中心，它包含着由计算机组成的数据采集与监视系统，它可以通过远程的监视与遥控，将资料传送给调度中心，由调度中心的工作人员根据所掌握的信息，判断牵引变电所的运行状况，如果在运行中发现故障，就必须对其进行处理。该集成式自动控制系统具有较强的功能和扩展性，特别是能够实现对传统的安全和智能控制的远程监视，从而提高了监测的工作效率。比如，保护固定的数值远程监控；转换和修改；此外，该系统还加入了远程监视功能，取代了常规变电所的巡检，直接监视和监视设备，减轻了工作人员的工作量。比如变电所的运行状况，工作人员无需到现场，只要有一个自动控制系统，就能对变电所的工作环境进行实时的监控，确定开关的位置，检查开关的位置，检查变压器是否存在漏油问题，不需要自己去现场，就可以进行整个现场的监控。

其次，站控层。站控层由后台监控主机和通讯管理员组成；GPS接收机的核心部件是通讯管理系统，它利用各种不同的通讯接口，实现各个智能单元和后台之间的数据交换，同时还可以实现与数据采集设备、保护设备的通讯，实现对电力系统在操作时的各种信息的传递，方便了监控中心对各个设备的操作。同时，通过对来自监测系统的各类运行命令的接收和转发，实现对变电所的远程控制。通过RS232标准接口与 GPS定时系统进行通讯，完成同步传输、故障分析和动态监控。而后台的监控系统，主要是控制系统的功能，收集和处理各种信息，进行设备的运行和管理，并进行最优控制。

第三，间隔层。间隔层由防护和控制单元模块和智能仪表组成，能够有效地配置各类测量和控制设备。在间隔层的设计中，应配置两台主变压器，并配有主保护和控制系统，以达到二次谐波制动时的比例差动保护。此外，根据变压器的具体情况，采用不同的配置方法，当主变压器为110 kV时，应配有两台备用保护和控制系统，以达到对变压器的安全保护。如果是27.5千伏的主变压器，那么在主变压器的背面，也要有两个保护和控制设备，在电压启动的时候，要有三相过电流保护（如图2）。

图2 铁路牵引变电所综合自动化方案

四．铁路牵引变电所综合自动化系统的应用措施

首先，加大过渡类设备的研发力度。针对铁路牵引变电所综合自动化系统，必须针对不同设备的技术特性，开发一批过渡性的设备。利用该设备，将传统的输配电技术与牵引变电工程技术与自动化技术相结合。在开发过渡型设备时，应充分考虑到电气设备的维修和管理需求，尽量按照传统的铁路供电系统的管理思想来开发和设计设备，并对其进行一些具体的管理和管理工作，以减少维修工人的工作量，降低自动化技术在铁路供电系统中的应用阻力。

其次，提升维护系统适应性。铁路牵引变电所综合自动化系统在不同的环境下，经常会发生不同的故障和运行问题，这就要求它具有适应环境的能力。因此，在特定的条件下，必须加强对供电的控制，以防止因特殊情况而造成的牵引变电所运行受到的影响，保证牵引变电所的稳定供应，从而提高铁路牵引变电所的安全运行。采用自动控制技术，强化线路保护、监测，设计传感器，对线路进行实时监测，从而能够及时地发现线路存在的问题，并对线路进行检修，从而提高铁路牵引变电所的管理水平。

第三，构建安全防护系统。在铁路牵引变电所中，在自动操作管理中，有些负载点和供电分配不合理，输电距离越长，电能损耗越大，为充分发挥综合自动化系统功能，需对铁路牵引变电所的管理进行分区，其中以数据的收集为主。建立分析和加工、信息传输、信息处理、人机交互等系统。在电力调度自动化网络的实际工作中，各子系统都有自身作用，而信息采集和处理，不仅要完成对铁路牵引变电所的信息采集、分析和处理，而且要对铁路牵引变电所的主要工作进行详细的分析和处理。

五．结束语

综上所述，在铁路牵引变电所输配电管理中，自动化技术运用已十分广泛，利用自动化技术，可减少资金、人员投入，有效提升输电质量。所以，我们必须科学分析输配电及用电工程运行中的各类问题，加强技术研究，创新人才培养模式，提升设备研发力度，进而充分发挥自动化技术的优势，促进电力系统的安全、稳定运行。

参考文献：

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