電力自動(dòng)化在濱洲線自動(dòng)閉塞鐵路供電系統(tǒng)的應(yīng)用

孫國全

摘要：電力自動(dòng)化是當(dāng)前我國電力行業(yè)的前沿技術(shù)，隨著鐵路行車向著高速、大密度的迅速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)及用電設(shè)備保護(hù)、管理提出了更高要求，在鐵路電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控和管理已成為必然，鐵路電力自動(dòng)化是提高供電可靠性，保障行車安全的重要技術(shù)手段。不但要有安全可靠的供電質(zhì)量，還要求采用先進(jìn)可靠的生產(chǎn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的職能控制與集中管理。

關(guān)鍵詞：電力自動(dòng)化 自動(dòng)閉塞 鐵路供電 應(yīng)用

0 引言

從濱洲線的電力系統(tǒng)供電狀況看，齊齊哈爾至海拉爾段鐵路電力系統(tǒng)工作于電網(wǎng)末端，屬于電力系統(tǒng)發(fā)、輸、供三個(gè)環(huán)節(jié)中的供配電環(huán)節(jié)，但對(duì)俄羅斯貿(mào)易增加，其對(duì)供電可靠性的要求卻非常高，為保證行車的安全，要求鐵路信號(hào)燈必須安全、可靠地工作，而供電條件目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了行車安全供電的要求。一是齊海間400余公里行車線路沒有自動(dòng)閉塞供電方式，車站主電源采用貫通線路供電，且性能較低，一旦貫通線路停電，只好使用農(nóng)電或發(fā)電機(jī)臨時(shí)發(fā)電作為備用電源。二是電源可靠性差，特別是一些變配電所電源取自農(nóng)村電網(wǎng)，穩(wěn)定性不高，大部分變配電所只有一路受干線路。三是設(shè)備老化、陳舊，有的已超過大修周期維持運(yùn)行，故障頻發(fā)。四是管理手段落后，基本屬于盲管理狀態(tài)，常常是某個(gè)車站信號(hào)電源停電以后，不知道，直到對(duì)列車的行車安全構(gòu)成干擾威脅時(shí)才發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的監(jiān)視控制方法，已不能滿足行車安全的要求，采用先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)該段鐵路電力系統(tǒng)的自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。因此，濱洲線齊齊哈爾至海拉爾段自動(dòng)閉塞電力自動(dòng)化系統(tǒng)借鑒地方電力系統(tǒng)和鐵路自動(dòng)化成熟的經(jīng)驗(yàn)和模式，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合該段鐵路電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，以供電段為監(jiān)控和調(diào)度中心，以變電站/配電所、車站為基本監(jiān)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化。

1 采用的鐵路電力自動(dòng)化系統(tǒng)基本內(nèi)容

1.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 濱洲線齊齊哈爾至海拉爾段自動(dòng)閉塞電力設(shè)置齊齊哈爾、三間房、博克圖、牙克石、海拉爾6座35KV變電站，昂昂溪、富拉爾基、碾子山、扎蘭屯、巴林、免渡河、海拉爾東7座配電所及45個(gè)區(qū)間車站，電力自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括：調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，變電站/配電所自動(dòng)化系統(tǒng)，區(qū)間信號(hào)兩路電源監(jiān)控系統(tǒng)，以及自閉/貫通線路自動(dòng)化系統(tǒng)等幾個(gè)子系統(tǒng)，如圖1-1所示。

1.2 調(diào)度中心自動(dòng)化主站系統(tǒng) 調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)是整個(gè)該段鐵路電力自動(dòng)化監(jiān)控的核心，它的性能好壞，直接關(guān)系到整個(gè)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效果，在設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)該慎重考慮，為了減少維護(hù)費(fèi)用及方便將來系統(tǒng)的發(fā)展，在建設(shè)主站系統(tǒng)時(shí)還要注意遵循標(biāo)準(zhǔn)化，開放型的原則。由于鐵路電力網(wǎng)是在不同的地域環(huán)境和特定條件下發(fā)展起來的，各自有獨(dú)特的用戶基礎(chǔ)和不同的經(jīng)濟(jì)條件以及相差較大的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、規(guī)模、容量，因此建立調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不能套用一種特定模式，而應(yīng)根據(jù)不同的實(shí)際情況并結(jié)合不同。

1.3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是將微機(jī)監(jiān)控、車輛、保護(hù)、通信、防誤等功能通過通信網(wǎng)絡(luò)集成為一個(gè)整體的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，即可幾種組屏，也可分散而置，現(xiàn)代變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅完成變電站保護(hù)及自動(dòng)化監(jiān)控功能，而且是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是站內(nèi)數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至調(diào)度中心，將管理和調(diào)度功能上移，從而實(shí)現(xiàn)無人職守或少人職守，同時(shí)又與線路自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)密切關(guān)聯(lián)，因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從長遠(yuǎn)規(guī)劃，作為電力自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要內(nèi)容全盤考慮，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)休息功能和資源的合理配置。

主要功能：①系統(tǒng)層的主要功能有：主接線、電流顯示；系統(tǒng)周波、時(shí)鐘顯示；控制、操作功能；保護(hù)整定界面；棒圖、曲線等趨勢(shì)圖顯示；在線生成修改界面和數(shù)據(jù)庫；在線生成報(bào)表及打??；站內(nèi)事件順序紀(jì)錄，追憶；故障錄波顯示、音響；事故報(bào)警顯示、音響；接地查找；遠(yuǎn)方通信。②監(jiān)控層的主要功能有：交流電量的采集、處理（測(cè)量CT）；直流電量的采集、處理；電度脈沖量的采集、處理；開關(guān)量的采集、處理；開關(guān)、刀閘的控制。③保護(hù)層的主要功能有：常規(guī)保護(hù)功能；交流電量的采集、處理（保護(hù)CT）；開關(guān)量的采集、處理。④此外借助計(jì)算機(jī)智能化，還可以實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)通信與轉(zhuǎn)發(fā)；保護(hù)定值，用戶方式和應(yīng)用程序管理功能；操作票管理功能；模擬操作臺(tái)功能；操作安全“五防”功能；接地故障判斷查找功能等。

線路自動(dòng)化技術(shù)的核心是調(diào)度中心也就是控制中心（主站），一般由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成，提供人機(jī)界面，完成線路運(yùn)行監(jiān)控及故障管理功能，在我們實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，主要從調(diào)度集中控制中心與鐵路行車供電的特點(diǎn)考慮，優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)成，控制中心功能與調(diào)度主站控制后臺(tái)機(jī)功能合并及用一個(gè)平臺(tái)，由段調(diào)度中心電力自動(dòng)化完成線路自動(dòng)化控制中心的功能。

線路自動(dòng)化終端裝置主要包括安裝在車站箱變內(nèi)的信號(hào)電源監(jiān)控裝置及安裝在自閉與貫通線路分段開關(guān)的開關(guān)監(jiān)控終端（以下稱FTU—Feeder Terminal Unit），線路分段開關(guān)與車站的距離一般在幾百米以內(nèi)的范圍，為了優(yōu)化通道配置，F(xiàn)TU與信號(hào)電源監(jiān)控裝置通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接，F(xiàn)TU數(shù)據(jù)由信號(hào)電源監(jiān)控裝置轉(zhuǎn)發(fā)，這樣就形成了一個(gè)以信號(hào)兩路電源監(jiān)控裝置轉(zhuǎn)發(fā)為核心的車站自動(dòng)化終端系統(tǒng)。

信號(hào)供電電源監(jiān)控裝置的主要功能：①能夠獨(dú)立的對(duì)兩路電源的三相（單相）電壓、電流各開關(guān)位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并可根據(jù)需要擴(kuò)展監(jiān)測(cè)相序、相位。測(cè)量誤差不大于±5％。②能夠控制兩路高壓、低壓開關(guān)，線路的故障定位自動(dòng)或手動(dòng)隔離故障點(diǎn)，恢復(fù)非故障區(qū)段的供電，遠(yuǎn)動(dòng)操作不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。③能夠設(shè)置監(jiān)測(cè)量的限界值（可擴(kuò)展高級(jí)限界）具備越限報(bào)警功能，當(dāng)出現(xiàn)越限報(bào)警情況時(shí)，信號(hào)供電電源監(jiān)控裝置，能夠主動(dòng)地將故障情況上傳段調(diào)度中心。限界值應(yīng)保證在兩路工作電源失電的情況下不丟失。④具有故障錄波功能，裝置可以同時(shí)紀(jì)錄各種故障條件下兩路電源的各相電壓，電流波形供上級(jí)系統(tǒng)查詢，作為事故分析的依據(jù)。故障波形能夠反映系統(tǒng)從故障前穩(wěn)態(tài)、故障暫態(tài)、故障后穩(wěn)態(tài)各階段各相電壓和電流的變化特性。

2 實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化的幾點(diǎn)建議

鐵路電力系統(tǒng)即有著電力系統(tǒng)的一般屬性，又有其為鐵路行車供電的特殊性，在鐵路電力系統(tǒng)中實(shí)施電力自動(dòng)化必須充分考慮到這些特殊要求，隨著鐵路行車速度的不斷提高和列車開行高密度的增加，不僅要求行車信號(hào)具備高度的安全可靠性，同時(shí)也必然要求行車系統(tǒng)的管理向著信息化、智能化邁進(jìn)，這也同時(shí)為鐵路供電提出更高的要求，所以在實(shí)施鐵路電力自動(dòng)化時(shí)應(yīng)充分考慮到以下幾點(diǎn)：

2.1 充分吸收借鑒地方電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)。鐵路電力系統(tǒng)無論從時(shí)間上、從技術(shù)等級(jí)及管理手段都不及地方電力，而且地方電力系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的努力已基本實(shí)現(xiàn)了調(diào)度自動(dòng)化，現(xiàn)在正是上水平升級(jí)階段。在實(shí)施鐵路電力自動(dòng)化工程中，充分借鑒電力系統(tǒng)的先進(jìn)和成功的經(jīng)驗(yàn)，即可少走彎路，又可避免因技術(shù)更新?lián)Q代速度快而造成的投資浪費(fèi)。

2.2 充分考慮設(shè)計(jì)一體化電力自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)，避免出現(xiàn)多個(gè)“孤島自動(dòng)化系統(tǒng)”，鐵路的自動(dòng)化系統(tǒng)包括調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，信號(hào)兩路電源監(jiān)控和線路自動(dòng)化系統(tǒng)等多項(xiàng)內(nèi)容，在實(shí)施過程中，應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，如分別設(shè)計(jì)了獨(dú)立的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和信號(hào)電源監(jiān)控系統(tǒng)，造成硬件、通道和軟件資源重復(fù)設(shè)置，數(shù)據(jù)或信息共享困難，給系統(tǒng)以后的擴(kuò)展或升級(jí)帶來不便。

2.3 電力自動(dòng)化系統(tǒng)必須遵循開放性、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，以保證系統(tǒng)具有良好的開放性和擴(kuò)展能力，最大限度的保護(hù)用戶投資。