鐵路電力線路遠(yuǎn)動技術(shù)分析及應(yīng)用

張忠義

（中鐵電氣化鐵路運管公司，北京100036）

電力遠(yuǎn)動技術(shù)在我國鐵路上應(yīng)用，已有近20年歷史，近年來新建鐵路均設(shè)計了電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)。使用遠(yuǎn)動系統(tǒng)，可以使電力調(diào)度迅速直觀地了解各變電所的設(shè)備運行情況，可以縮短倒閘操作時間，提高檢修天窗利用率；可以實現(xiàn)變電所無人或少人值班。鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的實施，大大提高了鐵路供電的可靠性，減少了電力管理維護工作量，極大地推進了鐵路供電管理的現(xiàn)代化進程，發(fā)展前景十分廣闊，是鐵路系統(tǒng)向著高速化、安全化和自動化發(fā)展的必然趨勢。

1 電力線路自動化控制的實現(xiàn)方式

目前，電力線路自動化控制主要有三種實現(xiàn)方式：電壓-時間（V-T）方式、電流控制（I-T）方式和遠(yuǎn)方控制方式。

1.1 電壓-時間方式

電壓-時間方式也稱V-T方式，是利用配電所出線開關(guān)和線路重合器的時間配合，實現(xiàn)故障自動定位和隔離。線路上安裝自動重合器或帶有重合器控制器的開關(guān)，作為線路分段開關(guān)，一般以車站為分段點。電壓-時間方式能夠自動隔離故障點，縮小故障范圍，并能夠根據(jù)開關(guān)動作時間估計故障位置，為快速檢修提供依據(jù)，投資小見效快，但其本身不具有遠(yuǎn)動和實時監(jiān)控功能，故障分析和管理功能有限。

1.2 電流控制方式

電流控制方式也稱I-T方式，是由重合器或斷路器與線路分段器或帶有自動控制器的負(fù)荷開關(guān)配合，實現(xiàn)線路遠(yuǎn)動功能。分段器是一種有智能化的負(fù)荷開關(guān)，分段器控制器能夠記憶斷路器或重合器的分合次數(shù)，并進行計數(shù)，在達到預(yù)先整定的次數(shù)后自動分閘，并閉鎖于分閘狀態(tài)。電流控制方式系統(tǒng)構(gòu)成比V-T方式要簡單一些，分段器動作次數(shù)少，但出線開關(guān)仍然要進行三次重合操作。如果線路上有兩個以上分段器，它們之間動作電流整定配合比較復(fù)雜。

1.3 遠(yuǎn)方控制方式

遠(yuǎn)方控制方式，即遠(yuǎn)動方式，就是利用線路自動化遠(yuǎn)方終端（FTU）對分段開關(guān)進行實時監(jiān)控，并將故障檢測結(jié)果送至控制中心或主站，由控制中心判斷故障位置(故障定位)，人工遙控或者自動隔離故障線路，恢復(fù)非故障線段供電。

如圖1所示，線路分段開關(guān)處均安裝FTU進行實時監(jiān)控，與控制中心或主站通信完成SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition，即監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集)監(jiān)控和故障管理功能。一般以車站分段開關(guān)為監(jiān)控點。

圖1 遠(yuǎn)方控制方式

在線路上F點發(fā)生永久故障后，經(jīng)過“備投-重合過程”，甲所出線開關(guān)跳閘，該過程由FTU監(jiān)視，并將故障檢測結(jié)果送往車站。在此例中，S1、S2、S3處FTU檢測到故障電流。主站根據(jù)FTU上報的故障檢測結(jié)果，確定出故障點F，人工或自動下發(fā)遙控命令，將故障點兩側(cè)開關(guān)跳開，隔離故障區(qū)間，然后下發(fā)遙控命令依次將配電所出線開關(guān)、分段開關(guān)閉合，恢復(fù)非故障線段供電。

2 遠(yuǎn)動工作模式分析

鐵路電力線路供電運行方式如圖2所示：

圖2 線路供電運行方式

甲、乙兩個配電所分別供電，兩所之間由若干車站開關(guān)作為線路分段開關(guān)，正常情況下，甲所作為主供電源，乙所作為備用電源；自閉作為主供電源，貫通線為備用電源。

當(dāng)線路F點發(fā)生短路故障時，甲所自閉線出線開關(guān)迅速斷開，線路失電；乙所在監(jiān)測到線路失電后自動投切，如果故障消失，則線路恢復(fù)正常供電，如果故障沒有消失，乙所迅速跳閘，背投不成功；甲所經(jīng)過重合閘時間后，再次合閘，如果故障消失，則線路恢復(fù)正常供電，如果故障沒有消失，甲所再次跳閘，重合不成功，線路失電退出運行。這個過程稱為“備投－重合過程”。

此時，信號、通信設(shè)備由貫通線供電。這時應(yīng)及時排除故障，恢復(fù)自閉線正常供電，否則如果貫通線路再發(fā)生永遠(yuǎn)故障，將導(dǎo)致信號、通信設(shè)備供電中斷事故。有些情況下，鐵路沿線沒有自閉線，只有貫通線，當(dāng)貫通線發(fā)生永遠(yuǎn)故障后，會立即導(dǎo)致供電中斷。另外，鐵路電力系統(tǒng)還經(jīng)常使用“重合－備投”方式，工作過程與“備投－重合”類似。

遠(yuǎn)動系統(tǒng)主要功能包括：

（1）車站開關(guān)的日常運動監(jiān)控。車站開關(guān)的日常運動監(jiān)控，即通常所說的遙信、遙測、遙控“三遙”等遠(yuǎn)動功能。通過遠(yuǎn)方遙控，可以做到線路的分段停送電，當(dāng)進行線路維護和開關(guān)檢修時，可以縮小正常檢修造成的停電范圍，提高供電可靠性。

（2）故障管理功能。由于區(qū)間線路一般達數(shù)十km，而且多在荒郊野外，所以人工查找故障點非常困難。實現(xiàn)線路電力遠(yuǎn)動后，就可以迅速確定故障類型（相間短路故障還是單相接點故障）和故障位置（精度為兩個分段開關(guān)的距離），立即安排技術(shù)人員進行搶修；而且可以實施遠(yuǎn)程控制隔離故障線段，恢復(fù)非故障線路供電，縮小停電范圍。實現(xiàn)線路故障的自動處理，可以大大縮小故障停電范圍，縮短了線路故障查找、維修和恢復(fù)供電的時間，提高了供電可靠行，這是實現(xiàn)線路自動化的主要意義所在。

3 鐵路電力遠(yuǎn)動工作系統(tǒng)應(yīng)用案例分析

在神朔電氣化新增二線的施工中，曾出現(xiàn)過一個電調(diào)臺在一個天窗內(nèi)辦理12張工作票，一個供電臂有5～6個作業(yè)組同時作業(yè)的情況，停送電完全由電力調(diào)度一人控制，不容出現(xiàn)任何差錯，調(diào)度員安全壓力可想而知。如果不采用遠(yuǎn)動系統(tǒng)，電力調(diào)度直接下令給變電所值班人員進行停送電操作，由于變電所值班人員并不掌握供電臂上作業(yè)組作業(yè)情況，變電所值班人員對命令內(nèi)容是否正確根本無從判斷，增加變電所操作這一環(huán)節(jié)，反會增加犯錯的機率，并不能起到增加安全系數(shù)的作用。

先從電力調(diào)度的作業(yè)流程來分析：作業(yè)前一日工區(qū)申報作業(yè)計劃(內(nèi)容包括停電范圍、作業(yè)地點)——電力調(diào)度審核工作票——作業(yè)時電力調(diào)度給變電所發(fā)令停電(或遠(yuǎn)動操作停電)——工區(qū)作業(yè)完畢消令——電力調(diào)度發(fā)令送電(或遠(yuǎn)動操作送電)。

此過程中存在三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：要進行遠(yuǎn)動操作的開關(guān)與計劃中要求停電開關(guān)是否一致；電力調(diào)度下令時，作業(yè)命令中作業(yè)組要求的停電開關(guān)是否確已停電；作業(yè)完成后進行送電時，此開關(guān)所涉及的供電臂上的所有工作是否已全部完成。

將以上三個環(huán)節(jié)交由遠(yuǎn)動系統(tǒng)控制，將大大減少因電力調(diào)度或變電所值班員人為失誤造成的誤停送電。方法如下：

（1）建立一個停電作業(yè)數(shù)據(jù)庫，包含工作票號、工區(qū)名稱、作業(yè)地點、計劃停電的開關(guān)號、開關(guān)狀態(tài)、作業(yè)開始及完成時間等項目。在輸入后，遠(yuǎn)動系統(tǒng)自動核查作業(yè)地點與停電開關(guān)是否相符。

（2）倒閘操作時，遠(yuǎn)動系統(tǒng)自動核查開關(guān)號是否在計劃數(shù)據(jù)庫內(nèi)，是則執(zhí)行，否則警告出錯。

（3）作業(yè)命令發(fā)出前，執(zhí)行校驗開關(guān)狀態(tài)，逐一核查開關(guān)遙信狀態(tài)是否與要求的一致，全部正確則通過，否則發(fā)出警告并要求確認(rèn)。

（4）作業(yè)完成消令后，調(diào)度員在對話框內(nèi)填入作業(yè)完成時間，存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

（5）開關(guān)送電時，遠(yuǎn)動系統(tǒng)自動查找對應(yīng)的作業(yè)是否完成，是則執(zhí)行送電，否則發(fā)出警告并要求確認(rèn)。

4 結(jié)束語

目前，電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)已應(yīng)用于多條鐵路線上，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。如果我們進一步深入考慮現(xiàn)場應(yīng)用的實際情況，在遠(yuǎn)動系統(tǒng)中依次改善設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量，提高現(xiàn)有電力系統(tǒng)的自動化水平，就能實現(xiàn)電力系統(tǒng)及線路的自動監(jiān)視和控制。有故障時，能夠自動檢測故障和自動確定故障位置，通過線路分段實現(xiàn)故障線段自動隔離；非故障線段快速恢復(fù)供電，縮小停電范圍，減少停電時間，提高供電可靠性，以滿足列車安全、可靠、高效運行的需要。

[1]錢清泉.電氣化鐵道遠(yuǎn)動技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[2]盛壽鱗，尹更生.電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動原理及應(yīng)用[M].北京：水利電力出版社，2004.