淺析鐵路10kV配電所綜合自動化系統(tǒng)

陳春虹

（南昌鐵路局廈門供電段）

淺析鐵路10kV配電所綜合自動化系統(tǒng)

陳春虹

（南昌鐵路局廈門供電段）

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電器和電子設備的使用數(shù)量迅速增多，電磁環(huán)境也因此變得更加復雜。在電力變配電所中，綜合自動化系統(tǒng)的應用對鐵路的安全起到了非常關鍵的作用。本文針對鐵路10kV變配電所綜合自動化系統(tǒng)的結構、特點、功能以及存在的問題和解決措施進行探討。

鐵路10kV變配電所；綜合自動化系統(tǒng)；電磁干擾

現(xiàn)在許多新建的鐵路10kV變配電所都已經(jīng)開始使用保護測控裝置和后臺監(jiān)控系統(tǒng)。隨著以太網(wǎng)技術的廣泛使用，鐵路10kV變配電所綜合自動化系統(tǒng)的功能也有所提高。新建的鐵路項目跟以往的鐵路相比，從各方面都得到了顯著提高，而且對綜合自動化系統(tǒng)的可靠性也進行了提升，鐵路10kV變配電所采用綜合自動化系統(tǒng)進行測控和監(jiān)控，達到了無人值守的目的[1]。在綜合自動化系統(tǒng)中，電磁的干擾對系統(tǒng)具有較大的影響，需要采取有效措施提高系統(tǒng)抗電磁干擾的能力。

1　變配電所綜合自動化系統(tǒng)的結構

鐵路10kV變配電所綜合自動化系統(tǒng)的結構是由保護測控裝置和后臺監(jiān)控系統(tǒng)組成，綜合自動化系統(tǒng)的結構可以根據(jù)其特點的不同分成不同的系統(tǒng)結構，目前最常見的系統(tǒng)結構是現(xiàn)場總線系統(tǒng)結構和以太網(wǎng)系統(tǒng)結構。

1.1綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)結構

通過間隔層設備、后臺工控機、通信管理機可以組成現(xiàn)場總線系統(tǒng)，如果在只需要單后臺機的情況下，可以不使用通信管理機。后臺工控機和和間隔層設備具有總線型的物理連接。間隔層設備可以使用屏蔽雙絞線進行通信連接，也可以使用光纖來進行?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)結構在造價上具有很明顯的優(yōu)勢，但是也存在缺陷。如果變電站內(nèi)部的通訊接點過多，便會影響系統(tǒng)的速率。如果系統(tǒng)結構中的任何一個測控單元出現(xiàn)問題，那么系統(tǒng)的運行也將可能因此受到影響[2]。所以這種系統(tǒng)在使用中不具備一致的標準，可能會導致不同廠家生產(chǎn)的設備無法組成到同一個系統(tǒng)當中，即使能夠組成，系統(tǒng)的運行功能也難以達到規(guī)定的要求。現(xiàn)場總線系統(tǒng)一般在開關數(shù)量不多、不需要進行遠程監(jiān)控的鐵路變配電所中才能夠進行使用。

1.2綜合自動化系統(tǒng)的以太網(wǎng)系統(tǒng)結構

以太網(wǎng)系統(tǒng)結構是由通信管理機、后臺工控機、間隔層設備以及以太網(wǎng)交換機組成的。后臺工控機和和間隔層設備具有環(huán)型的物理連接。間隔層設備可以使用屏蔽雙絞線進行通信連接，也可以使用光纖來進行。以太網(wǎng)系統(tǒng)結構相對于現(xiàn)場總線系統(tǒng)結構更加具有優(yōu)勢，它能彌補現(xiàn)場總線系統(tǒng)結構的不足，并能夠?qū)崿F(xiàn)變配電所的系統(tǒng)通信的靈活、可靠。將不同廠家生產(chǎn)的設備進行區(qū)分，防止因為設備的不同而導致系統(tǒng)運行中出現(xiàn)故障。以太網(wǎng)系統(tǒng)能夠自動隔離不同廠家的裝置，從而使鐵路10kV變配電所綜合自動化系統(tǒng)更加具有可靠性。以太網(wǎng)系統(tǒng)結構目前已經(jīng)被鐵路變配點所大量使用，但這種系統(tǒng)結構相對于現(xiàn)場總線系統(tǒng)結構其造價要高出許多。以太網(wǎng)系統(tǒng)結構的使用比較適合于開關數(shù)量多、需要進行遠程監(jiān)控的鐵路變配電所。

2　綜合自動化系統(tǒng)重要組件的特點及功能

2.1系統(tǒng)保護測控裝置的特點及功能

2.1.1保護測控裝置的特點

保護測控裝置的特點很多，包括控制、保護、通信、監(jiān)視、測量等，保護測控裝置可以進行許多自動化功能。保護測控裝置所使用的硬件平臺具有非常高的性能，由于它的結構是由數(shù)字信號處理器與32位微處理器而組成的，所以在實際工作中的處理能力也非常強，而且還具備了很高的抗靜電能力、可靠性和抗干擾能力。保護測控裝置的安裝既可以在開關柜上，也可以在組屏上進行。保護測控裝置的軟件平臺是使用C語言進行編程的，具有較高的可靠性，而且在進行升級維護時也比較簡便。通過模塊化的程序設計可以使保護測控裝置的保護功能更加完善，并且針對不同的用戶還能采取不同類型的方式。保護測控裝置能夠進行自我診斷和調(diào)節(jié)，不需要進行現(xiàn)場維護。

2.1.2保護測控裝置的功能

保護測控裝置的主要功能包括自動功能、保護功能、測量功能等。目前使用較多的保護測控裝置一般功能都比較完善，包括對低電壓、過負荷等的保護。在鐵路10kV變配電所中所使用的保護測控裝置必須具備完善的保護功能，同時還必須有備自投的功能。在鐵路變配電所中，保護測控裝置能夠?qū)Πl(fā)生故障的線路進行監(jiān)測，并能進行自動投入，關閉閘門。如果線路發(fā)生故障后能夠進行自動跳閘，使線路失去電壓，減小因故障所帶來的損失。保護測控裝置能夠在最快的時間內(nèi)對發(fā)生故障的線路進行定位和檢測，并能夠及時對未發(fā)生故障的區(qū)域恢復供電[3]。

2.2系統(tǒng)后臺監(jiān)控系統(tǒng)的特點及功能

2.2.1后臺監(jiān)控系統(tǒng)的特點

后臺監(jiān)控系統(tǒng)的硬件平臺是工控機，并通過Windows來進行操作。后臺監(jiān)控系統(tǒng)的平臺是通過集成化進行保護的，其監(jiān)控系統(tǒng)平臺的能力非常強大和靈活，對間隔層的所有智能化設備都能夠進行控制。

2.2.2后臺監(jiān)控系統(tǒng)的功能

后臺監(jiān)控系統(tǒng)的功能包括打印功能、防誤操作、歷史查詢等。后臺監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ζ渌芾淼乃性O備進行控制，并能使設備之間進行數(shù)據(jù)交換，它能夠?qū)λ惺录M行詳細記錄，并能將電力系統(tǒng)的所有不同圖形顯示出來，然后對圖形進行相應的編輯。在線路故障時，能夠?qū)收暇€路進行檢測和定位，防止因故障帶來影響。任何人進行操作之后都能將操作情況記錄下來，方便查詢。在使用打印功能使，會自動根據(jù)打印的內(nèi)容使用不同的打印方法，并能夠?qū)ν瓿傻乃星闆r進行查詢。

3　綜合自動化系統(tǒng)的電磁干擾和解決措施

3.1綜合自動化系統(tǒng)的電磁干擾

綜合自動化系統(tǒng)的電磁干擾按照不同的方式可以分為不同的類型。干擾源和被干擾設備之間會存在著一定的阻抗，通過它們之間的阻抗來進行傳播的電磁干擾為傳導干擾。通過電磁波進行傳播的是輻射干擾，而輻射干擾的形成也可能是傳導干擾的形成。另外電磁干擾還有差模干擾以及共模干擾，這些電磁干擾都能對自動化系統(tǒng)造成影響[4]。

3.1.1電源干擾

在綜合自動化系統(tǒng)中，電源的作用不可忽視，而在電源中也存在著一些電磁干擾，主要是電源相線和中線之間存在的差模干擾，電源中線和大地之間的共模干擾。

3.1.2外部干擾

外部干擾主要有短路故障、高壓開關操作、高頻載波等。

3.1.3內(nèi)部干擾

內(nèi)部干擾是指綜合自動化系統(tǒng)的元件或者結構等造成的電磁場干擾，這些干擾主要來源于地阻抗耦合以及漏電等多重因素。

3.2解決電磁干擾的措施

電磁干擾對綜合自動化系統(tǒng)具有一定的影響，對電磁干擾需要采取有效的措施，目前使用比較多的防電磁干擾的方法主要有接地、隔離和屏蔽等。

3.2.1接地

接地的作用主要是為了減小地磁噪聲并能夠防止電磁干擾，從而達到保護人員安全的目的。電子設備中的金屬必須接地，這樣能夠起到防止電磁干擾的作用，接地還能保護電器設備的安全，并能夠防止遭到雷電襲擊后電源發(fā)生故障，能夠提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3.2.2隔離

通過隔離的方式來防止電磁干擾，主要是對斷路器進行控制，由于斷路器的環(huán)境是強電回路，容易使連接自動化系統(tǒng)后出現(xiàn)電磁干擾的情況，所以在開關處設置繼電器進行隔離能夠防止電磁干擾。使用隔離的方式時要主要電纜之間的距離，以免出現(xiàn)感應耦合的情況。電纜的信號根據(jù)強弱的不同進行區(qū)分，使用不同的電纜，并將平行布設的長度減少，防止電磁干擾[5]。

3.2.3屏蔽

采用屏蔽的方式來防止電磁干擾，實際上就是通過提高綜合化自動系統(tǒng)以及電子設備的電磁兼容性來達到防止電磁防干擾的目的。這種方式能夠?qū)λ械母蓴_都起到抑制的作用，并能使電子設備發(fā)生輻射電磁干擾的幾率減小，還能使外部輻射電磁的作用減少，避免電子設備受到影響。屏蔽的方式主要有對磁場的屏蔽、對電場的屏蔽以及電磁場屏蔽。

4　結束語

鐵路10kV變配電所綜合自動化系統(tǒng)的結構有現(xiàn)場總線系統(tǒng)結構和以太網(wǎng)系統(tǒng)結構兩種，以太網(wǎng)系統(tǒng)結果在使用上比現(xiàn)場總線系統(tǒng)結構效果更好，但是造價較高，根據(jù)鐵路變配電所的具體情況可以選擇合適的系統(tǒng)結構。保護測控裝置和后臺監(jiān)控系統(tǒng)的功能都非常多，并具有其自身的重要特點，在綜合自動化系統(tǒng)中起著非常重要的作用。電磁干擾對綜合自動化系統(tǒng)具有一定的影響，根據(jù)電磁干擾的不同情況必須采取有效的解決措施，本文介紹的接地、隔離和屏蔽都是目前比較常見的防電磁干擾措施，在這方面還需要進一步進行研究。

[1]屠建鑫.工廠變配電所綜合自動化系統(tǒng)[J].科技與企業(yè)，2014，16（20）：136.

[2]楊曉玲.鐵路變配電所綜合自動化系統(tǒng)電磁兼容分析[J].電子測試，2013，30（22）：136～137.

[3]雷風元.淺談鐵路配電所綜合自動化技術[J].無線互聯(lián)科技，2014，25（3）：118～119.

[4]張剛毅.鄭西客運專線變配電所綜合自動化系統(tǒng)研究[J].價值工程，2011，30（10）：22.

[5]王麗秋，王蕾.鐵路供電自動化設備市場分析與預測[J].中國鐵路，2012，36（5）：55～56.

TM76

A

1673-0038（2015）26-0260-02

2015-6-6

陳春虹（1980-），工程師，本科，主要從事鐵路電力配電所運行維護管理工作。