試析鐵路客運(yùn)專線供電自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

摘要：文章對現(xiàn)有的鐵路供電方式和模式進(jìn)行了分析，并運(yùn)用全新的計(jì)算機(jī)控制與通信技術(shù)對客運(yùn)專線提出了供電系統(tǒng)自動化的體系結(jié)構(gòu)，以此提高鐵路供電的可靠性，減少因處理故障而浪費(fèi)的時間，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)減員增效的目的。

關(guān)鍵詞：鐵路客運(yùn)專線；供電自動化系統(tǒng)；鐵路供電方式；計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；通信技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U223 文章編號：1009-2374（2015）16-0106-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.051

武廣和鄭西客運(yùn)專線在我國已經(jīng)建成，在此建成的基礎(chǔ)上，我國的客運(yùn)專線建設(shè)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到高速發(fā)展的階段，因?yàn)榭瓦\(yùn)專線的運(yùn)行方式是高速、高密度型的，所以運(yùn)用電力牽引的方式進(jìn)行驅(qū)動是最好的方式。隨著我國科技的不斷進(jìn)步，電氣化鐵路技術(shù)得到了有效的提高，因此，鐵路供電系統(tǒng)的自動化程度也隨之得到提高，鐵路供電系統(tǒng)自動化不僅能夠有效提高其運(yùn)行的可靠性，還能促進(jìn)“減員增效”的積極作用。技術(shù)不斷的更新，也使得供電系統(tǒng)自動化的設(shè)備和技術(shù)也不斷的更新，導(dǎo)致了鐵路供電系統(tǒng)自動化的復(fù)雜性也越來越來高，使得鐵路供電系統(tǒng)自動化在運(yùn)輸生產(chǎn)時的安全性和可靠性受到嚴(yán)重的影響，并且還越發(fā)突出。

1 供電系統(tǒng)的組成構(gòu)造

隨著鐵路信息化的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)的不斷更新，對新一代的鐵路供電自動化系統(tǒng)的研制已經(jīng)成為了必然的趨勢。鐵路供電自動化系統(tǒng)以電力的安全性和可靠性為基礎(chǔ)，其中所包含的技術(shù)有自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)、軟件技術(shù)等，通過這些技術(shù)來把電力調(diào)度系統(tǒng)（SCADA）信息、MIS管理信息、安全監(jiān)控信息、一次設(shè)備在線監(jiān)測信息和所涉及的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，使得信息的管理和共享能夠得到統(tǒng)一。通信協(xié)議所采用的體系是IEC新標(biāo)準(zhǔn)體系，是通過以IEC61850/61970/61968為主體。

鐵路供電自動化系統(tǒng)中，主要包含的系統(tǒng)有電力調(diào)度系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)、變電所綜合自動化系統(tǒng)、一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)以及試驗(yàn)車和監(jiān)測車等。鐵路供電自動化的系統(tǒng)很龐大，并且復(fù)雜，而鐵路通過運(yùn)、機(jī)、工、電、輛等專業(yè)進(jìn)行各類的分工運(yùn)作，在運(yùn)作的過程中需要上下層以及平行層之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，運(yùn)作起來還是有一定的困難，目前我國還沒有一個對此運(yùn)作完全穩(wěn)定并且可靠的一種調(diào)度模式。為了能夠進(jìn)一步地完善調(diào)度，必須對其進(jìn)行深度的研究，使其在夠滿足現(xiàn)有的管理制度和工作方式下，不僅能對鐵路運(yùn)輸各個部門的需求進(jìn)行滿足，而且又能對資源進(jìn)行共享，以此來提高鐵路在運(yùn)輸時的可靠性、實(shí)效性以及安全性，充分保障運(yùn)行的正常。

2 供電系統(tǒng)的可靠性

鐵路自動化供電系統(tǒng)在使用中會受到許多因素的干擾，例如設(shè)備的質(zhì)量、運(yùn)行時的管理、自然環(huán)境以及其他因素等，更重要的是通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，它在其中起著關(guān)鍵的作用。在對可靠性進(jìn)行研究時，不僅要對設(shè)備中的可靠數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，而且還要根據(jù)數(shù)據(jù)來對可靠性的指標(biāo)和薄弱性進(jìn)行分析，通過分析來對此采取相應(yīng)的措施和解決的措施。

鐵路供電自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通常分為子系統(tǒng)與電力調(diào)度之間產(chǎn)生的控制流和MIS之間產(chǎn)生的信息流?？刂屏鲗﹁F路自動化系統(tǒng)的運(yùn)行起著直接的作用，并且需要進(jìn)行實(shí)時傳輸；信息流由于數(shù)據(jù)信息量很大，所以要求的實(shí)時性并不高?？刂屏骱托畔⒘鞯木W(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行分開傳輸，這樣可以方便控制流的傳輸，并且減少系統(tǒng)的停機(jī)時間，使得系統(tǒng)的可靠性能夠得到充分的提升。

鐵路供電自動化系統(tǒng)運(yùn)用的是IEC61850的無縫通信協(xié)議，其中有很多的公共設(shè)備與組件。設(shè)備中具有自我描述功能，它能使得數(shù)據(jù)管理的費(fèi)用減少、數(shù)據(jù)的維護(hù)得到簡化以減少系統(tǒng)的停機(jī)時間，從而使得系統(tǒng)的可靠性能夠得到提高。最新的系統(tǒng)協(xié)議能夠使得信息技術(shù)和自動化設(shè)計(jì)中的設(shè)備數(shù)據(jù)集成能夠得到顯著的提高，使得供電自動化系統(tǒng)能夠得到有效的利用。

3 引入專家系統(tǒng)

由于工業(yè)的發(fā)展速度很快，必須記得對供電自動化系統(tǒng)進(jìn)行及時的更新，以此來跟進(jìn)當(dāng)代人們的發(fā)展腳步。專家系統(tǒng)能夠有效促進(jìn)供電自動化系統(tǒng)的發(fā)展，因此，需要把專家系統(tǒng)引入到供電自動化系統(tǒng)當(dāng)中，因?yàn)檎{(diào)度的過程也是決策過程。在諸多的運(yùn)行條件和約束條件中，調(diào)度員需要對多方面的因素進(jìn)行考慮，尤其是在異常的情況下。專家系統(tǒng)能夠?qū)⒏鞣N知識和經(jīng)驗(yàn)加入到本身的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，并且根據(jù)外來因素對人腦進(jìn)行模擬思維的方式，對其進(jìn)行邏輯的推理與判斷，以此來為供電自動化系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的預(yù)案和規(guī)章制度。專家系統(tǒng)在智能化程度方面主要側(cè)重的是保護(hù)個體，智能系統(tǒng)的單一會很難解決問題所帶來的復(fù)雜性。運(yùn)用新技術(shù)對子系統(tǒng)原始的信息進(jìn)行加深與鞏固，例如運(yùn)用專家知識、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。其中系統(tǒng)中的研制包含許多種系統(tǒng)，例如用于MIS輔助決策系統(tǒng)、故障搶修預(yù)案、保護(hù)動作的行為評價系統(tǒng)、接觸網(wǎng)檢修管理系統(tǒng)、供電事故遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)等，進(jìn)而使得高速客運(yùn)專線的供電系統(tǒng)能夠充分滿足需求。

4 系統(tǒng)問題與維護(hù)

提高鐵路供電自動化的水平能夠有效地對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、安裝和維護(hù)做出全新的要求。因此，變電所應(yīng)考慮派專員進(jìn)行值守，客運(yùn)專線的維修管理中心應(yīng)當(dāng)設(shè)置在離客運(yùn)專線最近的地方，最好是客運(yùn)專線的中心位置，這樣能夠方便對客運(yùn)專線的搶修。但是，通信在自動化系統(tǒng)的位置過于特殊，因此，解決這一問題能夠使得供電自動化系統(tǒng)順利的運(yùn)營，在解決時應(yīng)充分與相關(guān)的部門進(jìn)行有效的溝通，并且在施工和安裝應(yīng)用自動化系統(tǒng)能夠降低預(yù)算和工期所消耗的時間。在維護(hù)上可以調(diào)整或者取消一些傳統(tǒng)的檢修，負(fù)責(zé)維護(hù)的工作人員也可以相應(yīng)減少，以此來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和事故搶修預(yù)案系統(tǒng)的實(shí)施。

5 結(jié)語

客運(yùn)專線供電自動化系統(tǒng)的特點(diǎn)是針對客運(yùn)專線來進(jìn)行的，通過目前的供電自動化系統(tǒng)來研制出新型的供電自動化系統(tǒng)，應(yīng)用新型技術(shù)來對新型的供電自動化系統(tǒng)進(jìn)行一體化的管控。各個不同的子系統(tǒng)都給出可靠性的指標(biāo)來進(jìn)行要求，各個網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)也要進(jìn)行要求。為了能夠提升運(yùn)行時的質(zhì)量，要充分利用實(shí)時信息來對專家系統(tǒng)進(jìn)行研究，研究出問題并給予解決，使得客運(yùn)專線的要求能夠進(jìn)一步得到滿足。同時，供電自動化系統(tǒng)中的運(yùn)行、管理、設(shè)計(jì)以及施工都要制定好嚴(yán)格的要求，確保系統(tǒng)能夠安全、有效、可靠地運(yùn)行。

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作者簡介：張亮（1981-），男，河北臨西人，中國鐵建電氣化局集團(tuán)北方工程有限公司工程師，研究方向：電氣工程及自動化（鐵路）。

（責(zé)任編輯：陳 倩）