鐵路電力遠(yuǎn)動控制技術(shù)淺析

彭為民

摘 要 隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，鐵路作為我國重要的交通設(shè)施為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)了巨大力量。當(dāng)前，鐵路電力系統(tǒng)的質(zhì)量嚴(yán)重影響著鐵路運(yùn)行的安全性和可靠性，遠(yuǎn)動控制技術(shù)逐漸引起社會的關(guān)注，本文就遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)的抗干擾性能進(jìn)行簡要分析。

關(guān)鍵詞 鐵路電力；遠(yuǎn)動控制；分析

中圖分類號 U22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）163-0201-02

當(dāng)前，鐵路電力的遠(yuǎn)動技術(shù)已經(jīng)在我國的交通行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，一方面切實(shí)有效的提高了鐵路電力的管理水平，另一方面也真正保障了鐵路供電系統(tǒng)的可靠性，在降低了運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上取得了一定程度的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，在鐵路電力中應(yīng)用遠(yuǎn)動控制技術(shù)有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，下面將以鐵路電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)等資料為基礎(chǔ)，對遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)的抗干擾性進(jìn)行深入的探討。

1 關(guān)于鐵路電力遠(yuǎn)動技術(shù)的概述

由于我國信息技術(shù)的飛速發(fā)展和鐵路技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對于鐵路電力系統(tǒng)的安全可靠性要求越來越高，單純的電力資源已經(jīng)無法滿足鐵路的高效運(yùn)行，要用先進(jìn)的電力設(shè)備和技術(shù)要保證。

1.1 鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

通過調(diào)查分析，我國鐵路電力系統(tǒng)主要由控制主站、遠(yuǎn)動終端和通信通道三者構(gòu)成，遠(yuǎn)動終端的控制最為嚴(yán)格。遠(yuǎn)動控制主站主要是控制及操作中心，通信通道是保證遠(yuǎn)動信號可以及時傳輸?shù)闹匾A(chǔ)。鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)主要采取分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以便于對設(shè)備進(jìn)行更為全面的管理。利用鐵路遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)，可以對鐵路運(yùn)行過程中的配電所、配電線路及信號電源燈等電氣設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)管，從而能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并穩(wěn)妥解決，大大降低鐵路運(yùn)行過程中的危險性，保障鐵路供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和工作人員的人身安全。

電力遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)的應(yīng)用方面比較特殊，所以和一般的電力系統(tǒng)的功能存在一定的差異性，主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1）電力等級較低且變配電設(shè)施簡單。鐵路在運(yùn)行過程中的遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)是以最終用戶為基礎(chǔ)來承擔(dān)起鐵路的供電系統(tǒng)，所以在我國鐵路的電力系統(tǒng)中，變配電設(shè)施的電壓一般設(shè)置為10kV或35kV。在適用范圍方面，由于鐵路電力系統(tǒng)對電力功能的要求較低，所以適用范圍和一般的電力系統(tǒng)無異，但是在此基礎(chǔ)上，鐵路電力系統(tǒng)變配電設(shè)置需要多采用比較統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和功能標(biāo)準(zhǔn)。

2）接線方式具有單一性。鐵路電力控制系統(tǒng)的接線方式一般是以工作人員預(yù)先設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行接線，形式為單一的輻射網(wǎng)。鐵路變配電的設(shè)施也一般以均勻分布的方式被安排在鐵路沿線，形成變電所與變電所互相連接的供電網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前我國最為常見的接線方式主要有自閉線和貫通線2種。

3）對系統(tǒng)供電的可靠性較為重視。就我國鐵路電力遠(yuǎn)動控制技術(shù)的現(xiàn)狀而言，控制系統(tǒng)的電壓等級偏低且線路較為簡單，但是，由于對鐵路供電系統(tǒng)的質(zhì)量要求較為嚴(yán)格，所以對于遠(yuǎn)動技術(shù)系統(tǒng)的供電可靠性也具有較為嚴(yán)格的要求，主要表現(xiàn)為對供電中斷時間的要求極為短暫，在150ms以內(nèi)才可以確保鐵路供電系統(tǒng)的可靠性。

1.2 鐵路電力遠(yuǎn)動控制技術(shù)的弊端

遠(yuǎn)動控制技術(shù)的安全性和穩(wěn)定性主要受到內(nèi)部和外部2種方式的影響。遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)在采取交流電源供電和直流電源供電時都容易對設(shè)備產(chǎn)生干擾，對設(shè)備的運(yùn)行造成運(yùn)行。如在輸入模擬量的過程中受到干擾可能會引起數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)出現(xiàn)差錯從而對遠(yuǎn)動的終端設(shè)備造成損害；如果開關(guān)量輸入和輸出通道出現(xiàn)問題，會引起遠(yuǎn)動調(diào)試終端數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤判斷；如果遠(yuǎn)動終端CPU零部件發(fā)生了損壞，則會嚴(yán)重阻礙遠(yuǎn)動終端程序的繼續(xù)運(yùn)行，后果十分嚴(yán)重。前面講到遠(yuǎn)動終端是整個系統(tǒng)的核心，其運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系著鐵路供電系統(tǒng)的可靠性。關(guān)于外部干擾因素，主要有雷電干擾、電網(wǎng)干擾等，雷電干擾主要是指噪音污染和電磁干擾，并且常常伴隨著整個過程對于電路設(shè)備會造成一定程度的傷害；電網(wǎng)干擾主要表現(xiàn)在電力遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)的供電電壓發(fā)生變化，配電線路的阻抗和線路的負(fù)載量也會因此發(fā)生一些變化，導(dǎo)致過電電壓和高頻振蕩等影響因素；自然現(xiàn)象最為常見，以大氣層噪音、雷電和電磁輻射為主，時間一長也會對設(shè)備造成輕微影響。

2 抗干擾有效措施

盡管鐵路電力的遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)在我國得到了大范圍的應(yīng)用，但是其抗干擾能力依然有著很大的發(fā)展空間，通過對其干擾因素的研究，歸納總結(jié)出以下幾點(diǎn)抗干擾措施。

2.1 采取屏蔽措施

在遭遇某些電磁影響一類的干擾因素是有效的屏蔽器是最好的選擇。在遠(yuǎn)動技術(shù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，具有專門屏蔽層的互感器是電力設(shè)備的最佳選擇，主要是為了避免高頻干擾因素對遠(yuǎn)動終端的內(nèi)部設(shè)備造成損害。

2.2 接地設(shè)計(jì)

該種方式主要是為了防止外部干擾因素的雷電影響，合適的接地系統(tǒng)可以保障設(shè)備的安全運(yùn)行。在這里需要注意的是：不要刻意增加或減少接地扁鐵及接地極的數(shù)量，以免適得其反造成設(shè)備的潛在隱患。在電氣設(shè)備的接地處可以采取增加網(wǎng)絡(luò)互接線的方式來降瞬變電位差，在增大對二次設(shè)備電磁兼容度的同時減少對遠(yuǎn)動終端內(nèi)部設(shè)備的影響。二次系統(tǒng)的接地由安全接地和工作接地構(gòu)成，前者以工作人員的人身安全為中心通過提高電力設(shè)備的絕緣度來降低觸電風(fēng)險，主要措施為將電氣設(shè)備的外殼接地，而導(dǎo)電性能較強(qiáng)且牢固度高的接地網(wǎng)可以應(yīng)用于一次設(shè)備，一般不會對人身和設(shè)備造成損傷。后者工作接地主要考慮到電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，盡量避免地環(huán)流干擾。在這里需要注意的是，高低壓柜的材料一般是采用具有一定屏蔽能力的鍍鋅薄鋼板，所以高低柜都可以安全接地，一方面，可以減小電源線同機(jī)殼之間的電容容量，在一定程度上增加設(shè)備的抗共模能力，另一方面，對于電力遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)的監(jiān)測能力提供幫助。

2.3 完善濾波器

濾波器要打破之前傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，采用低通濾波去高次諧波的方式。將兩端對稱輸入的方式同離散采集方式相結(jié)合，輔以適應(yīng)性最強(qiáng)的數(shù)字濾波技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)抑制共模干擾的目標(biāo)，更好的提高電力系統(tǒng)的安全性。主要建議措施如下：一是關(guān)于數(shù)據(jù)采集的改善。在信息量采集過程中可以先去除變送器屏柜，將專門的變送器拆分成部分零部件分別裝在RTU內(nèi)，通過該種措施來縮減信息采集的步驟，從而減少變送器部分輸出的電流路線的長度，提高數(shù)據(jù)采集的效率。二是在印刷電路板設(shè)計(jì)的時候盡可能將數(shù)字電路板和模擬的電路地分開，各個環(huán)節(jié)都保證安全性。三是保持適當(dāng)?shù)慕徊罹嚯x。在電力遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)的終端和通信站之間具有很多通信電纜，在這里建議對此類電纜實(shí)施加穿鋼管的處理，在電纜與電纜之間通過鋼管進(jìn)行連接，當(dāng)通信電纜要通過其他電纜去傳遞電流時要盡可能的避免電纜之間的纏繞，以免出現(xiàn)信息出錯的情況。四是一旦出現(xiàn)錯誤就自動重發(fā)，直到確認(rèn)為是準(zhǔn)確信息，這一可以使得信息傳輸更加穩(wěn)定可靠。

2.4 供電盡量獨(dú)立

供電獨(dú)立又稱為分散供電，是為了避免某個電路出錯而影響到整個供電系統(tǒng)的運(yùn)行。需要對系統(tǒng)每個功能塊都安裝獨(dú)立的電壓過載保護(hù)，并且要做好對各個環(huán)節(jié)的檢測，當(dāng)某一功能塊出現(xiàn)問題時能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決。除了上述所說的主要措施，在鐵路電力遠(yuǎn)動技術(shù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，在隔離方面進(jìn)行監(jiān)控、在過程通道方面加以完善，也都可以在一定程度上減少度電力運(yùn)動系統(tǒng)的干擾。

3 結(jié)論

鐵路電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量與鐵路車輛的安全性息息相關(guān)，為了保證鐵路供電的可靠性降低對鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的消極影響，在鐵路電力管理中采用遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)十分具有必要性。本文在分析了遠(yuǎn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以其抗干擾系統(tǒng)設(shè)計(jì)為中心對遠(yuǎn)動終端抗干擾能力展開了深入的分析，能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)行效益實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長發(fā)揮著重要作用。

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