中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司 黃光輝

高鐵電力遠(yuǎn)動終端抗干擾的施工技術(shù)研究分析

中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司 黃光輝

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平提高，電子產(chǎn)品廣泛的應(yīng)用到人們生活中的方方面面，人們對于電力的需求增加，傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)已不能滿足人們的需要。在高速鐵路中電力遠(yuǎn)動終端抗干擾系統(tǒng)可有效解決高鐵中的用電需求，提升電力線路改造。高鐵電力遠(yuǎn)動終端抗干擾系統(tǒng)可以對各種因素的干擾進(jìn)行防御，提升電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)，促進(jìn)高鐵穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

高鐵；電力遠(yuǎn)動；終端抗干擾；施工技術(shù)；研究分析

我國在經(jīng)濟(jì)實(shí)力提升的同時(shí)，對鐵路工程建設(shè)也越來越重視，通過鐵路交通運(yùn)輸服務(wù)的不斷完善，才能更好的促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步。在高速鐵路工程建設(shè)中，鐵路的供電系統(tǒng)的作用突出，對鐵路的運(yùn)輸和發(fā)展發(fā)揮重要的意義。但傳統(tǒng)的鐵路供電系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求，也不能滿足高鐵運(yùn)輸發(fā)展的需要。我國采用現(xiàn)代化先進(jìn)的計(jì)算機(jī)自動化及通信技術(shù)，對電力供電及牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)在鐵路運(yùn)輸途中，有各種因素對鐵路的供電系統(tǒng)和電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)進(jìn)行干擾，阻礙了鐵路運(yùn)輸發(fā)展。電力遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)的主要依據(jù)是遠(yuǎn)動終端的抗干擾系統(tǒng)，使監(jiān)控具有一定的可靠性。

1.高鐵電力遠(yuǎn)動終端抗干擾系統(tǒng)的組成

1.1 車站監(jiān)控系統(tǒng)

車站監(jiān)控系統(tǒng)主要是由高低壓監(jiān)控系統(tǒng)共同組成，其中低壓監(jiān)控系統(tǒng)主要對車站變壓器輸出的電壓及電流進(jìn)行監(jiān)控，包括檢測輸出的電壓值和具體輸出的電流值，對于輸出電流的故障錄波，對低壓配電盤中的低壓斷路器進(jìn)行有效控制[1]。而高壓監(jiān)控系統(tǒng)主要對車站變壓器具體輸入的電壓和實(shí)際輸入的電流進(jìn)行監(jiān)控，包含有檢測輸入的電壓值和具體輸入的電流值，以及線路上高壓斷路器進(jìn)行控制。

1.2 配電監(jiān)控系統(tǒng)

配電監(jiān)控系統(tǒng)主要對高鐵的變電所和配電所中的直流電源以及高壓設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，一般采用兩種方式對其實(shí)施監(jiān)控。第一，變電所或配電所中高壓設(shè)備的二次保護(hù)安裝主要采用微機(jī)保護(hù)裝置，對于高壓設(shè)備采用微機(jī)控制，監(jiān)控操作人員根據(jù)微機(jī)裝置對高壓設(shè)備具體電壓的整定值進(jìn)行保護(hù)。第二，變電所或配電所中高壓設(shè)備的安裝方式根據(jù)二次保護(hù)裝置或傳統(tǒng)繼電器的保護(hù)裝置進(jìn)行安裝，并安裝相應(yīng)的微機(jī)監(jiān)測裝置，給遠(yuǎn)動系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口，但對微機(jī)的控制能力較低，難以使電力系統(tǒng)發(fā)揮其作用。

1.3 通訊通道

通訊通道的作用主要是將車站監(jiān)控系統(tǒng)和變電所或配電所收集的信息傳送到調(diào)度中心，調(diào)度中心向車站監(jiān)控系統(tǒng)及變電所或配電所下達(dá)遙控指令，主要是發(fā)揮傳輸作用。在鐵路內(nèi)部一般會通過公網(wǎng)來進(jìn)行通訊，通訊設(shè)備一般選用調(diào)制解調(diào)器，運(yùn)營成本較低，但調(diào)制解調(diào)器的通訊速度較慢，難以滿足鐵路部門通訊需求。

1.4 調(diào)度中心

調(diào)度中心是通過通訊通道，將車站監(jiān)控系統(tǒng)及變電所或配電所所收集的大量信息進(jìn)行存儲，對收集的信息中包含的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并保存留檔。鐵路局的工作人員及水電站調(diào)度人員通過調(diào)度中心對車站的監(jiān)控系統(tǒng)及變電所或配電所的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

2.高鐵電力遠(yuǎn)動終端抗干擾系統(tǒng)的重要意義

高鐵供電系統(tǒng)的供電環(huán)境較為惡劣，在運(yùn)行中存在諸多干擾因素，使電力系統(tǒng)受到干擾，電流處于及其不穩(wěn)定的狀態(tài)。高鐵電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的插件主要是由電子元器件組成，對于雷電導(dǎo)致的感應(yīng)過電壓和抗雷電的能力十分有限，容易受雷電感應(yīng)過電壓的干擾，使遠(yuǎn)動系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的指示信號，導(dǎo)致電子元器件遭受損失，遠(yuǎn)動終端的抗干擾功能也會對遠(yuǎn)動系統(tǒng)中信號干擾發(fā)出錯(cuò)誤的操作，對高鐵的正常運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重會導(dǎo)致事故的發(fā)生[2]。因此對于高鐵電力遠(yuǎn)動設(shè)備進(jìn)行防護(hù)，對電力遠(yuǎn)動終端系統(tǒng)的干擾原因進(jìn)行深入的分析，能有效降低雷電造成的沖擊，提升遠(yuǎn)動終端的抗干擾性能，確保遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可靠性提高，減少安全隱患的發(fā)生。

3.高鐵電力遠(yuǎn)動終端抗干擾系統(tǒng)的施工技術(shù)

3.1 監(jiān)控屏蔽技術(shù)

高鐵電力遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)中的干擾因素除了電壓干擾，還存在電力遠(yuǎn)動終端FTU，一般在貫通線和自閉線饋線中的配電終端，主要是接觸網(wǎng)中電壓負(fù)荷的變化和頻繁的干擾，導(dǎo)致外部干擾無法有效消除，對屏蔽的要求較高。其中高壓設(shè)備和遠(yuǎn)動終端系統(tǒng)的輸入和輸出模式，需要采用鎧裝電纜，將電纜鋼鎧兩端接地，才能保障降低耦合感應(yīng)的電壓值[3]。其次，對于變電站或配電站，中繼站所采用的電力設(shè)備應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的屏蔽層和感應(yīng)器，避免高頻干擾元素對遠(yuǎn)動終端設(shè)備的干擾。最后，在遠(yuǎn)動終端系統(tǒng)中，輸入端安裝耐高壓小電容，能有效抑制外部的高頻干擾。

3.2 電力系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)技術(shù)

3.2.1 一次系統(tǒng)接地

一次系統(tǒng)接地設(shè)置主要是對雷電的防護(hù)。首先需要建立適合的接地系統(tǒng)，確保設(shè)備的安全運(yùn)行，對斷路器柜接地的位置增加接地極的數(shù)量、接地扁鐵，以及相應(yīng)的接地網(wǎng)絡(luò)互接線，從而減小接地網(wǎng)中的瞬變電位差，提升二次設(shè)備的電磁兼容，有效降低遠(yuǎn)動終端的干擾。

3.2.2 二次系統(tǒng)接地

二次系統(tǒng)接地主要包括兩個(gè)方面。第一，安全接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這種技術(shù)的設(shè)計(jì)主要是采用多銅線軟線，具有良好的導(dǎo)電性和可靠性，可以與安全接地網(wǎng)及一次設(shè)備的接地系統(tǒng)共同使用，有效避免工作人員因絕緣損壞或設(shè)備絕緣件降低而導(dǎo)致的觸電或漏電的危險(xiǎn)，保障工作人員的安全。第二，對電子設(shè)備的控制系統(tǒng)給予明確的電力值，具有一定的保護(hù)作用。在運(yùn)行終端有效防止換電流而形成的干擾，在高壓柜和低壓柜中一般選用的材料為鋼筋板，其自身具備屏蔽系統(tǒng)，可以采用接地設(shè)計(jì)技術(shù)。

3.2.3 遠(yuǎn)動系統(tǒng)接地

遠(yuǎn)動系統(tǒng)主要是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)對其進(jìn)行操作，電力遠(yuǎn)動終端系統(tǒng)主要采用FTU和RTU,即遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)中變電所或配電所對遠(yuǎn)動監(jiān)控設(shè)置的終端系統(tǒng)，是電力遠(yuǎn)動終端系統(tǒng)中的基本環(huán)節(jié)[4]。高鐵車站中變電所或配電所對其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，對其進(jìn)行監(jiān)控的同時(shí)還將收集的模擬和狀態(tài)量傳輸?shù)竭h(yuǎn)動調(diào)度中心。由于FTU、RTU以及微機(jī)電源地和數(shù)字地并沒有與相應(yīng)機(jī)殼進(jìn)行相連，降低了電源線與設(shè)備機(jī)殼的分布電容，其抗干擾性能增強(qiáng)，能有效提高遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和安全性。其次，在接地中應(yīng)按照循環(huán)底線的分布原則，避免強(qiáng)信號和弱信號的同時(shí)出現(xiàn)，防止信號受外界環(huán)境的影響及噪音影響，在實(shí)際走線中安裝必要的保護(hù)裝置，避開數(shù)、地和模。

3.3 隔離技術(shù)

高鐵電力遠(yuǎn)動終端系統(tǒng)中安裝必要的隔離裝置，增強(qiáng)其抗干擾性能，具體的隔離措施主要有以下幾點(diǎn)：

（1）高鐵電力遠(yuǎn)動終端中重要的組成部分為電源，電源對檢測系統(tǒng)的可靠性具有直接影響，因此采用隔離變壓器能有效防止電源的干擾。采用初級變壓器和次級的寄生電容，所產(chǎn)生的耦合對電源的高頻噪聲采取隔離措施，對變壓器的初級和次級中間采取屏蔽層進(jìn)行隔離，有效降低電容的分布情況，增加抗共模干擾性能。

（2）電力遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)主要是為了控制電力變壓器的分接頭斷路器和負(fù)荷開關(guān)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的輸出。由于斷路器和負(fù)荷開關(guān)都處于強(qiáng)電回路的表層，因此需要采取光電隔離技術(shù)來降低外界元素的干擾，其中包括電力遠(yuǎn)動終端中FTU和RTU所產(chǎn)生的干擾，能夠有效防止電力監(jiān)控系統(tǒng)的錯(cuò)誤判斷，確保信號的收集和采樣具備準(zhǔn)確性。

（3）FTU和RTU在具體電路板布線時(shí)，能有效對強(qiáng)信號及弱信號電纜進(jìn)行隔離，使信號電纜和電力電纜有效隔開，防止互感反應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)通信線路需要與電力電纜相交，或需要進(jìn)出高鐵的變電站或配電站時(shí)，應(yīng)采用鋼管對其進(jìn)行敷設(shè)。

（4）由于光電耦合器對于輸入阻抗較小，干擾源內(nèi)阻較大，能有效避免發(fā)生相互干擾的現(xiàn)象。輸入和輸出回路的電容分布情況較小，絕緣電阻較大，因此在回路的一側(cè)發(fā)生的干擾現(xiàn)象利用光電耦合器傳到回路的另一側(cè)的可能性較小，可以避免干擾元素從過程通道傳輸?shù)街鰿PU中。

4.結(jié)語

綜上所述，高鐵電力遠(yuǎn)動終端抗干擾系統(tǒng)具備一定的安全性和可靠性，能有效保障高鐵運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行。高鐵在運(yùn)行中供電系統(tǒng)所處的環(huán)境非常惡劣，其中存在較多的干擾因素，使電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中受到干擾信號的影響出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的判斷和操作，可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的事故。高鐵電力遠(yuǎn)動終端抗干擾施工技術(shù)能有效對行車中的干擾因素進(jìn)行屏蔽和隔離，克服傳統(tǒng)高鐵遠(yuǎn)動終端系統(tǒng)中抗干擾性能較低的現(xiàn)象，保障高鐵的安全運(yùn)行。

[1]陳建中.高速鐵路10kV電力遠(yuǎn)動終端抗干擾施工技術(shù)的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010,04:86.

[2]張衛(wèi)紅,胡大良,周鋼.鐵路分散式電力遠(yuǎn)動終端的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電氣技術(shù),2014,12:117-119.

[3]韓林.建立在局域網(wǎng)上全分布式電力遠(yuǎn)動終端的構(gòu)成及其應(yīng)用[J].福建電力與電工,1997,03:12-14.

[4]張濤.淺析鐵路電力系統(tǒng)的特殊性以及抗干擾優(yōu)化措施[J]. 科技與企業(yè),2012,24:335.