趙堉涵

中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京 102600

在經(jīng)濟快速發(fā)展的推動下，我國的鐵路交通體系日趨完善，成為人們出行的重要交通方式。隨著鐵路建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，鐵路運營對其供電系統(tǒng)提出了更高的要求。鐵路運行需要強大的電力系統(tǒng)做保障，只有確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，鐵路的各項運營工作才能夠順利開展。10kV變配電所是鐵路供電系統(tǒng)的重要組成部分，具有設(shè)備集中和繁多、技術(shù)復雜等特點，隨著新設(shè)備和新技術(shù)的引進，10kV變配電所自動化系統(tǒng)得到完善，并發(fā)揮重要的運營管理功效。10kV變配電所自動化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)合理性、操作靈活性、供電可靠性、運行檢修方便、安全保障性等優(yōu)點，在鐵路供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，進一步提高了鐵路運營效益。

1 鐵路10kV變配電所自動化系統(tǒng)簡析

1.1 基本結(jié)構(gòu)

鐵路10kV變配電所自動化系統(tǒng)主要是綜合應(yīng)用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)等，對變配電所的電氣設(shè)備、儀器的功能進行重組和優(yōu)化，從而實現(xiàn)對變配電所整體運行情況以及設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)測、控制和保護。一般而言，10kV變配電所自動化系統(tǒng)主要包括三層結(jié)構(gòu)：站控層，由調(diào)度端、當?shù)乇O(jiān)控單元等組成；網(wǎng)絡(luò)層，由雙環(huán)光纖網(wǎng)、以太網(wǎng)以及通信單元等組成；間隔層，主要是保護測控裝置。其中，站控層主要利用工業(yè)PC機和通信處理裝置實現(xiàn)對當?shù)叵到y(tǒng)的監(jiān)控以及與上級調(diào)度自動化主站的通信，間隔層則主要是針對一次設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，完成監(jiān)控和保護功能[1]。

1.2 重要功能

第一，故障處理功能，當發(fā)生故障時，10kV變配電所自動化系統(tǒng)能夠準確采集到故障的時間、相位、波形、電壓等參數(shù)，并實時記錄故障波形、時間、電壓，將這些信息上傳到監(jiān)控管理中心的服務(wù)器中，方便工作人員制定檢修方案；第二，在線監(jiān)測功能，變配電所自動化系統(tǒng)采集各線路的電能質(zhì)量信息和設(shè)備工況信息，采集模塊每兩秒采集一組數(shù)據(jù)，主動上報至監(jiān)控管理中心，監(jiān)控管理中心將數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)服務(wù)器中，并將最新數(shù)據(jù)在界面顯示；第三，遠程控制和信息化管理功能，自動化系統(tǒng)通過無線或有線通信設(shè)備遠程操作配電箱，能夠?qū)崿F(xiàn)主斷路器分合閘控制、配電箱參數(shù)設(shè)置和調(diào)整，并且該系統(tǒng)可以對運行狀態(tài)、故障等進行分析統(tǒng)計，并進行報表打印，實現(xiàn)信息化管理。

2 鐵路10kV變配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)

鐵路10kV變配電自動化系統(tǒng)主要是為鐵路運行服務(wù)，在應(yīng)用方面具有一定的特殊性，本文對其幾個核心應(yīng)用技術(shù)進行了簡單分析。

2.1 通信技術(shù)

隨著科學技術(shù)的不斷進步，光導纖維在通信、電力等領(lǐng)域得到應(yīng)用，鐵路10kV變配電自動化系統(tǒng)可以利用該項技術(shù)實現(xiàn)快速通信。光纖通信技術(shù)的信號載體為光波，光波在光纖中實現(xiàn)不同距離的信息傳遞，進一步提高了自動化系統(tǒng)的響應(yīng)效率。此外，10kV變配電自動化系統(tǒng)還要結(jié)合電纜等有線通信手段彌補光纖通信的不足，全面提高自動化系統(tǒng)的通信功能。

2.2 饋線測控終端技術(shù)

在鐵路10kV變配電自動化系統(tǒng)中，饋線自動化測控終端技術(shù)發(fā)揮了良好的應(yīng)用效果。饋線自動化測控終端技術(shù)可以對高速運行的主站和子站進行任務(wù)分配，還能夠?qū)φ麄€變配電系統(tǒng)中的故障進行檢測和隔離。此外，該項技術(shù)不受氣候條件的影響，在惡劣的天氣情況下，仍然能夠確保自動化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，排查系統(tǒng)存在的問題，將故障信息快速傳遞給監(jiān)控人員，確保鐵路供電質(zhì)量[2]。

2.3 饋線自動化技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)代電力技術(shù)分析，饋線模式可以分為分布式控制、集中控制、綜合控制三類。其中集中控制需要主站、通信系統(tǒng)、終端設(shè)備的完整配合，主站通過通信系統(tǒng)采集終端設(shè)備信息，之后利用網(wǎng)絡(luò)拓撲進行分析，對故障位置進行判斷，之后發(fā)出控制信號，隔離故障區(qū)域，確保非故障區(qū)域的穩(wěn)定運行。綜合控制與集中控制的工作原理相似，但是二者的工作效率都不太高。智能分布式饋線自動糊技術(shù)就是將主站和變配電終端分開運行，實現(xiàn)故障區(qū)域和非故障區(qū)域的分塊管理，進一步提高故障處理效率。

3 鐵路10kV變配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計

3.1 變配電自動化的分布控制

鐵路10kV變配電自動化系統(tǒng)可以進行分布控制，構(gòu)建分布分散式控制、保護結(jié)構(gòu)，如圖1所示，利用一個或幾個智能化的測控單元代替斷路器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、保護和控制功能。測控單元一般需要在高壓柜上直接安裝，利用特殊通訊電纜或者光纖實現(xiàn)通信連接，避免了電磁干擾，進一步保障了自動化系統(tǒng)的運行可靠性。通過分布控制，10kV變配電自動化系統(tǒng)各個運行模塊之間相互獨立，互不干擾，即使一個模塊發(fā)生了故障，其他模塊仍然能夠正常工作，有利于自動系統(tǒng)的維護和擴展。此外，10kV變配電自動化系統(tǒng)進行分散保護，需要保護的單元可以利用通信光纜直接與高壓柜進行連接，實現(xiàn)就地保護，避免了二次控制電纜的布設(shè)，有利于減少系統(tǒng)運行成本，同時簡化了設(shè)備安裝和調(diào)試工作，進一步方便了工作人員開展故障排查和運行維護。因此，分布分散控制結(jié)構(gòu)為實現(xiàn)鐵路配電所的無人值班奠定了良好的基礎(chǔ)，將進一步實現(xiàn)鐵路供電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。

3.2 變配電自動化的集中控制

鐵路10kV變配電自動化系統(tǒng)進行集中控制對主站的控制功能提出較高的要求。主站控制系統(tǒng)的高效運行需要將變配電自動化終端的數(shù)據(jù)信息進行集中化的采集和傳遞，之后將這些信息傳輸?shù)綉?yīng)用模塊進行分析和處理，為故障判定提供依據(jù)，進而確定故障處理方案[3]。10kV變配電自動化系統(tǒng)集中控制將測控、保護裝置設(shè)置在控制室，實現(xiàn)集中組屏，在保護屏對相應(yīng)回路實現(xiàn)各種模擬量、開關(guān)量采集，完成配電所的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控和保護等功能。各控制屏和開關(guān)柜需要利用二次電纜實現(xiàn)連接，并且后臺主機和測控裝置、保護裝置的連接也是需要通信電纜，對于分布控制方式而言，增加了工程投資和施工難度。但總體來說，變配電自動化的集中控制能夠?qū)⒏黝愋畔鬟f到鐵路供電系統(tǒng)的主站控制中心進行數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了集中化、綜合化的控制效果。

4 結(jié)語

總而言之，計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展推動了鐵路電力技術(shù)的改革和完善，進一步提高了10kV變配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用性能，在實際應(yīng)用過程中，相關(guān)企業(yè)要結(jié)合具體情況科學應(yīng)用各項技術(shù)，并做好系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計，進一步維保鐵路電力控制系統(tǒng)的準確性和可靠性，推動鐵路事業(yè)又好又快的發(fā)展。