電氣化鐵路牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)改造方案

1、電氣化鐵路牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)改造方案Communication電氣化鐵路牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)改造方案(中鐵電氣化勘測設計研究院辛長琴工程師)通信摘要:電氣化鐵路中已運行多年,目前仍起著重要作用的傳統(tǒng)變電所,如何通過改造實現(xiàn)自動化,做到可靠,高效,經(jīng)濟,實用,已成為目前亟待解決的問題.文章結合實際工程中牽引變電所的具體情況,提出了舊所改造的基本原則,主要設計方案等,以最終實現(xiàn)全所綜合自動化.關鍵詞:牽引變電所,綜合自動化系統(tǒng),改造roleatpresent.Howtoimproveitandmakeitbeautomatic,reliable,effective,economicala

2、ndpracticalhasbecomeanissueforthespecificconditionsoftractionsubstationinrealprojectsSOastorealizetheintegratedautomationofwholesubstation.Keywords:Tractionsubstation,Integratedautomationsystem,Improvement1引言牽引變電所是電氣化鐵路的重要供電設施,對其是隨著電氣化鐵路高速與重載的發(fā)展,對保證供電質量的要求也越來越高.傳統(tǒng)的牽引變電所以人工操作為主,運行年限較長,且二次設備中的繼電保護和自動裝

3、置,遠動裝置等采用電磁式或晶體管式,結構及接線復雜,可靠性不高,本身又沒有故障判斷的能力,保護拒動或誤動時有發(fā)生.如果不進行技術改造,必然難以滿足電力牽引供電變電所安全,穩(wěn)定運行的需要,更談不上適應現(xiàn)代管理模式的需要.隨著變電所綜合自動化技術的不斷發(fā)展,集保護,控制,監(jiān)視,測量,網(wǎng)絡通信于一體的微機綜合保護測控單元成為牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的重要組成部分,它改變了傳統(tǒng)的二次設備模式,并顯示出常規(guī)的二次設備所不具備的優(yōu)越性,變電所綜合自動意%去調度端通信切化技術取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)已成為牽引供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢.2綜合自動化系統(tǒng)改造原則綜合自動化系統(tǒng)的改造應充分考慮以下幾點:高可靠性和

4、安全性,強抗干擾能力,系統(tǒng)的可擴展性和適應性要好,維護操作方便,工程投資低,施工安裝工作量小.要選擇"運行可靠,功能實用,技術先進,維護方便,價格合理"的設備.3綜合自動化系統(tǒng)整體方案以侯月線翼城牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)改造工程為例,變電所為標準AT牽引變電所,采用傳統(tǒng)的控制保護方式,根據(jù)變電所主接線和供電方式,系統(tǒng)的整體方案按如下考慮:牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)采用分層,分布式結構設計,由站級管理層,網(wǎng)絡通信層,間隔設備層組成,系統(tǒng)結構見圖1.后臺監(jiān)控機一HUB(以太網(wǎng))通一一鞭l一一一一_.0:_.:.一?問隔層保護測控裝置圖1牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)結構圖Communi

5、cation站級管理層主要由通信處理機,通信切換機,后層的核心,一方面它與間隔層保護測控單元進行通信,搜集牽引變電所中各類實時信息并傳送到后臺監(jiān)控機和電力調度系統(tǒng),另一方面接收和轉發(fā)來自電力與GPS對時系統(tǒng)通信,使得所內的保護,數(shù)據(jù)采集,后臺監(jiān)控都嚴格與GPS保持時鐘同步,從而實現(xiàn)系控機與流水報表打印機構成當?shù)睾笈_監(jiān)控系統(tǒng),為操作人員提供友好的人機界面,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理,運行監(jiān)視,控制調節(jié),報表管理制作,事故信息查詢,全所事故及預告音響功能和當?shù)馗鞣N畫面,數(shù)據(jù)顯示及打印等功能.通信層為所內的通信網(wǎng)絡,間隔層即為各種保護測控單元,采用集保護測控通信等功能于一體的微機保護測控裝置,其保護功能完

6、全獨立,不依賴通信網(wǎng),設備通過與一次開關設備,電流互感器(CT),電壓互感器(PT)設備接口,完成對所內供電設備管理層設備管理,并通過所內通信網(wǎng)絡實現(xiàn)所內集中監(jiān)控,數(shù)據(jù)集中處理及遠程通信功能.目前綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡主要有485總線網(wǎng),現(xiàn)場總線網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)三種,各種網(wǎng)絡在現(xiàn)場運行中各有特點,485總線在現(xiàn)場設備間距離遠,信息量小,可靠程度相對較低的場合引用廣泛,現(xiàn)場總線在目前變電所綜合自動化領域應用廣泛,其較高的傳輸速率,可靠的通信連接得到用戶的肯定,但隨著現(xiàn)場對故障錄波,負荷監(jiān)測等大數(shù)據(jù)量需求的提高,以及隨著新技術在綜合自動化系統(tǒng)中的廣泛應用,以太網(wǎng)技術成為綜合自動化系統(tǒng)組網(wǎng)的主流趨勢,

7、以太網(wǎng)具有高可靠高速率的傳輸特性,其規(guī)約的標準化及開放性使得其優(yōu)勢日益明顯,大數(shù)據(jù)量傳輸無任何瓶頸,因此在設計中采用以太網(wǎng)結構進行組網(wǎng).綜合自動化系統(tǒng)采用控制室內集中組屏安裝形式,撤消所內既有的控制屏,保護屏,變送器屏和RTU屏.間隔層單元采用模塊化面向對象方式設計,每個模塊控制著與之對應的設備,各裝置相對獨立,某一裝置故障不影響其他裝置運行.綜合自動化系統(tǒng)設備可按下列設置:通信(1)l號,2號主變壓器保護測控屏:屏內設主變壓器差動保護測控裝置,后備保護測控裝置,備自投裝置;(2)d相,D相饋線保護測控屏:屏內設饋線及電容器保護測控裝置,每一路饋線對應一套饋線保護測控裝置,d相及D相電容補償各

8、設一套電容補償保護測控裝置;(3)通信處理屏:屏內設通信處理機和通信切換機.考慮到系統(tǒng)的可靠性,通信處理機采用雙機冗余熱備方式;(4)后臺監(jiān)控機及打印機一套.根據(jù)本工程的實際需要和目前綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展水平,全所綜合自動化系統(tǒng)應配置以下主要功能:(1)繼電保護及自動裝置功能繼電保護應滿足選擇性,速動性,靈敏性,可靠性的要求.主變壓器:配置電流速斷保護和二次諧波制動的比率差動保護,過電流保護,過負荷保護,非電量保護,主變壓器及進線的故障自動投切等功能;饋線:配置電流速斷保護,過電流保護,三段距離保護,電流增量保護,自動重合閘等功能;電容器并補裝置:配置電流速斷保護,差壓保護,差流保護,過電流保

9、護,諧波過流保護,低電壓保護,過電壓保護等功能;(2)控制功能綜合自動化系統(tǒng)具有對所內斷路器,電動隔離開關,自動裝置等設備控制功能,控制方式為遠動控制,采用遠動控制;當系統(tǒng)調試,維護或遠動通道故障時采用所內集中控制;當設備檢修時,采用設備本體當作的靈活性,對于控制對象采用單獨操作控制方式.(3)信號功能對所內斷路器,電動開關位置,故障信息,保護動作信號等設備運行狀態(tài)進行實時采集,顯示,報警,存儲等處理,并轉發(fā)至電力調度所.(4)測量功能對所內重要電量進行實時采集,顯示,存儲等處理,并將數(shù)據(jù)傳送到電力調度所.(5)所內通信功能數(shù)據(jù)通過所內通信網(wǎng)絡實現(xiàn)通信處理單元設備COrnmunication對

10、間隔層單元設備的數(shù)據(jù)交換.(6)遠程通信功能通過通信系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)傳輸通道實現(xiàn)變電所與電力調度所系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換.(1)微機保護等各子系統(tǒng)采用由所內直流盤提供的直流電源.(2)對于由交流220V電源供電的后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用不間斷電源.在一些變電所中,后臺監(jiān)控機使用端:一是當所用變一次熔斷器熔斷系統(tǒng)停電時,后臺監(jiān)控機失去電源,不能工作;二是所用變交流電壓波直流盤饋出回路加設逆變器,直流逆變交流后供給后臺監(jiān)控機使用,保證后臺監(jiān)控機的正常工作.傳統(tǒng)的中央信號盤的事故和預告音響功能由后臺監(jiān)控機實現(xiàn),綜合自動化系統(tǒng)配置有多媒體語音報警數(shù)據(jù)庫,可直觀提示值班員具體詳細的故障或報警導致癱瘓不能工作時,事故和預告

11、音響信號則不能發(fā)(上接第29)能滿足時,可將調諧區(qū)內三個點的位置進行適當調整.(4)地線網(wǎng)和環(huán)形地線的安裝:為了確保信號設備的使用安全,減少雷害對設備的損壞和干擾,在新建線和有條件的既有線改造過程中,應在信號機械室內設置地線網(wǎng),并在室外設置貫通地線,以保證各處等電位.地線網(wǎng)的安裝:在安裝設備前,將地線網(wǎng)設置在室內的防靜電地板下.地線網(wǎng)用50mm的裸銅線,每機架用不長于60cm的10mmz扁平銅線與地線網(wǎng)焊接.環(huán)形地線的安裝:在信號樓的四周設一5Omm有裸銅無接點環(huán)形地線,環(huán)形地線與室內地線網(wǎng)每隔56m用裸銅線焊接連接,環(huán)形地線與貫通地線每隔2地電阻不大于1Q.(5)SPT數(shù)字電纜的施工及注意事

12、項:ZPW-2000A系統(tǒng)各設備間是用SPT數(shù)字電纜實現(xiàn)連接的.對數(shù)字電纜的埋設除常規(guī)要求外,還要注意余量的盤出,無法提示值班人員處理事故或故障,將會嚴重影響變電所的安全運行.對于這種情況,設計時將保護監(jiān)控系統(tǒng)的事故和預告音響信號獨立出來,不受后臺監(jiān)控系統(tǒng)控制,以保證變電所的安全運行.4綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性變電所綜合自動化系統(tǒng)利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷能力,可方便地監(jiān)視和控制變電所內各種設備的運行和操作,與傳統(tǒng)變電所相比,其優(yōu)越性主要有以下幾方面:(1)提高變電所的安全,可靠運行.(2)提高變電所的運行,管理水平.(3)縮小變電所占地面積,降低造價.(4)減少值班人員的工作量.5結束語綜上,傳統(tǒng)牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的技術改造,不僅是必要的,而且是可行的,這不僅提高了傳統(tǒng)牽引變電所的技術水平和運營管理水平,也大大提高了變電所的穩(wěn)定性,可靠性和快速處理事故的能力.(收稿日期2004.6)其以上的相同頻率的信號.(1)生產(chǎn)廠家應對設備原材料的來源進行控制,確保技術指標和機械性能,符合技術文件及設計文件的要求.(2)調諧區(qū)軌道設備測量時,在調諧區(qū)29m的范圍內反復測量,保證空心線圈至兩端調諧單元的距±0.2