鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究

1、 西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究姓名:杜銀龍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):控制科學(xué)與工程指導(dǎo)教師:李智200603011 摘要 摘要隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展,傳統(tǒng)的鐵路電力供(配)電網(wǎng)和調(diào)度模式已經(jīng)很 難滿足鐵路運(yùn)輸發(fā)展的要求?；谟?jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)化等信息技術(shù)的電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控技術(shù)開(kāi)始在鐵路電力供電和牽引供電中應(yīng)用。電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠極大地提高鐵路電力調(diào)度的自動(dòng)化程度,有效的保障區(qū)間信號(hào)中繼站及車(chē)站供電。電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)能否穩(wěn)定的運(yùn)行的關(guān)鍵在于遠(yuǎn)動(dòng)終端是否正常工作。然而,當(dāng)前對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端問(wèn)題研究很少,因此本論文作了以下研究工作: .在國(guó)內(nèi)外加快高速鐵路建設(shè)的背景下,結(jié)合我國(guó)

2、鐵路電力供電現(xiàn)狀,指出1了遠(yuǎn)動(dòng)終端是鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)重要組成部分,以及現(xiàn)有的鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備在調(diào)試運(yùn)營(yíng)中存在的一些不足; 2.對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)組成、運(yùn)行原理等進(jìn)行了系統(tǒng)分析,定義了遠(yuǎn)動(dòng)終端系統(tǒng)基本功能,規(guī)定了工作技術(shù)條件和設(shè)計(jì)了各種參數(shù); 3.根據(jù)鐵路電力供電的特點(diǎn)和自動(dòng)化、電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度、微機(jī)保護(hù)、通信等方面技術(shù),基于將電力供電故障隔離到最小區(qū)域的原則設(shè)計(jì)了鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端故障診斷與控制系統(tǒng); 4.針對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端相對(duì)特殊的工作環(huán)境,分析了各種干擾產(chǎn)生的原因及特點(diǎn),分別在軟硬件設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)和施工中,采取相應(yīng)的抗干擾措施以保證遠(yuǎn)動(dòng)終端的穩(wěn)定運(yùn)行; .從應(yīng)用角度實(shí)現(xiàn)其終端數(shù)據(jù)

3、采集功能,選用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處5理,以保證遠(yuǎn)動(dòng)終端系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)達(dá)到最優(yōu)。關(guān)鍵詞: 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控 變(配)電所 遠(yuǎn)動(dòng)終端 電力調(diào)度 區(qū)間3 摘要 Abstract With the development of railway transportation, traditional electric power networks and power dispatching models in railway can not satisfy the demands of railway transport development. The remote supervisory con

4、trol technology has been applied in railway power supply and traction power supply based on information technologies such as computer technology, communication technology and automation control technology. The remote supervisory control system for railway not only can improve greatly the degree of a

5、utomation in the railway power dispatching system for railway, but also can guarantee effectively the supplies of railway stations and relay stations for section signals. The key problem that whether could maintain its stability depends on the remote terminal units running properly. However, the rem

6、ote terminal units in railway electric power have seldom been studied. For this purpose, the following research work has been completed: Firstly. Under the current situation of speeding up the implementation of high speed railway construction, it has been pointed out that the remote terminal unit is

7、 a profound and special part of the remote supervisory control system for railway based on the current situation of railway electric power supply, and these equipments in the remote supervisory control system for railway have some defects during the setting-up and operating; Secondly. The compositio

8、ns and operating principles in the remote supervisory control system for railway are analyzed in detail and basic functions,working conditions and parameters in the remote terminal system are designed; Thirdly. Based on characteristics of railway electric power supply and some technologies such as a

9、utomatization, the supervisory control system of electric networks, dispatching of electric networks、 microcomputer protection and communications,the fault diagnosis and control systems of remote terminal units in the railway power is proposed according to the principle that faults are reduced to a

10、minimum; Fourthly. Focusing on the problems of formidable working conditions of remote terminal units in railway power, some reasons and characteristics that the interferences generate are analyzed and some anti-interference measures such as software and hardware designs, wiring designs and construc

11、tions are applied to guarantee that the remote terminal units can operate steadily; 4 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究 Fifthly. Data acquisitions units are designed for practical use and neural networks are used to process the obtained data to obtain the optimal performance in railway terminal unitsKeywords: Remote s

12、upervisory control system for railway electric powertransformer substationRemote terminal unitsPower DispatchingRelay1 獨(dú)創(chuàng)性聲明 創(chuàng)新性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果;也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 申請(qǐng)學(xué)位論文

13、與資料若有不實(shí)之處,本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 本人簽名: 日期 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬西安電子科技大學(xué)。本人保證畢業(yè)離校后,發(fā)表論文或使用論文工作成果時(shí)署名單位仍然為西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件,允許查閱和借閱論文;學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容,可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。(保密的論文在解密后遵守此規(guī)定) 本人簽名: 日期導(dǎo)師簽名: 日期 1 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1背景 鐵路運(yùn)輸在我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)中一直占有著非常得要的地位,隨著當(dāng)今我國(guó)經(jīng)濟(jì)

14、的實(shí)力增強(qiáng),國(guó)家將加大鐵路建設(shè)的投入力度,先后將有一批新建高速鐵路、舊線路擴(kuò)能改造等項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。無(wú)論是新建還是改建項(xiàng)目都對(duì)鐵路電力供給提出了新的要求。中國(guó)在鐵路科技發(fā)展“十五”計(jì)劃和 2015年長(zhǎng)期規(guī)劃綱要中提出了鐵路科技發(fā)展目標(biāo):“十五”期間,推廣最高時(shí)速 160公里相關(guān)技術(shù),形成覆蓋我國(guó)主要城市的快速客運(yùn)網(wǎng);高速鐵路配套技術(shù)取得突破,掌握高速鐵路建設(shè)相關(guān)技術(shù);完善貨運(yùn)重載體系,初步形成快捷貨運(yùn)網(wǎng);全力推進(jìn)鐵路信息化,基本建成鐵路運(yùn)營(yíng)管理信息系統(tǒng);行車(chē)安全技術(shù)裝備取得重大進(jìn)展,建立集監(jiān)測(cè)、控制和管理為一體的高度信息化的安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò);大力發(fā)展電力牽引和交流傳動(dòng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)牽引方式的更新?lián)Q代;提

15、高鐵路建設(shè)技術(shù)水平,實(shí)現(xiàn)勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化、智能化,積極采用先進(jìn)的施工技術(shù)和裝備,到 2015年,采用高新技術(shù)改造鐵路產(chǎn)業(yè)獲得重大進(jìn)展。近年我國(guó)鐵路連續(xù)五次大面積提速,整個(gè)鐵路貨運(yùn)能力提高 3%左右。然而與日益增長(zhǎng)的煤炭、石油等能源需求相比,仍顯杯水車(chē)薪。隨著國(guó)民1經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng),鐵路貨運(yùn)需求加大 。全路申請(qǐng)車(chē)皮量居高不下,目前已達(dá)日均 20萬(wàn)車(chē)以上的歷史最高水平,而鐵路只能滿足 9.5萬(wàn)車(chē)左右,不到需求總量的一半。既要優(yōu)先保證煤炭運(yùn)輸,又要保證其他重點(diǎn)物資運(yùn)輸,還要考慮運(yùn)輸效益,兼顧運(yùn)價(jià)率高的高附加值物資,鐵路部門(mén)陷入了兩難境地。 鐵路運(yùn)力已成經(jīng)濟(jì)發(fā)展瓶頸,應(yīng)該說(shuō),“九五”以來(lái),我國(guó)鐵路建設(shè)有

16、一定的發(fā)展,全國(guó)鐵路總里程從 1995年的 6.24萬(wàn)公里增至 2002年的 7.19萬(wàn)公里,貨物周轉(zhuǎn)量也從 1995年的 16.59億噸增至 2002年的 20.42億噸,運(yùn)輸密度從1996年的 2868萬(wàn)噸/公里增至 2002年的 3363萬(wàn)噸/公里。但是,由于歷史欠賬過(guò)多,我國(guó)鐵路的發(fā)展仍然滯后于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。目前,絕大多數(shù)鐵路局間分界口能力利用率已經(jīng)飽和,此外,客貨運(yùn)輸矛盾也十分突出。鐵路旅客發(fā)送量也持續(xù)增長(zhǎng),客運(yùn)需求進(jìn)一步增加,主干線客車(chē)超員,客貨矛盾十分嚴(yán)重,更不要說(shuō)春運(yùn)、暑運(yùn)了! GDP持續(xù)增長(zhǎng),勢(shì)必帶來(lái)貨運(yùn)需求的持續(xù)增長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)改革開(kāi)放 25年來(lái)全社會(huì)貨運(yùn)量增長(zhǎng)情況

17、的統(tǒng)計(jì)分析,過(guò)去 25年全國(guó) GDP年均增長(zhǎng) 8.1%,鐵路貨物周轉(zhuǎn)量年均增長(zhǎng) 5%。鐵路貨物周轉(zhuǎn)量增速與 GDP增長(zhǎng)率的相關(guān)度為 0.62。如果按這一相關(guān)度來(lái)計(jì)算,到 2020年鐵路貨物周轉(zhuǎn)量將增長(zhǎng) 118%,這意味著鐵2 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究 路運(yùn)力急需增強(qiáng)。近 20年來(lái),中國(guó)鐵路進(jìn)行了一系列改革探索。從 1986年試行全行業(yè)經(jīng)濟(jì)責(zé)任“大包干”到 1993年嘗試建立現(xiàn)代企業(yè)制度試點(diǎn),從 2000年“網(wǎng)運(yùn)分離”改革方案到后來(lái)轉(zhuǎn)向“主輔分離”,從鐵路機(jī)構(gòu)大幅度精簡(jiǎn)到關(guān)于鼓勵(lì)支持和引導(dǎo)非公有制經(jīng)濟(jì)參與鐵路建設(shè)經(jīng)營(yíng)的實(shí)施意見(jiàn)的出臺(tái),中國(guó)鐵路改革正行進(jìn)在全方位大面積提速的軌道上。我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)

18、發(fā)展多年保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭,消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整、商務(wù)活動(dòng)增多、對(duì)外交往擴(kuò)大、旅游度假頻繁,所有這些都對(duì)旅客運(yùn)輸能力的擴(kuò)張?zhí)岢隽似惹幸?結(jié)合我國(guó)人多地廣的國(guó)情,鐵路客運(yùn)需求增長(zhǎng)的壓力更大。為適應(yīng)急劇擴(kuò)大的市場(chǎng)需求,中國(guó)鐵路于 1997年、1998年、2000年、2001年和 2003年先后五次提速和調(diào)整運(yùn)行圖,提速網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋了全國(guó)鐵路主要干線,客運(yùn)列車(chē)運(yùn)行速度平均提高了 25%;2005年被稱為鐵路第六次大面積提速調(diào)圖的“準(zhǔn)備之年”,屆時(shí),鐵路提速里程將超過(guò) 1.6萬(wàn)公里。但是這仍然無(wú)法滿足全國(guó)鐵路的貨運(yùn)需求。即便鐵路部門(mén)使出渾身解數(shù),全國(guó)仍有近 2/3的貨運(yùn)需求落空。鐵路運(yùn)力告急 。 從宏觀看,經(jīng)

19、濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展必然帶動(dòng)能源和生產(chǎn)生活資料需求的增長(zhǎng),進(jìn)而加劇重點(diǎn)物資供應(yīng)告急的程度。鐵路運(yùn)輸緊張已經(jīng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成諸多制約,而且這種狀況還將隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而愈加突出。以 2004年的情況看,請(qǐng)車(chē)滿足率只有 35%,從而導(dǎo)致了這樣一幅“蔚為壯觀”的場(chǎng)景時(shí)有呈現(xiàn):在山西、山東、河南、河北等省的各條高速公路上,大量的運(yùn)煤車(chē)排成長(zhǎng)隊(duì)、緩慢而行。從微觀看,春節(jié)、“五一”、“十一”等節(jié)假日客流猛增,運(yùn)輸供需矛盾十分尖銳,主要繁忙干線運(yùn)輸能力已接近或達(dá)到飽和狀態(tài),其中京滬、京哈、京廣、隴海等干線運(yùn)能缺口非常嚴(yán)重,許多區(qū)段能力利用率已達(dá) 100%。這樣,相關(guān)部門(mén)只能采取“壓貨運(yùn)、保客運(yùn)”的權(quán)宜之計(jì),

20、大量減少南方各鐵路局的貨車(chē)。截至去年底,我國(guó)鐵路通車(chē)?yán)锍?7.44萬(wàn)公里,僅次于通車(chē)?yán)锍?27萬(wàn)公里和 10多萬(wàn)公里的美國(guó)、俄羅斯;但是,每公里鐵路通過(guò)的客車(chē)、貨車(chē)卻高居世界第一。鐵路客貨混跑的格局更加重了咽喉地區(qū)的運(yùn)力緊張。 在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái),中國(guó)經(jīng)濟(jì)即將進(jìn)入新一輪快速增長(zhǎng)期,人們的消費(fèi)水平將不斷提高,消費(fèi)結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步調(diào)整,旅游、探親等出行的次數(shù)還將增多;隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,地區(qū)間的商務(wù)、公務(wù)出行將繼續(xù)增加;城市化進(jìn)程加快,城市內(nèi)、城市間、城鄉(xiāng)間人們的出行次數(shù)將大幅增加;同時(shí),全球制造業(yè)向我國(guó)戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移,我國(guó)“請(qǐng)進(jìn)來(lái)”、“走出去”戰(zhàn)略的實(shí)施也將使得我國(guó)與周邊國(guó)家及洲際間的旅客運(yùn)輸需求增加。

21、所有這些都對(duì)旅客運(yùn)輸提出了更大的需求。而作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈的鐵路,自然會(huì)被人們寄予更多厚望。 有數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)的鐵路以世界 6%的營(yíng)業(yè)里程完成了占世界鐵路運(yùn)輸總量24%的運(yùn)輸任務(wù),加大鐵路建設(shè)投入、擴(kuò)大鐵路規(guī)模迫在眉睫。黨中央、國(guó)務(wù)院3 第一章 緒論 對(duì)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的改革與發(fā)展高度關(guān)注,為了盡早給國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展“供血”,要求鐵路系統(tǒng)要盡最大努力挖掘運(yùn)輸潛力,提高運(yùn)輸效率,擴(kuò)大運(yùn)輸能力。根據(jù) 2004年初國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議討論并原則通過(guò)的中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的要求,中國(guó)鐵路要實(shí)現(xiàn)鐵路里程從 2003年底的 7.3萬(wàn)公里增加到 2020年的 10萬(wàn)公里的目標(biāo),同時(shí),主要繁忙干線實(shí)現(xiàn)客貨分線,復(fù)線率和電氣化率

22、均應(yīng)達(dá)到 50%。 挖潛解決不了根本問(wèn)題,但是,在運(yùn)輸能力全面緊張的情況下,盡管鐵路部門(mén)千方百計(jì)挖潛,重點(diǎn)物資運(yùn)量增幅也大大高于全路貨運(yùn)量的平均增幅,但僅靠現(xiàn)有能力挖潛,仍然不能從根本上滿足運(yùn)輸需求。 打破運(yùn)力“瓶頸”,適應(yīng)全面建設(shè)小康社會(huì)的需要,鐵路運(yùn)輸能力必須實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)充。今年的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出,要加快重要交通干線和樞紐的建設(shè)。鐵道部也提出了跨越式發(fā)展的相關(guān)設(shè)想,集中人力物力財(cái)力,加快鐵路建設(shè),到 2020年中國(guó)鐵路將基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。 按照鐵道部的設(shè)想,在路網(wǎng)方面,加快新線建設(shè),增加路網(wǎng)規(guī)?？偭?完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高路網(wǎng)質(zhì)量,將成為今后一段時(shí)期內(nèi)鐵路建設(shè)的重點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō),就是繁忙干線實(shí)現(xiàn)

23、客貨分線運(yùn)輸,形成四線或多線運(yùn)輸;主要通道實(shí)現(xiàn)復(fù)線、電氣化,形成大能力貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò),從根本上改變主要通道能力緊張狀況。通過(guò)新線建設(shè)、既有線提速改造和建設(shè)客運(yùn)專線,形成覆蓋全國(guó)的快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò),徹底改變鐵路制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的被動(dòng)局面,最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人便其行,貨暢其流。 在大能力貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上,鐵道部將采取三項(xiàng)措施,一是擴(kuò)大主要通道貨運(yùn)能力。在主要干線建設(shè)客運(yùn)專線的同時(shí),對(duì)既有鐵路進(jìn)行必要改造,使其成為高質(zhì)量、大能力的以貨為主的通道。二是建設(shè)發(fā)達(dá)的煤運(yùn)系統(tǒng),通過(guò)建設(shè)客運(yùn)專線和既有線擴(kuò)能改造,形成大能力煤運(yùn)通道,滿足煤炭外運(yùn)的需要。三是加快發(fā)展集裝箱運(yùn)輸網(wǎng)。 1.2 國(guó)內(nèi)外鐵路發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1高

24、速鐵路發(fā)展 高速鐵路一般是指具有高加速和高減速性能及對(duì)列車(chē)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)控制,時(shí)速2在 200km以上的鐵路 。國(guó)際高速鐵路的運(yùn)營(yíng)速度已經(jīng)上了兩個(gè)臺(tái)階。現(xiàn)在上第三個(gè)臺(tái)階;20世紀(jì) 6080年代初,由 210km/h提高到了 250km/h及其以上;80年代初到 年代末,由 提高到了 ,到 年代后新建的高速鐵90 250km/h 300km/h 90路大多把基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)速度定為 350km/h,高速鐵路的實(shí)際運(yùn)營(yíng)速度達(dá)到甚至突4 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究3破 350km/h已指日可待 。一些國(guó)家和地區(qū)紛紛投入了高速鐵路的研制開(kāi)發(fā)工作。法國(guó)修建了長(zhǎng)達(dá) 424 千米的巴黎到里昂的高速鐵路,時(shí)速達(dá) 2

25、70 千米。在其基礎(chǔ)上,1990 年法國(guó)又建成了巴黎?勒芒、圖爾的大西洋線,推出了時(shí)速達(dá) 300 千米的第二代高速列車(chē),試驗(yàn)時(shí),曾成功地將列車(chē)的時(shí)速提高到 515.3 千米,打破了輪軌接觸方式運(yùn)輸時(shí)速不能超過(guò) 300 千米的傳統(tǒng)限制。德國(guó)在高速鐵路研制方面后來(lái)居上。它仗著其雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)。從 1983年起,修建了兩條客貨混運(yùn)的高速鐵路新線,客車(chē)時(shí)速達(dá) 250 千米,貨車(chē)時(shí)速達(dá) 200 千米。截止目前,世界上已有日本、法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙、瑞典等國(guó)家修建了時(shí)速達(dá) 200 千米以上高速鐵路,總線路長(zhǎng)達(dá) 1 萬(wàn)多千米。除此之外,韓國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、我國(guó)的臺(tái)灣也在修建高速鐵路。時(shí)速達(dá) 350 千

26、米的高速列車(chē)正在積極研制,渴望不久投入運(yùn)行。磁懸列車(chē)技術(shù)也在不斷發(fā)展,超導(dǎo)技術(shù)的突破將會(huì)帶來(lái)列車(chē)速度的進(jìn)一步提高。鐵路主要技術(shù)政策 在我國(guó)鐵路發(fā)展史上首次提出了客貨分線的方向,在大中城市間發(fā)展客運(yùn)專線,在人口稠密地區(qū)發(fā)展城際鐵路,加快形成覆蓋我國(guó)主要城市的快速客運(yùn)網(wǎng)。隨著中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的逐步實(shí)施,武(漢) -廣(州)、鄭(州)-西(安)、京(北京)-津(天津)、石(家莊)-太(原)等客運(yùn)專線先后立項(xiàng)。在這些客運(yùn)專線的建設(shè)中,有必要借鑒國(guó)外客運(yùn)專線建設(shè)的經(jīng)驗(yàn),修建我國(guó)高質(zhì)量的客運(yùn)專線。 自以日本新干線、法國(guó) TGV為代表的高速鐵路投入運(yùn)營(yíng)以來(lái),安全可靠、技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)質(zhì)服務(wù)的理念為鐵路的發(fā)展帶來(lái)

27、了新的機(jī)遇。高速鐵路的成功,有力地促進(jìn)了這些國(guó)家經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步,促進(jìn)了沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展。高速鐵路不僅在歐洲、亞洲得到了推廣,而且在美洲和澳大利亞也正在進(jìn)行著發(fā)展規(guī)劃。回顧世界高速鐵路的發(fā)展史,對(duì)照我國(guó)鐵路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),可以得到許多重要的啟示。 在亞洲,日本于 1964年建成了世界上第一條高速鐵路-東海道新干線,其后相繼完成了山陽(yáng)、東北、上越,北陸、山形、秋田等新干線,形成了 2175km的新干線網(wǎng),并且還有新建新干線和改造既有線的計(jì)劃;韓國(guó)高速鐵路已部分開(kāi)通運(yùn)營(yíng);中國(guó)臺(tái)灣正在建設(shè)高速鐵路,不久將投入運(yùn)營(yíng);印度也在開(kāi)展高速鐵路建設(shè)的前期工作。 歐洲是目前高速鐵路投入運(yùn)營(yíng)最多的地區(qū)。截至 2

28、002年末,歐洲高速鐵路已有 3260km投入運(yùn)營(yíng),預(yù)計(jì) 2010年將達(dá)到 6000km。歐洲高速鐵路始于法國(guó) 1981年開(kāi)通的巴黎-里昂線(410m),接著 1989年開(kāi)通 TGV大西洋線(280km),1993年開(kāi)通 TGV北方線(332km),正在建設(shè)中的 TGV東方線將于 2007年完工;在德國(guó),漢諾威-維爾茨堡(327km)和曼海姆-斯圖加特(100km)于 1991投入運(yùn)營(yíng),漢諾威-柏林(263km)1998年投入運(yùn)營(yíng)(其中有 170km的高速區(qū)段),從科隆-法蘭克福、威斯巴登-美因茲的萊因-美因地區(qū) 180km 開(kāi)通冰凍食品高速運(yùn)營(yíng)5 第一章 緒論 后,將大大縮短法蘭克福-科隆的

29、運(yùn)行時(shí)間;意大利的羅馬-那不勒斯(210km)始建于 1994年,米蘭-波洛尼亞將于 2006年開(kāi)通,同時(shí)意大利已制定了一項(xiàng)高速鐵路網(wǎng)長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃,將用 2條重要的 T型軸線構(gòu)建路網(wǎng);西班牙在新建馬德里-賽維利亞(471km)高速線取得巨大成功后,又建設(shè)馬德里-巴塞羅那(620km)第二條高速線;比利時(shí)和荷蘭等國(guó)也正在建設(shè)高速鐵路。除了西歐各國(guó)正在建設(shè)高速鐵路網(wǎng),東歐、南部歐洲各國(guó)也在積極進(jìn)行既有線基礎(chǔ)設(shè)施提速改造。一貫比較重視發(fā)展航空和公路運(yùn)輸?shù)拿绹?guó)也開(kāi)始擬訂高速鐵路的建設(shè)計(jì)劃。美國(guó)加利福利亞州已決定在州內(nèi)建設(shè) 1131.3km長(zhǎng)的高速鐵路;佛羅里達(dá)州則通過(guò)立法準(zhǔn)備在州內(nèi)建設(shè)匹茲堡-坦帕-奧

30、蘭多的高速鐵路。 澳大利亞鐵路的重載運(yùn)輸馳名于世,近年委托 TMG國(guó)際公司對(duì)墨爾本-布里斯班(2000km)東海岸鐵路的輪軌高速進(jìn)行論證。 截至 2002年底,全世界已經(jīng)建成高速鐵路并投入運(yùn)營(yíng)的國(guó)家有 9個(gè),線路總長(zhǎng) 5435km;在建高速鐵路 16條,總長(zhǎng)度達(dá)到 3267km,將于 2007年前陸續(xù)在世界上 9個(gè)國(guó)家及我國(guó)臺(tái)灣省建成并投入運(yùn)營(yíng)。歐洲高速鐵路建設(shè)有一個(gè)比較完整的規(guī)劃,根據(jù)這個(gè)規(guī)劃, 2020年前將新建高速鐵路10000km、改造既有線15000km,形成一個(gè)遍及全歐洲并連接主要國(guó)家首都的高速鐵路網(wǎng)。 從以上情況可以看出世界高速鐵路發(fā)展具有以下特點(diǎn)。 (1)修建高速鐵路的國(guó)家日益

31、增多,發(fā)展速度加快。日本、法國(guó)、德國(guó)高速鐵路的巨大成功有力地推動(dòng)了各國(guó)鐵路的發(fā)展,已投入運(yùn)營(yíng)和在建的高速鐵路越來(lái)越多,已制定高速鐵路發(fā)展規(guī)劃的國(guó)家也越來(lái)越多,而一個(gè)國(guó)家新建高速鐵路的周期越來(lái)越短。作為泛歐高速鐵路網(wǎng)的重要組成部分,比利時(shí)處于北歐高速樞紐地位,已經(jīng)開(kāi)通了布魯塞爾-法國(guó)邊境的高速鐵路,還有兩條高速鐵路正在建設(shè)中。荷蘭作為歐洲路網(wǎng)的終端,也積極安排了高速鐵路的修建計(jì)劃。不在國(guó)際大路網(wǎng)的英國(guó)、韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣也很早就開(kāi)始了高速鐵路的研究工作并已賦予實(shí)施。 (2)新建改造結(jié)合,加速路網(wǎng)效應(yīng)。日本以總長(zhǎng) 2000km的高速鐵路波及、影響到了全國(guó)鐵路;法國(guó)總長(zhǎng) 1420km的高速鐵路影響范圍達(dá)

32、 5600km;德國(guó)高速鐵路不足 1000km,但影響卻達(dá)到 4000km。各國(guó)在新建高速鐵路的同時(shí),大力改造既有線,充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。高速鐵路的發(fā)展結(jié)合既有線改造,分三個(gè)層次展開(kāi);國(guó)內(nèi)、國(guó)際、洲際。法國(guó)、德國(guó)和日本的高速鐵路基本成網(wǎng),并按各自的規(guī)劃還在繼續(xù)完善中;開(kāi)行歐洲之星的巴黎-倫敦是率先實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的國(guó)際線路,接著在中歐西部的法國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)、荷蘭以及法國(guó)、德國(guó)、盧森堡、瑞士均形成高速國(guó)際聯(lián)運(yùn);以時(shí)速 200km為速度目標(biāo)值的既有線改造將連接歐亞大陸,提高洲際的鐵路運(yùn)輸能力。 (3)技術(shù)已經(jīng)成熟,歐亞各有特點(diǎn)。高速鐵路經(jīng)過(guò) 40年的發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施等各方面的技術(shù)日臻成熟,并且各國(guó)均有獨(dú)

33、到的優(yōu)點(diǎn)。日本是世界上建設(shè)高速鐵6 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究 路最早的國(guó)家之一,在經(jīng)歷了初期路基沉降量大、路基病害多、橋梁安全儲(chǔ)備低、軌道結(jié)構(gòu)偏低等問(wèn)題的困擾后,對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,取得了大量成果,在以后建設(shè)的高速鐵路均采用了科學(xué)、先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn),保持了良好的運(yùn)行紀(jì)錄。法國(guó)高速鐵路的特點(diǎn)是強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施、保持良好彈性、嚴(yán)控列車(chē)軸重,各項(xiàng)指標(biāo)良好。德國(guó)高速鐵路在基礎(chǔ)設(shè)施方面采用了較高標(biāo)準(zhǔn),但機(jī)輛軸重的控制不如法國(guó)嚴(yán)格,因此在運(yùn)行 5年后陸續(xù)出現(xiàn)病害,后來(lái)把軸重改為 17t以下,已形成完善的高速運(yùn)輸體系。 (4)速度穩(wěn)中有升,提高競(jìng)爭(zhēng)能力。列車(chē)運(yùn)營(yíng)速度除和設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值有關(guān)外,還與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有密

34、切的關(guān)系。日本高速鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速一般為 250260km,實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)速為 220240km,其近期修建的高速鐵路已計(jì)劃將時(shí)速提高到 270km以上。法國(guó)早期高速鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速為 300km,實(shí)際運(yùn)營(yíng)速度為 270300km,近期修建的北方線和東方線設(shè)計(jì)時(shí)速為 350km,實(shí)際運(yùn)營(yíng)速度已突破 300km。西班牙、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣高速鐵路的設(shè)計(jì)時(shí)速都是 350km,為運(yùn)營(yíng)速度突破 300km作準(zhǔn)備。 1.2.2鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng) 1. 基本概念 我國(guó)在 20 世紀(jì) 90 年代初期部分電力自動(dòng)化企業(yè)根據(jù)配電網(wǎng)監(jiān)控的要求,開(kāi)4始研制監(jiān)控功能的配電遠(yuǎn)動(dòng)裝置 。隨著我國(guó)鐵路列車(chē)的不斷提速,這對(duì)車(chē)站各5種行車(chē)控制設(shè)

35、備的可靠性提出了更高的要求 。良好電力供給是保障鐵路信號(hào)設(shè)備安全運(yùn)行的必要條件,為了提高鐵路電力供給,電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始在鐵路電力上應(yīng)用。 在本節(jié)中對(duì)幾個(gè)重要概念進(jìn)行一下介紹:計(jì)算機(jī)與相應(yīng)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置及通信設(shè)備組成的系統(tǒng),主要用來(lái)完成電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視(包括信息的收集、處理和顯示)遠(yuǎn)距離開(kāi)關(guān)操作以及制表記錄和統(tǒng)計(jì)等功能,一般稱為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(Superuisory Control And Acquisition,簡(jiǎn)稱 SCADA)。RTU鐵路電力中指電力遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)中安裝在變配電所的一種遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控終端裝置,是鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)最基本的環(huán)節(jié)。RTU主要采集鐵路車(chē)站 10KV變(配)電

36、所運(yùn)行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量,監(jiān)視并向電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量, FTU(一般指用于 10KV貫通線和自閉線饋線配電終端,監(jiān)控安裝在鐵路區(qū)間通信信號(hào)中繼站和車(chē)站信號(hào)樓)主要是采集車(chē)站電力和鐵路區(qū)間信號(hào)電源運(yùn)行狀態(tài)和模擬狀態(tài)量,執(zhí)行電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心發(fā)往所在電力設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)命令。 2. 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控的發(fā)展 遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,使電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息直接進(jìn)入調(diào)度中心成為7 第一章 緒論 可能,調(diào)度人員可以根據(jù)這些信息迅速掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理事故。早期的遠(yuǎn)程監(jiān)控,靠的是人工 調(diào)度,速度慢,反應(yīng)遲緩,不能快速處理突發(fā)事件和有效地保障安全。SCADA系統(tǒng)自誕生之日

37、起就與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代。 第一代是基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)的 SCADA系統(tǒng),如電力自動(dòng)化研究院為華北電網(wǎng)開(kāi)發(fā)的 SD176系統(tǒng)以及日本日立公司的 H-80M鐵道電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。70年代-80年代初主要采用第一代 SCADA系統(tǒng)。 第二代是 80年代基于通用計(jì)算機(jī)的 SCADA系統(tǒng),在第二代中,廣泛采用VAX小型計(jì)算機(jī)以及其它通用工作站,操作系統(tǒng)一般是通用的 UNIX操作系統(tǒng)。在這一階段,SCADA 系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析,自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)以及網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)合到一起構(gòu)成了 EMS系統(tǒng)(能量管理系統(tǒng))。 第一代與第二代 SCAD

38、A系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是采用集中式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并且系統(tǒng)不具有開(kāi)放性,因而系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)以及與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)很困難。 隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展,第三代 SCADA系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用 PC機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),同時(shí)系統(tǒng)逐步從集中式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu);這一階段是我國(guó) SCADA6系統(tǒng)發(fā)展最快的階段,各種最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)都匯集進(jìn) SCADA系統(tǒng)中 。 膠新鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)型遠(yuǎn)動(dòng)裝置、集中控制與就地控制相結(jié)合的方式。主要由遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心、10kV配電所微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、信號(hào)電源監(jiān)控系統(tǒng)、通信信道以及 10kV真空斷路器等組成。全線共設(shè)青島、兗州、徐州 3個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心,實(shí)現(xiàn)對(duì)全線 6個(gè)配電所、16處貫通線

39、戶外真空斷路器和 22處信號(hào)電源的監(jiān)控。 秦沈客運(yùn)專線是我國(guó)第一條試驗(yàn)時(shí)速達(dá)到 300 km的跨世紀(jì)標(biāo)志性工程,也為即將興建的高速鐵路、客運(yùn)專線提供必要的技術(shù)儲(chǔ)備,“中華之星”動(dòng)車(chē)組是我國(guó)時(shí)7速 270km等級(jí)的第一列動(dòng)車(chē)組,可適用于秦沈客運(yùn)專線和高速鐵路運(yùn)行需要 。為了滿足沿線通信、信號(hào)、電氣化、電力等相關(guān)負(fù)荷對(duì)電力供電的要求、秦沈客運(yùn)專線電力專線采用了目前具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),但其技術(shù)性能還有待進(jìn)一步提高。 1.3 課題研究?jī)?nèi)容 1.3.1 選題理由 隨著電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用,變電所無(wú)人值班后,實(shí)行自動(dòng)化管理,具有優(yōu)化軟件和專家系統(tǒng)支持其運(yùn)行業(yè)務(wù),是集約化、智能化的管理方式

40、,必將使電8 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究 8網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性有顯著地提高 。 由于我國(guó)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)研究應(yīng)用都相對(duì)起步晚,現(xiàn)有的鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控設(shè)備其運(yùn)營(yíng)的長(zhǎng)期安全性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步提高、技術(shù)方面也并不完善,安裝試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也不詳盡。而運(yùn)營(yíng)中以 RTU、FTU在運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的問(wèn)題尤為突: 1.監(jiān)控系統(tǒng)和 RTU死機(jī)或出現(xiàn)故障等會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)丟失、出錯(cuò),是安全運(yùn)行的嚴(yán)重隱患。在該類(lèi)問(wèn)題未消除以前,不能按無(wú)人值班運(yùn)行,導(dǎo)致電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心無(wú)法對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控; 2.RTU功能設(shè)計(jì)上有缺陷,在實(shí)際運(yùn)行中抗干擾性能差,在長(zhǎng)期惡劣的環(huán)境下工作由于干擾因素易使高壓設(shè)備誤動(dòng)

41、作,造成供電中斷事故; 3.上傳調(diào)度中心的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)不一致,導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心無(wú)法判斷; 在上傳信息量多時(shí) RTU、FTU處理數(shù)據(jù)速度減慢使上傳數(shù)據(jù)變慢,有時(shí)4.根本不能傳送數(shù)據(jù),使遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心不能做到對(duì)電力設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控; 5.遙信誤發(fā),遙控?cái)嗦菲饔芯軇?dòng)現(xiàn)象等一系列問(wèn)題; 6.選用的數(shù)據(jù)采集與處理算法不能做到最優(yōu)化,加重了 CPU處理數(shù)據(jù)的復(fù)雜程度,無(wú)法兼顧數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性,在數(shù)據(jù)處理增多的情況可以能導(dǎo)致RTU死機(jī); 變(配)電所無(wú)人值班后,電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心調(diào)度值班人員對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的依賴性越來(lái)越大,遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性成為較突出的問(wèn)題。運(yùn)行中死機(jī)的原因在于基于為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理與傳遞,自

42、診斷功能有缺陷死機(jī)后無(wú)報(bào)警信號(hào)遙信或遙測(cè)數(shù)據(jù)不刷新,出現(xiàn)這種情況時(shí)只有實(shí)際操作斷路器才能判斷是否死機(jī),如果在電力貫通線和自閉線事故時(shí)死機(jī)又不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理將會(huì)延誤調(diào)度部門(mén)處理事故,會(huì)造成電力貫通線和自閉線的安全事故,對(duì)鐵路行車(chē)安全也會(huì)造成嚴(yán)重影響。 1.3.2 課題研究?jī)?nèi)容 本論文結(jié)合我國(guó)當(dāng)前鐵路提速和加快高速鐵路網(wǎng)的建設(shè)背景下,針對(duì)我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)的特點(diǎn)及在電力遠(yuǎn)動(dòng)安裝調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,設(shè)計(jì)研究適合我國(guó)當(dāng)代鐵路運(yùn)輸?shù)碾娏h(yuǎn)動(dòng)終端系統(tǒng)。采用理論研究設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工運(yùn)營(yíng)調(diào)試相結(jié)合的方法,具體研究?jī)?nèi)容如下: 第一章:介紹了國(guó)內(nèi)外鐵路發(fā)展現(xiàn)狀及鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)和相關(guān)概念,提出選題理由。 第二章:基于

43、鐵路電力施工規(guī)范TB10207-99、鐵路電力牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范TB10117-98及 TCP/IP電力規(guī)約 IEC60870?5-101對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控9 第一章 緒論 系統(tǒng)組成、運(yùn)行原理等進(jìn)行了系統(tǒng)描述與分析,定義了遠(yuǎn)動(dòng)終端系統(tǒng)基本功能,特別詳細(xì)分析了其故障診斷與隔離功能,規(guī)定了工作技術(shù)條件和設(shè)計(jì)了各種參數(shù)。 第三章:鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備在工作狀態(tài)下易受到干擾,本章結(jié)合在工程實(shí)際中安裝調(diào)試運(yùn)營(yíng)遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)方面的經(jīng)驗(yàn),從系統(tǒng)接地、屏避、隔離等多方面提出并改進(jìn)遠(yuǎn)動(dòng)終端 RTU在抗干擾方面的措施,以便于進(jìn)一步提高遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU的抗干擾性能,保障其終端數(shù)據(jù)處理的可靠性。 第四章: 研究了變

44、送器和變換器,對(duì)比了其在遠(yuǎn)動(dòng)終端數(shù)據(jù)采集時(shí)的優(yōu)劣性能,利用單片機(jī)和一些芯片,基于經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的原則對(duì)終端數(shù)據(jù)采集進(jìn)行了簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),選用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,以保證 RTU系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)達(dá)到最優(yōu)。 第五章:指出了鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)發(fā)展方向,對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用于高速鐵路建設(shè)和改造既有線路的前景進(jìn)行展望。以上所述為論文研究的主要內(nèi)容。為我國(guó)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工調(diào)試運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供了一些思路。10第二章 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端功能設(shè)計(jì) 第二章 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1概述 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)只是在近年才開(kāi)始在鐵路電力供電應(yīng)用,相對(duì)起步晚,國(guó)內(nèi)對(duì)其研究的不多,也少有人對(duì)其做出全

45、面的總結(jié)。本章結(jié)合電力網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)、變電所自動(dòng)化技術(shù)、鐵路 10kv電力供電原理施工規(guī)范施工技術(shù)、鐵路電力牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范等,以及鐵路電力工程上的安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn),對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)、特別是遠(yuǎn)動(dòng)終端的工作原理做了全面的總結(jié)與分析,并對(duì) RTU的功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 2.2鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能 2.2.1 結(jié)構(gòu) 以計(jì)算機(jī)為核心的鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 2-1所示,按其功能可以分成如下四個(gè)子系統(tǒng): 1.信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng) 信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)是指設(shè)置在鐵路變(配)電所、車(chē)站信號(hào)樓電源室及區(qū)間信號(hào)樓電源室的電力遠(yuǎn)動(dòng)終端。遠(yuǎn)動(dòng)終端與電力調(diào)度中心配合以實(shí)現(xiàn)四遙功能:

46、RTU和 FTU電力遠(yuǎn)動(dòng)終端(RTU鐵路電力中指電力遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)中安裝在變配電所的一種遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控終端裝置)是鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。RTU主要采集鐵路車(chē)站 10KV變(配)電所運(yùn)行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量,監(jiān)視并向電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量,接收并執(zhí)行從電力調(diào)度中心發(fā)送的遙控命令,并通過(guò)微機(jī)保護(hù)屏對(duì)斷路器的分、合閘操作;RTU在遙調(diào)方面的主要功能是接收并執(zhí)行電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心向變(配)電所發(fā)送的遙調(diào)命令,調(diào)整電力調(diào)壓器的檔位,以保證輸出電壓的穩(wěn)定;FTU(一般指用于 10KV貫通線和自閉線監(jiān)控的饋線配電終端,安裝在鐵路區(qū)間通信信號(hào)中繼站電源室和車(chē)站信號(hào)樓電源室)主要是采集車(chē)站電力

47、和鐵路區(qū)間信號(hào)電源運(yùn)行狀態(tài)和模擬狀態(tài)量,執(zhí)行電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心發(fā)往所在電力設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)命令。 2.信息傳輸子系統(tǒng) 信息傳輸子系統(tǒng)按信道的不同,分為模擬傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)兩類(lèi)。對(duì)于模擬傳輸系統(tǒng),遠(yuǎn)動(dòng)終端輸出的數(shù)字信號(hào)必須經(jīng)過(guò)調(diào)制后才能傳輸;對(duì)于數(shù)字 11 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究 傳輸系統(tǒng)(主要是數(shù)字光纖等),低速的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)數(shù)字復(fù)接設(shè)備,才能接9到高速的數(shù)字信道 。電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度控制中心通過(guò)鐵通提供的專用光纖數(shù)字通道10與被控站進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制 。 3.信息的采集處理和控制子系統(tǒng) 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)鐵路 10KV電力貫通線和自閉線進(jìn)行監(jiān)視和控制,需要收集分散在各個(gè)車(chē)站變(配

48、)電所和車(chē)站信號(hào)樓電源室、區(qū)間信號(hào)樓電源室的時(shí)間信息,對(duì)這些信息進(jìn)行分析和處理,并將結(jié)果顯示給調(diào)度員或產(chǎn)生輸出命令對(duì)整個(gè)鐵路電力系統(tǒng)進(jìn)行控制。 4.人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng) 高度自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展要求高度人員在先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)的協(xié)助下,充分、深入和及時(shí)地掌握鐵路電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài),作出正確的決策和相應(yīng)的措施,使鐵路電力系統(tǒng)更加安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。從鐵路區(qū)間信號(hào)中繼站電源室、車(chē)站信號(hào)樓電源室和變(配)電所收集到的信息,經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)加工處理后,通過(guò)顯示屏和顯示器反饋給調(diào)度運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員,運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員收到這些信息作出決策后,再11通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示觸摸等操作,對(duì)整個(gè)鐵路電力系統(tǒng)進(jìn)行控制 。 變(配)電所、信號(hào)樓電

49、源室、中繼站電源室 電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心 模擬屏信息輸調(diào)入設(shè)備用于信度屏幕顯示(流互、運(yùn) 息采集、用于信壓互) 營(yíng)處理、控息人大調(diào)制 調(diào)制 維制的計(jì)會(huì)議和控制臺(tái) 信息輸護(hù)解調(diào)器 解調(diào)器 算機(jī)系命令執(zhí)出設(shè)備人統(tǒng)行的計(jì)(變電員算機(jī) 所微保工程師維護(hù)臺(tái)屏、負(fù)荷開(kāi)關(guān)掛操作機(jī)打印機(jī)構(gòu)) 信息采集處理 信息采集和命信息傳輸子系統(tǒng) 人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng) 和控制子系統(tǒng) 令傳輸子系統(tǒng)圖 2-1 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)功能圖系統(tǒng)主要由位于變(配)電所的 RTU、車(chē)站信號(hào)樓和區(qū)間信號(hào)電源室的 FTU為最基本的信息采集處理與命令執(zhí)行單元;終端 RTU和 FTU的信號(hào)通過(guò) RS23212第二章 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端功能設(shè)計(jì) 接口數(shù)據(jù)可以進(jìn)

50、入本地微機(jī)控制,遠(yuǎn)傳為標(biāo)準(zhǔn) MODEM,經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)后通過(guò)電話線以數(shù)字信號(hào)送至車(chē)站或區(qū)間通信站轉(zhuǎn)換為光信號(hào),鐵通專用光纖為遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)預(yù)留 2M專用通道,以保障遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的傳送;最后經(jīng)過(guò)電力調(diào)度中心通信站將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送至電力調(diào)度中心用于信息采集、處理、控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如圖 2-2鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖。電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖光纜通道 電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心 管 理 部 門(mén)注 :SS? 10kv 配電所音頻通道 遠(yuǎn)動(dòng)電力調(diào)度中心通信站 遠(yuǎn)動(dòng)復(fù)視終端鐵 通光纖通信車(chē)站區(qū)間通信設(shè)備 音 頻 通 道SS SS SS SS SS SS車(chē)站配電所 10kv 10kv 10kv 10kv 10kv 10

51、kv配電所 3 配電所 配電所 1 配電所 2 配電所 配電所 RTU RTU RTU RTU RTU RTU 區(qū) 間信號(hào)集 車(chē)站信 車(chē)站信 車(chē)站信中 移 頻 點(diǎn) 車(chē)站信 區(qū) 間 信 車(chē)站信 區(qū)間信 區(qū) 間 信 區(qū) 間 信車(chē)站信 區(qū) 間 信號(hào)樓 號(hào)樓 號(hào) 電 源 號(hào)樓 號(hào) 電 源 號(hào)樓號(hào)樓 號(hào) 電 源 號(hào)電源 號(hào)樓 號(hào) 電 源FTU 室 FTU FTU 室 FTU FTU FTU 室 FTU FTU 室 FTU FTU 室 FTU圖 2-2 鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖2.2.2 電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控的根本目的是提高供電的安全性和可靠性,提高供電質(zhì)量,減輕運(yùn)營(yíng)值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作環(huán)境。更好的保障鐵路電力供給,為鐵路設(shè)備安全運(yùn)營(yíng)提供有力保證。其功能主要有以下內(nèi)容: 1.監(jiān)視和控制功能 1)數(shù)據(jù)采集,主要包括模擬量、狀態(tài)量和脈沖量的的采集; 2)事件順序記錄,包括斷路器跳合閘記錄和保護(hù)動(dòng)作順序記錄; 3)故障記錄、故障錄波和故障測(cè)距; 4)電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心人員可以通過(guò)人機(jī)接口對(duì)沿線鐵路變(配)電所斷路器及區(qū)間中繼站負(fù)荷開(kāi)關(guān)進(jìn)行分、合閘控制; 5)在電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,對(duì)采集的電流、電壓、頻率等進(jìn)行實(shí)時(shí)13鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與研究 監(jiān)控,同時(shí)還要監(jiān)視遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備本身是否運(yùn)行正常; 6)人機(jī)聯(lián)系功能; 7)電力調(diào)度人員可以定時(shí)