鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的研究與分析

1、鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的研究與分析鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的研究與分析前言鐵路是國家的重要根底設(shè)施、國家的大動(dòng)脈、群眾化交通方式之一，它具有運(yùn)輸才能大、本錢低、能耗少、速度高、適應(yīng)性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)。在綜合交通體系中處于骨干地位，假如沒有鐵路的現(xiàn)代化就難以實(shí)現(xiàn)國家的現(xiàn)代化。由于中國幅員遼闊、內(nèi)陸深廣、人口眾多，資源分布及工業(yè)布局不平衡，鐵路運(yùn)輸在各種運(yùn)輸方式中的優(yōu)勢更加突出，在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開展中具有特殊的地位和作用。鐵路技術(shù)裝備和信息技術(shù)的現(xiàn)代化是實(shí)現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化的重點(diǎn)任務(wù)之一，鐵路技術(shù)裝備是鐵路運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)根底，它包括線路、車站、電力、通信信號(hào)設(shè)備，機(jī)車、車輛、裝備、給水設(shè)備和建筑物以及電氣化鐵路的供電設(shè)施等。

2、近年來隨著運(yùn)行管理形式的改革和技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)步了電網(wǎng)平安、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程度、改善供電質(zhì)量，到達(dá)了減人增效的目的，進(jìn)步處理事故的靈敏性和電網(wǎng)的穩(wěn)定性、平安性，進(jìn)步了鐵路供電單位的經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)消費(fèi)率。先進(jìn)的電力裝備、良好的供電質(zhì)量記憶一流的效勞程度，已成為鐵路對(duì)電力需求的重要組成局部。在電力的管理中，需要有一套完善的用電管理系統(tǒng)，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)掌握低壓配電網(wǎng)運(yùn)行狀況。利用高科技手段進(jìn)步用電效率，節(jié)約本錢，給用電管理提供直接、便利的技術(shù)支持，為符合預(yù)測、電力調(diào)度、用電管理、配套效勞奠定堅(jiān)實(shí)的基矗1典型鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)組成為了充分發(fā)揮鐵路電力的貫穿作用，確保鐵路用電的平安可靠，減少其對(duì)鐵路

3、運(yùn)輸消費(fèi)造成的影響，所以電力遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)被引入到鐵路電力系統(tǒng)中，電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在我國的廣泛應(yīng)用時(shí)間并不長，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段，分別是：有觸點(diǎn)式階段、布線邏輯式階段和軟件化階段等。鐵路10kV電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)綜合的鐵路供電和設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)，由鐵路供電的特殊要求決定其需要采集的數(shù)據(jù)量。鐵路電力本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)一般選用分層分布式系統(tǒng)構(gòu)造，主要包括遠(yuǎn)動(dòng)控制主站、運(yùn)動(dòng)終端和通信通道三局部。鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)鐵路供電所、電力線路及信號(hào)電源進(jìn)展情況等的實(shí)時(shí)監(jiān)測控制，消滅了事故隱患、加快事故的處理速度、保證了鐵路行車的供電需求。鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)采用N鏈?zhǔn)綐?gòu)造，即一臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)控制主站對(duì)應(yīng)著N個(gè)被

4、控端，系統(tǒng)一般除了具有遙控、遙信、遙控功能外，還應(yīng)具有判斷和切除線路故障的功能。鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)如下圖：1.1遠(yuǎn)動(dòng)控制主站遠(yuǎn)動(dòng)控制主站主要是指在電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是整個(gè)電網(wǎng)調(diào)度管理控制系統(tǒng)的心臟局部，一般采用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)構(gòu)造，分布式控制系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)設(shè)備為核心，以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為單元進(jìn)展配置。它主要負(fù)責(zé)相關(guān)信息的搜集與處理及綜合管理等，對(duì)沿線配電所及各站信號(hào)電源施行遙測、遙信和遙控，對(duì)個(gè)站貫穿線和自閉線上的高壓分段開關(guān)實(shí)現(xiàn)遙控與遙信。系統(tǒng)的硬件配置主要有前置機(jī)、后臺(tái)處理機(jī)、維護(hù)工作站、模擬屏、操作員節(jié)點(diǎn)機(jī)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備及相應(yīng)的人機(jī)接口設(shè)備，設(shè)置了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)打印，文檔管理報(bào)表打印機(jī)、實(shí)

5、時(shí)監(jiān)視及衛(wèi)星時(shí)鐘同步等外圍設(shè)備。應(yīng)用軟件是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，應(yīng)用軟件協(xié)調(diào)完成同各個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)通訊任務(wù)；應(yīng)用軟件把硬件系統(tǒng)采集的各種數(shù)據(jù)如電壓、電流、電量等經(jīng)過計(jì)算后以合理的方式顯示出來供操作人員參考；操作人員的操作也要通過應(yīng)用軟件才能執(zhí)行；應(yīng)用軟件還有很多其它功能。應(yīng)用軟件的好壞將直接影響整個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用程度。1.2運(yùn)動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)終端設(shè)備分為配電所監(jiān)控終端RTU、桿上開關(guān)監(jiān)控終端FTU及信號(hào)電源監(jiān)控終端STU。運(yùn)動(dòng)終端采集的數(shù)據(jù)有利于分析正常時(shí)的負(fù)荷變化和故障時(shí)的變化情況，為科學(xué)分析判斷故障和合理調(diào)配資源提供了根據(jù)。配電所綜合自動(dòng)化安裝集中式RTU，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的配電功能要求，RTU實(shí)現(xiàn)對(duì)配

6、電所的遙測、遙信和遙控，將配電所根底單元的所有保護(hù)信息通過遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上送主站，以滿足遠(yuǎn)方遙測、遙信、遙控、遙視等在線監(jiān)測和遠(yuǎn)方診斷及維護(hù)的要求。桿上開關(guān)控制終端FTU以配電遠(yuǎn)動(dòng)控制終端為核心單元，配以不銹鋼控制箱體、操作機(jī)構(gòu)、智能充電裝置、免維護(hù)蓄電池以及其它外圍設(shè)備。它主要安裝在電力貫穿線、自閉線的分段開關(guān)上，用來檢測和控制開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，測量電路的電流、電壓和有功功率及無功功率等電氣量，采集高壓遠(yuǎn)動(dòng)負(fù)荷開關(guān)、高壓線路過流、短路遙信、高壓線路接地遙信等遙信量，保存十個(gè)故障錄波數(shù)據(jù)供系統(tǒng)事故分析。信號(hào)電源監(jiān)控終端STU設(shè)在沿線車站信號(hào)機(jī)械室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)樓電源遙測、遙信、遙控功能。STU以配電遠(yuǎn)

7、動(dòng)控制平臺(tái)為核心單元，與桿上開關(guān)監(jiān)控終端FTU等遠(yuǎn)動(dòng)控制終端共同組成車站的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)發(fā)它們的數(shù)據(jù)至遠(yuǎn)動(dòng)控制主站，完成遠(yuǎn)動(dòng)控制功能。它主要檢測電力貫穿線經(jīng)變壓器輸出的信號(hào)電源的電器參量，采集信號(hào)電源相電壓、相電流及有功功率、功率因數(shù)、正序、負(fù)序等模擬量及低壓遠(yuǎn)動(dòng)斷流器過流、短路遙信等遙信量。記錄兩路信號(hào)電源的低壓遠(yuǎn)動(dòng)斷路器在發(fā)生過流、速跳閘時(shí)故障點(diǎn)前后各5個(gè)周期的電壓、電流波形曲線，保存十個(gè)故障錄波數(shù)據(jù)供系統(tǒng)故障分析。另外還記錄發(fā)生越限時(shí)，越限點(diǎn)前后各5s的電壓、電流有效值的故障曲線。遠(yuǎn)動(dòng)終端主要包括數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、數(shù)據(jù)通訊局部、電源局部等三個(gè)局部組成。1.3通信信道通信信道是遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的

8、最重要的組成局部。借助于通信信道，各遠(yuǎn)動(dòng)終端盒遠(yuǎn)動(dòng)控制主站得以互相交換信息和信息共享，進(jìn)步了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，減少了連接電纜和設(shè)備數(shù)量，實(shí)現(xiàn)終端遠(yuǎn)方監(jiān)控。遠(yuǎn)動(dòng)通道物理構(gòu)造一般采用由光纜構(gòu)成的環(huán)形構(gòu)造，動(dòng)態(tài)備用運(yùn)行方式；遠(yuǎn)動(dòng)控制主站通過遠(yuǎn)動(dòng)通道查詢報(bào)文查詢遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)動(dòng)終端如有數(shù)據(jù)那么上送遠(yuǎn)動(dòng)控制主站，如無數(shù)據(jù)那么答復(fù)正常應(yīng)答報(bào)文。由于鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)本身沒有通信線路，遠(yuǎn)動(dòng)控制主站通過鐵路通信系統(tǒng)提供的專用主備光纖數(shù)字通道與被控終端進(jìn)展通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，光纖數(shù)字通道采用環(huán)形構(gòu)造。主控站采用雙以太網(wǎng)配置，在邏輯上與被控站通信構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。2電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的主要功能鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的

9、主要任務(wù)就是將表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和各發(fā)電廠和變電所的有關(guān)實(shí)時(shí)信息采集到遠(yuǎn)動(dòng)控制主站；把遠(yuǎn)動(dòng)控制主站的命令發(fā)往遠(yuǎn)動(dòng)終端，對(duì)設(shè)備進(jìn)展調(diào)節(jié)和控制。從遠(yuǎn)動(dòng)終端發(fā)往控制主站的信息有測量量和狀態(tài)量，測量量有有功功率、無功功率、電壓、電流、頻率和水庫的水位等。狀態(tài)量有斷路器、隔分開關(guān)的位置狀態(tài)、自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)的動(dòng)作狀態(tài)，發(fā)電機(jī)組、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。主要功能包括遙測、遙信、遙控、打??；具有對(duì)線路故障進(jìn)展檢測的才能；有對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析和處理的才能；具有對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端在線自檢和顯示的功能；對(duì)用戶畫面和用戶數(shù)據(jù)庫實(shí)如今線修改、編輯和定義的功能；本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理所有計(jì)算機(jī)有自啟動(dòng)、自恢復(fù)

10、功能；冗余配置的雙主機(jī)系統(tǒng)，有可自動(dòng)切換和手動(dòng)切換的功能；對(duì)操作人員可進(jìn)展模擬培訓(xùn)和演示功能等。2.1遙測、遙信及遙控功能遙測、遙信和遙控功能是鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的最根本的功能。應(yīng)用通信技術(shù)傳送被測變量的測量值稱之為遠(yuǎn)程測量，簡稱遙測；應(yīng)用通信技術(shù)完成對(duì)設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)視稱之為遠(yuǎn)程信號(hào)，簡稱遙信；調(diào)度控制中心發(fā)送給發(fā)電廠或變電所的遠(yuǎn)程命令有控制命令及調(diào)節(jié)命令，應(yīng)用通信技術(shù)完成改變運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的命令稱之為遠(yuǎn)程命令，又稱之為遙控。當(dāng)調(diào)度中心需要直接抑制發(fā)電廠、變電所中的某些設(shè)備，就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的控制命令，這種應(yīng)用通信技術(shù)完成對(duì)有兩個(gè)確定狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備的控制成為遠(yuǎn)程切換。在中國，通常把遠(yuǎn)程切換稱為遙控。

11、隨著科技的進(jìn)步，鐵路遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的功能根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際需要還在不斷地?cái)U(kuò)展，為了有助于分析電力系統(tǒng)的事故、保證遠(yuǎn)動(dòng)裝置的正常運(yùn)行和便于維護(hù)，還具有自檢查、自診斷等功能等。2.2線路故障檢測遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在線路故障檢測也發(fā)揮了重要的作用，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)采用過電流檢測原理，即可判斷線路電流是否超過整定值來檢測故障。由FTU檢測到故障并上報(bào)主站，主站系統(tǒng)首先要完成故障的自動(dòng)定位，在確認(rèn)線路失電的情況下自動(dòng)遙控?cái)嚅_故障線段兩側(cè)的負(fù)荷開關(guān)，隔離故障點(diǎn)，然后，自動(dòng)下發(fā)遙控命令閉合兩側(cè)配電所出現(xiàn)開關(guān)，恢復(fù)非故障線段的供電，并給出提示信息和故障的處理報(bào)告，供調(diào)度員進(jìn)一步分析。故障發(fā)生時(shí)，主站自動(dòng)查找故障區(qū)間內(nèi)所有的FTU

12、暫態(tài)3I0值，找到最大值所在的FTU，那么故障點(diǎn)位于該FTU相鄰的一側(cè)。然后比擬該FTU兩側(cè)的暫態(tài)3I0值，找到較大者，并比擬最大值與較大值暫態(tài)零序電流的方向，假如一樣，那么故障點(diǎn)位于最大值FTU的另一側(cè)；假如相反，那么故障點(diǎn)位于兩者之間。同時(shí)利用零序電壓3I0值作為故障處理的啟動(dòng)條件和閉鎖條件，進(jìn)步故障檢測和定位的準(zhǔn)確性。主站系統(tǒng)根據(jù)FTU上報(bào)的線路電壓數(shù)據(jù)，高壓斷相故障的位置應(yīng)該在第一個(gè)出現(xiàn)任意線電壓或相電壓低于斷相故障電壓上限門檻值如小于180V，而且大于斷相電壓下限門檻值不為0的開關(guān)和與其相鄰的上游開關(guān)之間。3電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)存在的問題就目前而言，我國的電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)尚在建立之中，還沒有形成

13、規(guī)模，在鐵路的供電網(wǎng)絡(luò)、路網(wǎng)供電方供電設(shè)備等與國外的差距還是很大2-3，從而導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行程度偏低，線路操作、倒閘作業(yè)、故障搶修、恢復(fù)供電等效率偏低，頻繁的導(dǎo)致了許多重特大平安事故的發(fā)生，造成了重大的人員和財(cái)產(chǎn)損失，故應(yīng)加快鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)建立進(jìn)步供電網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)行程度，減少人員使用量，減少事故發(fā)生概率。3.1運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備的干擾遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備屬高度集成化的弱電設(shè)備，其絕緣程度較低，對(duì)外界的干擾較為敏感，對(duì)于雷電等強(qiáng)電磁脈沖和過電壓的耐受才能很低。而遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備工作環(huán)境卻是極易受到電磁干擾的強(qiáng)電場所，這些干擾對(duì)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。這些干擾主要包括來自自然環(huán)境的

14、干擾，放電過程產(chǎn)生的干擾和來自電網(wǎng)的干擾等。為了防止此類干擾對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響，可采取一些措施，如屏蔽措施、系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)、濾波器的設(shè)計(jì)以及印刷電路板的設(shè)計(jì)等3，采用合理的抗干擾措施可以明顯的電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的平安性及可靠性。3.2運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的通訊通道路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中通訊通道的設(shè)置方式主要以利用公網(wǎng)遠(yuǎn)程撥號(hào)方式為主。這種方式產(chǎn)生的原因主要由鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)開展的歷史原因所造成。電力遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)進(jìn)人鐵路電力系統(tǒng)時(shí)，全路還未組建DIS、TIS等系統(tǒng)。為理解決電力遠(yuǎn)動(dòng)的通訊通道問題，可以采取以下解決方案，如：電力線載波、利用公網(wǎng)各站端遠(yuǎn)程撥號(hào)上網(wǎng)、用戶單位自行敷設(shè)通訊線等。隨著時(shí)間的推移，利用公網(wǎng)各站端遠(yuǎn)

15、程撥號(hào)上網(wǎng)方式逐漸在路內(nèi)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著鐵路內(nèi)部DIS、TIS等系統(tǒng)的組建，鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)完全可以借用它們的通訊通道，與這些系統(tǒng)組成綜合管理或綜合調(diào)度中心。鐵路電力系統(tǒng)是為鐵路通信信號(hào)設(shè)備供電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的正常工作是鐵路通信信號(hào)設(shè)備正常工作的根本條件，因此，該系統(tǒng)的信息也應(yīng)該屬于行車平安信息。由此可見，鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該可以與DIS、TIS等系統(tǒng)合并，形成綜合管理或綜合調(diào)度系統(tǒng)。3.3遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)由于現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸和指揮控制系統(tǒng)都是電氣化系統(tǒng)，以及一些跟列車行駛有關(guān)的新設(shè)備都更多的引入了自動(dòng)化，鐵路用戶對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性提出了更高的要求，所以需要建立可靠、完善的鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，這里主要的是遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)4。在軟件設(shè)計(jì)上盡量使該軟件的穩(wěn)定性到達(dá)最好，