實(shí)現(xiàn)無人值班牽引變電所應(yīng)注意的問題

劉 毅

（南寧鐵路局計(jì)統(tǒng)處，工程師，廣西 南寧 530003）

無人值班牽引變電所是指無固定的值班人員，在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行監(jiān)視和操作的牽引變電所，其控制和監(jiān)視是由電力調(diào)度中心來完成。牽引變電所實(shí)現(xiàn)無人值班，是電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)管理的發(fā)展方向，是促進(jìn)牽引供電系統(tǒng)安全運(yùn)行和生產(chǎn)管理現(xiàn)代化的有效措施，是牽引供電系統(tǒng)發(fā)展的必然之路。鐵道部頒布的相關(guān)規(guī)定中，已提出牽引變電所應(yīng)或宜采用無人值班、有人值守設(shè)計(jì)的要求。

無人值班牽引變電所的設(shè)計(jì)、檢修和調(diào)度，與傳統(tǒng)牽引變電所相比，都是一次大的變革，無論是一次設(shè)備還是二次設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)都有其一定的特殊性。如無人值班牽引變電所應(yīng)該具有有人值班時(shí)的功能，它與調(diào)度系統(tǒng)的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是除了必須由調(diào)度系統(tǒng)完成的一些必要操作以及監(jiān)控外，牽引變電所還應(yīng)能完成自身的功能。比如2臺主變壓器的主備投切、饋線故障的重合閘、電容器的投切等。在這過程中，需要改變?nèi)藗冮L期形成的傳統(tǒng)習(xí)慣和思維方式。為此，對實(shí)現(xiàn)無人值班牽引變電所在設(shè)計(jì)、檢修、調(diào)度及管理中應(yīng)引起注意的問題，進(jìn)行分析探討具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 設(shè)備及材料選擇

要實(shí)現(xiàn)牽引變電所的無人值班，必須有可靠的一、二次設(shè)備作保障。在選擇電氣設(shè)備及材料時(shí)，須采用性能優(yōu)良、維護(hù)工作量小和可靠性高的產(chǎn)品。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 無人值班牽引變電所以實(shí)現(xiàn)變電所綜合自動(dòng)化為目的，在二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)取消傳統(tǒng)的中央信號屏、變送器屏、閃光電源等；保留就地控制的開關(guān)分、合閘按鈕；用不同的模塊實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的各種控制保護(hù)功能；利用計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)通信代替大量的信號電纜連接，控制系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)方便的交換信息，并可實(shí)現(xiàn)自診斷、遠(yuǎn)方復(fù)歸和遠(yuǎn)方修改定值功能。

目前我國生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集中安裝在控制保護(hù)屏內(nèi)，這種安裝方式使設(shè)備較為集中，有利于維護(hù)管理。但它需要建造較大的控制室及采用較多的二次電纜。為此建議對高壓室內(nèi)采用二次設(shè)備分散安裝的方式，以一個(gè)電氣回路為一個(gè)控制單元，每個(gè)單元的控制保護(hù)模塊就地安裝在設(shè)備旁，對模塊配備I/O接口與通信處理機(jī)通過光纖相連。這種方案具有接線簡單、主控制室占地面積小、減少二次電纜數(shù)量等明顯的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 設(shè)備選型 為減少對一次電氣設(shè)備維護(hù)工作量，在設(shè)備選型方面除主變壓器外，其余一次設(shè)備盡量采用無油化產(chǎn)品。如采用干式或SF6絕緣的互感器、干式所用變壓器等。同時(shí)，在有條件的情況下，應(yīng)在牽引變電所內(nèi)設(shè)置部分在線監(jiān)測設(shè)備，如采用全所綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)，對牽引變壓器的套管、斷路器、互感器、避雷器的絕緣相關(guān)參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測，采用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，對牽引變壓器絕緣油的狀態(tài)進(jìn)行分析和監(jiān)控。

1.3 控制電纜的電磁防護(hù) 變電所內(nèi)的控制電纜應(yīng)采用屏蔽型，以避免電纜之間產(chǎn)生的電磁污染干擾二次回路，影響控制保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。但要注意電纜屏蔽層的端接方法和端接位置，端接得不好可能會增加電纜的電磁輻射。同時(shí)，注意控制電纜的走向，盡量避開高壓母線，以減少一次設(shè)備的電場和磁場對電纜的感應(yīng)電壓。

1.4 接地網(wǎng) 接地網(wǎng)及設(shè)備引下線宜采用銅質(zhì)材料。銅材質(zhì)地網(wǎng)的耐腐蝕性較鋼材質(zhì)要高，可以延長地網(wǎng)壽命，也可避免傳統(tǒng)鋼質(zhì)接地網(wǎng)因長期腐蝕而可能導(dǎo)致的接地回路斷線。如有條件時(shí)，變壓器、避雷器、斷路器等高壓設(shè)備可采用雙重化接地引線，這樣可以避免當(dāng)某一引下線通流不暢時(shí)所引發(fā)的故障。

1.5 直流系統(tǒng) 在牽引變電所實(shí)行無人值班后，要求直流電源的可靠性及自動(dòng)化程度更高，功能更加完善，應(yīng)具有免維護(hù)性能。因此，直流配電系統(tǒng)應(yīng)采用單母線分段接線，操作設(shè)備選用自動(dòng)空氣開關(guān)；充電系統(tǒng)根據(jù)蓄電池運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)具有自動(dòng)強(qiáng)充、均充、浮充的功能和較高的穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度；直流系統(tǒng)的微機(jī)監(jiān)控接口應(yīng)和牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)連接，使直流電源的運(yùn)行狀況及時(shí)傳送到調(diào)度端。有條件時(shí)，可配置蓄電池狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

2 調(diào)度與通信系統(tǒng)

2.1 采用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 要實(shí)現(xiàn)牽引變電所的無人值班，必須有一個(gè)能保證遠(yuǎn)方監(jiān)視和操作、穩(wěn)定性好的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，用于完成信息的發(fā)送、反饋及存儲。

2.2 調(diào)度員與操作人員要嚴(yán)格分開 有人值班牽引變電所是通過調(diào)度端發(fā)令，變電所內(nèi)值班員操作相關(guān)電氣設(shè)備。無人值班變電所則由調(diào)度員直接在電力調(diào)度所的計(jì)算機(jī)上遙控操作遠(yuǎn)方設(shè)備。1個(gè)人的精力、專業(yè)水平總有一定限度，為此，在電力調(diào)度所內(nèi)，調(diào)度員與操作人員應(yīng)嚴(yán)格分開，調(diào)度員不能行使操作人員的職責(zé)。

2.3 采用光纖數(shù)據(jù)專用通道 無人值班牽引變電所的通信通道條件及所內(nèi)通信系統(tǒng)較有人值班的要求更高。反映變電所運(yùn)行狀態(tài)的遙測、遙信量需及時(shí)發(fā)送到調(diào)度端，而調(diào)度所的遙控信息也要準(zhǔn)確地下發(fā)執(zhí)行。因此，必須有先進(jìn)可靠的通信方式及通信系統(tǒng)，才能保證通信質(zhì)量，提高牽引變電所運(yùn)營可靠。由于光纖具有損耗低、頻帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率高、抗電磁干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，通信通道應(yīng)采用光纖數(shù)據(jù)專用通道，光端機(jī)應(yīng)設(shè)置在電力調(diào)度所和牽引變電所內(nèi)。

2.4 相關(guān)操作實(shí)現(xiàn)遙控功能 實(shí)現(xiàn)牽引變電所無人值班后，為便于調(diào)度全面掌握變電所運(yùn)行情況，應(yīng)將交、直流配電系統(tǒng)的重要回路的開關(guān)納入遙控；為實(shí)現(xiàn)夜間與視頻系統(tǒng)配合，室內(nèi)外照明應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)遙控功能；牽引變壓器調(diào)壓開關(guān)，應(yīng)為電動(dòng)并能夠?qū)崿F(xiàn)遙控。

3 房屋建筑設(shè)計(jì)

3.1 生產(chǎn)及生活房屋 無人值班牽引變電所的主控制室無需在控制屏前留出足夠的長度來滿足值班人員的視覺要求，以節(jié)省建筑空間。原有人值班牽引變電所的學(xué)習(xí)室、值班員休息室等部分輔助房屋可以取消。衛(wèi)生間以滿足值守和例行檢修期間人員的要求，面積應(yīng)該減小，可考慮采用化糞池設(shè)計(jì)。

3.2 房屋材料 房屋材料采用耐久性能好、易維護(hù)、耐污染、易清潔、防火保溫隔熱性能好的材料。所內(nèi)避免大面積裝修，普通的水磨石地面在功能上完全可以達(dá)到要求。同時(shí)需要注意房屋材料的密封性，以免小動(dòng)物進(jìn)入生產(chǎn)房屋內(nèi)。

3.3 圍墻及安防設(shè)施 無人值班牽引變電所的圍墻高度應(yīng)增高，一般不低于2.5 m，并在圍墻上設(shè)置不低于0.7 m的鐵柵欄，增加翻越難度。墻體應(yīng)采用實(shí)砌磚墻，以防鑿洞。在圍墻四周宜設(shè)置紅外線或激光對射報(bào)警裝置并直接與調(diào)度端進(jìn)行通訊。此外，對于生產(chǎn)房屋的底層門窗要設(shè)置防盜柵。

3.4 消防 無人值班牽引變電所應(yīng)設(shè)置煙感溫感滅火裝置及氣體自動(dòng)滅火裝置，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠自動(dòng)切除空調(diào)回路和通風(fēng)回路。在建筑設(shè)計(jì)中，要加強(qiáng)防火分區(qū)，采用耐火建筑材料，防止火災(zāi)蔓延。在高壓室、主控制室、電纜夾層等處，應(yīng)按規(guī)范設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的滅火器或滅火設(shè)施。

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

對于無人值班牽引變電所，遙信、遙測、遙控技術(shù)完成的是對牽引變電所電氣運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、測量和控制，并不能反映變電所防火、防盜、變壓器、開關(guān)、刀閘等設(shè)備的表面檢查和遠(yuǎn)動(dòng)操作后電氣設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置是否改變等情況。而視頻監(jiān)控系統(tǒng)可滿足這類要求，調(diào)度員只需在調(diào)度端就可完成對數(shù)個(gè)牽引變電所情況的了解。視頻監(jiān)控技術(shù)可將牽引變電所自動(dòng)化技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。

4.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成 牽引變電所視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由所端監(jiān)控設(shè)備、高速通信通道和通信設(shè)備、視頻監(jiān)控主站構(gòu)成。所內(nèi)攝像監(jiān)控設(shè)備位于變電所現(xiàn)場，完成視頻信號、報(bào)警信號的采集以及攝像機(jī)控制的各項(xiàng)操作。監(jiān)控中心一般設(shè)置在電力調(diào)度所，完成視頻信號的解壓播放，實(shí)現(xiàn)地圖顯示、圖象存儲、系統(tǒng)設(shè)備管理等。

4.2 攝像機(jī)位置 視頻監(jiān)控系統(tǒng)能否發(fā)揮其最大功能，攝像機(jī)在變電所內(nèi)的安裝位置十分關(guān)鍵。一般視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)視主變壓器、饋線、室內(nèi)外開關(guān)、主控制室、電容器室等，在牽引變電所的大門和圍墻也可設(shè)置。在攝像機(jī)安裝時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備狀況決定安裝位置，盡量達(dá)到既能看到設(shè)備全貌又能看清重要細(xì)節(jié)。攝像機(jī)應(yīng)采用高精度的可旋轉(zhuǎn)形式，并納入遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)。在有條件時(shí)，可考慮讓攝像機(jī)與開關(guān)狀態(tài)聯(lián)動(dòng)，即某開關(guān)動(dòng)作時(shí)，攝像機(jī)立刻自動(dòng)指向該開關(guān)。

5 結(jié)束語

無人值班牽引變電所在電氣化鐵路運(yùn)營中可發(fā)揮明顯的經(jīng)濟(jì)效益、大大提高調(diào)度自動(dòng)化水平。無人值班牽引變電所的設(shè)計(jì)、施工、日常運(yùn)行、檢修維護(hù)都要綜合考慮；系統(tǒng)狀態(tài)也需要在不同的氣象條件和環(huán)境條件下經(jīng)受考驗(yàn)。同時(shí)，在每一個(gè)環(huán)節(jié)中，工作人員都必須有認(rèn)真負(fù)責(zé)并熟悉相關(guān)的業(yè)務(wù)知識。經(jīng)過實(shí)踐的摸索和考驗(yàn)，鐵路系統(tǒng)應(yīng)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營中形成相應(yīng)的規(guī)章制度來指導(dǎo)和推動(dòng)無人值班牽引變電所的發(fā)展。