配電自動化技術在鐵路供電系統中的應用

李洪凱

(朔黃鐵路發展有限責任公司肅寧分公司，河北 滄州 062350)

配電自動化技術在鐵路供電系統中的應用

李洪凱

(朔黃鐵路發展有限責任公司肅寧分公司，河北 滄州 062350)

介紹了鐵路供電系統的特點，探析了配電自動化技術在鐵路供電系統中的應用情況，并提出了應用中的常見問題及處理方法，旨在為鐵路供電系統的相關人員提供一定的參考。

配電自動化技術；鐵路；供電系統；常見問題；解決措施

0 引言

鐵路運輸是我國最常見的運輸形式之一，在我國社會和經濟發展中發揮了相當重要的作用。鐵路供電系統通常包括2個方面：其一是提供鐵路行車電源的牽引供電系統，其二是承擔牽引供電以外所有鐵路負荷的供電系統。鐵路供電系統的主要任務是為鐵路的生活、生產、供水、車站及電源系統提供相應的電力服務，因此，鐵路供電系統的可靠性不僅影響鐵路運輸系統的安全，還關系到鐵路部門其他工作的正常進行。隨著科學技術的發展，為了滿足鐵路供電系統的供電可靠性要求，許多鐵路部門將配電自動化技術應用到了供電系統中，形成了配電自動化系統，顯著提高了鐵路供電系統的穩定性和可靠性，保證了鐵路運輸系統能夠正常、穩定、有序地運行。

1 鐵路供電系統的特點

由于鐵路供電系統的特殊性，其在功能和系統構成上和其他供電系統存在一定的區別，主要表現在以下幾個方面：

(1) 鐵路供電系統的供電可靠性要求高。鐵路供電系統對供電的可靠性要求相對較高，從理論上來說，鐵路供電系統負荷的斷電時間應該控制在145 ms以內，如果超過該數值，將會導致整個鐵路供電區域內的自動閉塞信號燈變為紅燈，進而影響鐵路系統的正常運行，從而影響鐵路運輸。

(2) 鐵路供電系統的接線方式相對簡單。鐵路供電系統的接線方式和鐵路線相對應，即在鐵路沿線進行單一敷設，各個變配電所的接線分布非常均勻，并且通過彼此的連接形成了鐵路“手拉手”式的特殊供電方式。鐵路供電系統的接線方式包括2種，一種是貫通線，另一種是自閉線，在鐵路供電系統中既可以采用2種接線混合使用的方式，也可以采用單一接線方式。此外，連接線除了能夠實現相鄰變電所間的電氣連接外，還能夠為鐵路供電系統中最重要的負荷提供電能。

(3) 鐵路供電系統的結構簡單。鐵路供電系統的電壓等級相對較低，從電力系統的角度分析，其負荷屬于終端負荷，其對象為最終用戶，因此，鐵路供電系統中的變電所通常為35 kV變電所和10 kV配電所，這主要是由鐵路系統的負荷狀況及電源的情況決定的，如果該鐵路供電系統的就地負荷相對較大，還可以配備110 kV變電所。鐵路供電系統的應用范圍以及功能要求基本一致，因此其配置的功能模塊也基本相同。鐵路供電系統在進行設計時，應該根據鐵路變配電所功能和結構標準化的特點，將變電所的功能作為一種標準方式進行考慮。

2 配電自動化技術在鐵路供電系統中的應用

2.1 配電自動化的分布控制

配電自動化技術在鐵路供電系統中的應用，將鐵路供電系統中的牽引變電所保護與控制設備的電力系統由傳統的集成電路保護和電磁保護轉變成電腦自動化、網絡化、智能化的保護，實現了數據通訊、測量、監控與保護的一體化發展。配電自動化的分布控制指的是FTU(配電自動化終端)具有自動診斷、定位、隔離故障的能力，它能通過系統之間的相互配合，在不需要主站參與的前提下，完成整個鐵路供電系統的重組。配電自動化的分布控制主要包括電流計數型和電壓時間型2種。由于控制原理的限制，配電自動化的分布控制方式存在2種缺陷：其一，當采用該種方式時，需要改變變電站的重合閘動作方式和出線保護定值；其二，如果分段較多，則系統之間的配合相對困難，動作保護缺乏選擇性。因此，該種配電自動化的控制方式只適合于接線相對簡單的鐵路供電系統，而對供電可靠性要求較高的鐵路供電系統不適用。

2.2 配電自動化的集中控制

配電自動化的集中控制是以功能強大的主站控制系統為核心建立與實施的，該種控制方式中的配電自動化應用模塊能夠處理和應對復雜的供電網絡結構和故障狀況。配電自動化的集中控制即由配電自動化終端收集信息并傳輸到供電系統主站的控制中心，由該控制中心的應用模塊經過分析和處理后判斷該供電系統是否存在故障，并確定故障存在的區段，然后提出相應的故障隔離方案以及恢復供電方案，并將相應的指令傳遞給配電自動化終端執行。配電自動化的集中控制主要功能包括3個方面：其一，配電自動化終端通過對供電系統進行監測，將采集的信息上傳到鐵路供電系統主站的控制中心；其二，供電系統主站的控制中心對配電自動化終端上傳的信息進行分析、處理，然后判斷系統發生故障的位置，并制定相應的解決方案，以此控制故障的傳播，盡可能地降低故障對供電系統造成的損害；其三，供電系統主站的控制中心完成對整個供電系統的管理，以此優化鐵路供電系統，保證其能夠正常、穩定地運行。

配電自動化的集中控制方式對供電系統通信的速率和可靠性要求相對較高，當供電系統發生故障時，通訊系統要能及時地將故障信息以及自動化控制終端反饋的控制指令傳遞到相應的位置。該方式還能實現密碼管理功能、人工時間功能、網絡時間功能和模擬訓練功能，并且配電自動化終端還提供了友好的顯示界面，不需要使用特殊的工具。供電系統主站的控制中心通過傳輸通道與各個配電自動化終端進行信息交流，同時各個配電自動化終端能夠將各個單元的實時數據和信息及時、準確地反饋給控制中心，以此實現配電自動化系統對供電系統的有效控制。該種方式在鐵路供電系統中的應用，需要配置性能良好的通信系統。但是，鐵路供電系統自身沒有通信系統，需要利用鐵路系統的公共通信系統進行數據信息的傳輸，而鐵路系統的公共通信系統受環境因素的影響相對較大，必須采取相應的措施進行處理。

3 配電自動化技術在鐵路供電系統中應用的常見問題和解決措施

由于鐵路供電系統受環境因素的制約，配電自動化技術在鐵路供電系統應用的過程中，經常會出現一些問題。目前，我國通常采用小電流接地故障定位方法來檢測和解決常見的問題。小電流接地故障定位檢測方法主要包括：

(1) 暫態功率方向法。鐵路供電系統中配電自動化終端通過利用暫態零模電壓計算故障的方向，然后對故障方向進行比較和分析，選擇故障區段，進行準確的定位。暫態功率方向法不需要在中性點投入電阻，也不需要向系統注入信號，并且不受中性點運行方式以及間歇性電弧的影響。

(2) 零序電流法。零序電流法能夠檢測到鐵路供電系統中的穩態零序電流幅值，進而判斷故障存在的區段。該種故障定位檢測方法的優點在于操作簡單、快捷。

(3) 注入信號法。當鐵路供電系統中的變電所向配電自動化系統施加特定頻率的信號時，可以采用固定或者移動的信號檢測裝置來判斷故障發生的區段。注入信號法可用于檢測諧振接地故障。

4 結語

總而言之，為了保障鐵路供電系統的正常、高效運行，通過將配電自動化技術應用到鐵路供電系統中，形成了配電自動化系統，利用該系統可對鐵路供電系統進行有效管理。配電自動化系統能夠采集鐵路供電系統的信息，并將采集到的信息由配電自動化終端傳遞至主站的控制中心，經過控制中心處理后，制定相應的故障隔離方案或者恢復供電方案，以盡可能快地將故障排除，從而降低故障對鐵路供電系統造成的影響，保證鐵路供電系統正常穩定運行。

[1]周奉聚.淺析鐵路供電系統工程中配電自動化應用分析[J].機電信息，2011(12)

[2]楊立.配電自動化工程應用于鐵路供電系統的分析[J].黑龍江科技信息，2008(8)

[3]李曉琳.鐵路供電系統工程中配電自動化的應用[J].科技資訊，2013(1)

2014-06-19

李洪凱(1981—)，男，河北深縣人，助理工程師，研究方向：鐵路供電。