高速鐵路電力遠動技術(shù)的應(yīng)用和思考分析

張松斌

（鄭州鐵路局鄭州供電段，河南 鄭州 450000）

1 高速鐵路電力遠動技術(shù)

1.1 電力遠動系統(tǒng)簡介

從我國目前的實際情況來看，高速鐵路電力遠動系統(tǒng)主要采用10 kV電力遠動系統(tǒng)為主。通過計算機、互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)的相互配合，從而達到對于鐵路沿線的整體電路進行實時監(jiān)控。其中包括鐵路周圍的配電站、車站變配電設(shè)施和電力線路的全自動優(yōu)化管理。通過電力遠動技術(shù)，對于鐵路沿線的電壓、電流、功率以及其他設(shè)備參數(shù)能夠進行全天候的實時監(jiān)控和遠程控制。

電力遠動系統(tǒng)是一種不同于其他高壓電纜系統(tǒng)的電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)還有更多其他電纜電力系統(tǒng)沒有的功能，如電力遠動系統(tǒng)可以實時執(zhí)行監(jiān)測、減少故障發(fā)生的可能性和處理緊急故障，具備雄厚的技術(shù)和信息支持。與其他高速鐵路遠程控制系統(tǒng)相比，它具有相當大的差異，比如遠動系統(tǒng)配備了高速鐵路低壓配電裝置，它是普通鐵路的遠程控制系統(tǒng)沒有的。

1.2 電力遠動系統(tǒng)構(gòu)成

我國目前的電力遠動系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，包括調(diào)度端設(shè)備（主控站）、執(zhí)行端設(shè)備（被控站）及遠動通道設(shè)備。

主控站（調(diào)度端設(shè)備）是由計算機和網(wǎng)絡(luò)結(jié)點兩部分組合而成的控制系統(tǒng)，類似于計算機局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式。主控站包括前置機、后臺處理機、值班工作站模擬屏等設(shè)備。

被控站（執(zhí)行端設(shè)備）能夠通過RTU對鐵路沿線的線路和設(shè)備進行實時監(jiān)控，是電力遠動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中最基礎(chǔ)的設(shè)備。被控站主要安裝在鐵路沿線，處于一線位置，能夠及時收集并反饋鐵路沿線電路設(shè)備實時數(shù)據(jù)和工作情況，起到上傳下達的作用，是電力遠動系統(tǒng)自動化調(diào)度必不可少的設(shè)備。

遠動通道是連接主控站與被控站之間的紐帶。遠動通道通過有線電波、無線電波網(wǎng)絡(luò)以及鐵路專線等各種現(xiàn)代科技實現(xiàn)主控站與被控站之間信息的傳播與聯(lián)系，從而形成完整的電力遠動系統(tǒng)。

2 電力遠動系統(tǒng)的主要功能

2.1 遙控監(jiān)測

電力遠動系統(tǒng)通過對系統(tǒng)內(nèi)的各種線路進行實時監(jiān)測，能夠快速的根據(jù)檢測結(jié)果來判斷各線路運行的情況。

2.2 遠程信號

電力遠動系統(tǒng)可以對所有被監(jiān)測的控制開關(guān)進行遠程監(jiān)控，并且能夠采集位置信息，進行溫度測量，發(fā)出線路故障警告信號等。

2.3 遠程控制

電力遠動系統(tǒng)能夠?qū)h方發(fā)出控制指令，并且會進行相應(yīng)故障處理等操作。

2.4 越限警報

電力遠動系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控鐵路沿線的電路信號，當發(fā)現(xiàn)電路故障或者電壓異常的時候就會及時發(fā)出報警信號。

2.5 通信功能

電力遠動系統(tǒng)通過RTU和MODEM連接TMIS網(wǎng)絡(luò)之間的各個結(jié)點，進行實時通信。

3 電力遠動系統(tǒng)在實際中的故障處理

3.1 電力遠動系統(tǒng)對于故障的分析

在一般情況下，高速鐵路所采用的供電方式是“接力式”供電。在實際工作環(huán)境中，大部分的供電系統(tǒng)都具備一些簡單的功能，比如對于突發(fā)故障進行簡單的應(yīng)急處理功能，對于電壓越限的情況進行快速的保護功能，主要的目的就在于維持穩(wěn)定的電力供應(yīng)，保障高速鐵路列車的安全運行。另外一方面，電力遠動系統(tǒng)能夠?qū)崟r檢測各個線路之間的運行狀況，對于有異?；蛘邤?shù)值不穩(wěn)定、電壓不斷變化的情況能夠進行及時的恢復和保護。在這些問題出現(xiàn)的情況下，電力遠動系統(tǒng)就會運用既定程序來進行緊急處理，通過失壓保護對電路進行短暫維護，然后將電閘自動閉合，對故障自動處理，最后自動投入恢復的設(shè)備，實現(xiàn)整個故障處理的流程。這一系列的處理操作都是在非人工的操作環(huán)境下進行的，由此可見，我國的電力遠動系統(tǒng)正在逐步朝著全自動化作業(yè)的方向發(fā)展。一旦高壓電路出現(xiàn)了系統(tǒng)故障或者因為環(huán)境、氣候變化產(chǎn)生的影響時，鐵路沿線的基礎(chǔ)設(shè)施都會出現(xiàn)數(shù)據(jù)變化從而導致參數(shù)發(fā)生變化。

高速鐵路沿線的線路是非常容易出現(xiàn)故障的，如果線路發(fā)生故障，那么它就會自動采取斷電保護措施來保證電力運輸?shù)陌踩腿松戆踩Ｒ朐谶@樣的情況下恢復電力運輸，就要通過主控站進行自動的開關(guān)重合電閘，或者將備用設(shè)施投入供電系統(tǒng)中。在正常情況下，主設(shè)備和備用設(shè)備都能在發(fā)生故障之后進入自動保護措施，而且根據(jù)故障形式的不同采取的保護措施也是不盡相同的。如果線路故障造成損害或者自動保護程序產(chǎn)生持續(xù)的影響或者永久故障的時候，主用設(shè)備和備用設(shè)備不能進行自動故障判斷和自動恢復的情況時，我們應(yīng)該設(shè)置重合閘的故障點，讓其兩次經(jīng)過電路，這樣就保證故障線路不對正常線路產(chǎn)生影響。

3.2 電力遠動系統(tǒng)故障判斷舉例

如果高速鐵路電線發(fā)生永久性短路故障，無論是在鐵路沿線的任何位置，都可以通過電流經(jīng)過的快慢先后來對于故障進行感知。這樣就可以快速的對故障位置進行實地定位。為了確保高速鐵路沿線的RTU誤差小于標準要求，就要在第一次電流經(jīng)過和第二次電流合閘之間的延時進行提前判斷。結(jié)合被控站的反饋數(shù)據(jù)分析，故障點位置就可以輕易的確定下來。

故障分析步驟大概分為以下幾步：

（1）高速鐵路出現(xiàn)故障，主要配電設(shè)施第一時間做出自動斷電的保護措施，所有電線重合跳閘，或者設(shè)備端產(chǎn)生一系列反饋動作之后，可以快速的為故障判斷提供判斷條件和啟動條件。

（2）當快速的電流通過監(jiān)控設(shè)備之時，備用設(shè)備會進行自動投置措施，這樣監(jiān)控設(shè)備就會記錄并反饋快速跳閘所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

（3）當故障持續(xù)時間超過預(yù)設(shè)的時間，或者線路自動保護措施所設(shè)定的時間以后，主控站就會判斷該區(qū)域發(fā)生了延時故障。

（4）主控站接收到故障信息之后，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和各個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的數(shù)據(jù)反饋，針對每個RTU故障產(chǎn)生時間進行數(shù)值精確，達到毫秒級別，這樣就要求RTU誤差時間不超過50 m／s。

通過上述一系列的故障分析和判斷可以基本確定故障位置并且進行故障鎖定。

3.3 電力遠動系統(tǒng)的自動處理標準

以上每一步操作可以通過手動或自動模式完成，所有的操作步驟需要一個提示和記錄。監(jiān)控系統(tǒng)的短路故障間隔隔離的背景是基于句子方式，要求高度溝通。

由于所需的時間信息更嚴格，主站應(yīng)定期與被控站通信，如果被控站配備了GPS定位系統(tǒng)，效果會更好。

3.4 高鐵電力遠動系統(tǒng)的優(yōu)點

遠動系統(tǒng)可以收集通過短路電流的分布值，線路阻抗短路點保護的前提是根據(jù)電纜線路阻抗的單位計算故障距離。

連接線路行波故障定位技術(shù)可以作參考和使用。行波故障定位是當電路發(fā)生故障時，以故障點的線路兩端的電壓，電流行波作為虛擬電源，通過波傳播速度和行波到達時間，計算故障點的位置。

管理系統(tǒng)、行波系統(tǒng)、遠程維護系統(tǒng)和全面分析通信網(wǎng)絡(luò)4部分組成遠動系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動測試故障距離，人工波形分析，計算機輔助波形分析等。線開路故障，和小電流接地故障是可以測量的，同時具有較高的可靠性和靈敏度，測距誤差能夠控制在±300 mm。

4 對遠動系統(tǒng)的一點思考

隨著科學技術(shù)發(fā)展的不斷進步，高速鐵路系統(tǒng)的電力遠動系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用，電路的穩(wěn)定性、安全性也進一步增強。為了找出故障點，更好的保護線路，可以通過短路電流的分布計算和測量，計算斷層的距離，從而確定故障點和標簽。高速動力操作技術(shù)與線行波故障定位技術(shù)相結(jié)合，可以根據(jù)波傳播速度和故障點的延遲時間準確的定位。

高速鐵路運輸技術(shù)的不斷發(fā)展，規(guī)模的不斷擴大，鐵路電力遠動技術(shù)肯定會在鐵路電力系統(tǒng)發(fā)展中發(fā)揮日益重要的角色，將鐵路電力系統(tǒng)推向更科學、自動化、安全的方向發(fā)展。

［1］ 鐵建設(shè)［2007］47號，新建時速300～350公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定［S］.2007.

［2］ TB10008－2006鐵路電力設(shè)計規(guī)范［S］.2006.

［3］ 李 焱.德國鐵路電力技術(shù)的成功經(jīng)驗［J］.中國鐵路，2006，（1）：.