高速鐵路接觸網隔離開關遠動控制技術研究

李　焱

(中國鐵路總公司運輸局，北京　100844)

The research about the control mode of the remote control system of the OCS electric isolating switch in the high speed railway

LI Yan

高速鐵路接觸網隔離開關遠動控制技術研究

李焱

(中國鐵路總公司運輸局，北京100844)

The research about the control mode of the remote control system of the OCS electric isolating switch in the high speed railway

LI Yan

摘要對高速鐵路接觸網隔離開關遠動采用的控制方式及實際運行中開關誤動、拒動、無顯示的原因進行深入分析，針對接觸網隔離開關遠動控制的薄弱環節，提出遠動控制的改進措施，提高其可靠性。

關鍵詞高速鐵路接觸網隔離開關遠動控制

隨著高速鐵路的快速發展，供電遠動技術逐步成熟，可靠性明顯提高，但接觸網隔離開關遠動依然不穩定，特別是供電運行中曾經出現誤動、拒動、誤顯示等現象，成為供電遠動系統中最為薄弱的環節。

1接觸網隔離開關遠動現狀

目前高速鐵路接觸網隔離開關遠動控制主要是光纖控制形式(如圖1所示)。

圖1　通通過光纜傳輸控制信號操作隔離開關

光纖控制形式主要借鑒數字化變電所理念發展而來，主要特點是：(1)減少了穿越戶內戶外控制電纜的數量，從而降低了外部原因如雷電、電磁等對所內設備的危害；(2)控制信號采用光纜傳輸，減少了干擾。

該控制形式同時也帶來了新問題，主要體現在：

①RTU等電子元件置于戶外控制箱內，運行環境差，元器件損壞率增高。

②控制回路、邏輯判斷等變得復雜，環節增多，導致信號誤顯示等不確定因素增多。

③RTU、操作機構控制板等工作電源與操作電源同路，在電源電壓不穩定時，造成各個環節不穩定因素增多。

據不完全統計，自高鐵開通以來，共出現誤動10多次、拒動30余次、開關位置誤顯示100余次，雖經過多次專項整治，但治標不治本，問題和隱患依然存在，沒有從根本上解決問題。

2原因分析

2.1　接觸網隔離開關誤動原因

如圖2所示，接觸網隔離開關誤動原因有以下幾點。

圖2　接觸網隔離開關誤動原因

(1)RTU與操作機構信號連線受到干擾，從而誤觸發操作機構自保持回路，導致開關誤動作。

運行發現，干擾信號確實存在，尤其在接觸網故障時，干擾信號最強烈。如：海南東環線發生接觸網隔離開關誤動后，接觸網工區會同相關人員在現場進行測量，停掉外部220 V電源后，依然在此連接線處測量到40～90 V電壓。

值得注意的是，隔離開關操作機構與RTU連線還存在另一隱患，如果220 V電源火、地線接反，RTU出口繼電器可能斷的是零線，隱患更大。在惡劣天氣下，如果連線絕緣降低或瞬間接地，將直接導致誤發操作命令。

運行中，接觸網隔離開關操作機構箱內加熱回路經常報非正常工作；京滬高鐵德州、徐州、鄭州等多個處所，當接觸網故障時，隔離開關操作機構箱內空氣開關發生跳閘。這從另一個側面印證了確實有感應電壓(電流)存在，只不過是干擾了不同的回路。

(2)操作機構出口控制繼電器故障，當調度臺發出命令后不能執行操作，但操作機構內部保持了這個操作命令。在隨后運行中，出口繼電器可能恢復，操作命令隨即作用導致開關動作。

(3)RTU的IP地址沖突，導致操作開關時另一個開關誤動。此現象多發生于新更換RTU后，因更換人員不精心所致。

(4)接觸網隔離開關控制屏操作按鈕、PLC誤發命令。此類故障發生在京廣高鐵武廣段，共發生過3次，經過延時處理已得到解決。

2.2　接觸網隔離開關拒動原因

(1)隔離開關操作機構箱內空氣開關跳閘(如圖3)。

A1、A2、B1、B2四個開關中任一開關跳閘，都會導致接觸網隔離開關拒動。運行中跳閘最多的是B1開關，此現象多發生于接觸網故障時段。

圖3　接觸網隔離開關拒動原因分析

(2)電子元器件損壞。

(3)傳輸通道中斷。

2.3　接觸網隔離開關位置信號誤顯示原因

(1)運行中發現，牽引變電所綜自交換機在主備通道切換時易誤發遙信信號，造成調度臺誤顯示。

(2)RTU或操作機構線路板受干擾誤顯示。

(3)控制電路元器件損壞。

誤顯示會造成調度人員不知所措，如：鄭西高鐵運行中接觸網分相處隔離開關顯示合閘，調度人員馬上進行分閘操作，但顯示操作超時不能分閘，6 min后，開關又自動分閘，至今不知是開關真的動作還是誤顯示。

3解決措施

解決接觸網隔離開關誤動、拒動、誤顯示問題的基本指導思想，一是消除干擾，二是強化控制，即使干擾存在也不會誤動。消除干擾除標準施工及認真做好接地外，目前尚無其他好辦法，因此，應主要側重于強化控制。

3.1　防止接觸網隔離開關誤動

在現有高鐵接觸網隔離開關的控制方式下，防止誤動的措施主要有3個：一是借鑒直接電纜控制方式的優點，不操作的情況下斷開操作電源，實現電機控制回路的雙重控制；二是控制命令雙端口輸出；三是操作電機回路自保持功能的延時釋放。

操作機構箱控制電機回路空氣開關B1增加遠程操作機構，并實現調度的遠程操作，不操作時斷開此開關。取消A2、B2開關(見圖4)。

該開關與控制命令出口接觸器串聯，起到了電機回路的雙重控制作用，大大降低了干擾信號導致誤動的概率。

圖4　防止接觸網隔離開關誤動拒動措施

將RTU出口繼電器改為雙節點，同時斷開220 V控制命令的火、地線，雙端口輸出比單端口輸出降低了干擾帶來的誤動概率。

將操作機構箱內自保持繼電器的自保持功能定時釋放，避免在操作時不動，而沒有操作時誤動。

3.2　防止接觸網隔離開關拒動措施

如圖4所示，在B1開關增加操作機構遠動，不僅消除誤動，且達到一舉兩得的作用，取消了A2、B2開關，B1開關正常處于分閘狀態，不再引起跳閘。

所有低壓空氣開關應配置輔助接點，位置信號傳調度臺。

3.3　防止開關位置誤顯示措施

(1)接觸網隔離開關監控屏與SCADA直接相連，不再經過綜自交換機。

(2)RTU、操作機構控制模塊自檢報警，當模塊不能正常工作時，向調度臺報警，此時，所有開關動作遙信信息將被忽略。

(3)當B1開關處于分閘狀態時，操作電源不被接通，此過程中出現的接觸網隔離開關動作信號一般可以判斷為誤信息而忽略。同時，增強調度人員判斷接觸網隔離開關是誤動還是誤顯示的辦法。

4結束語

(1)對光纖控制方式下接觸網隔離開關的誤動、拒動、無顯示的原因進行分析，提出改進措施，供設計者借鑒。

(2)接觸網隔離開關遠動存在的問題同時說明，光纖控制、電纜直接控制兩種形式各有利弊，應相互借鑒，取長補短，逐步完善。接觸網隔離開關遠動需要系統的設計，而不能完全依靠不同廠家產品的簡單搭接。

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中圖分類號：U224.9+1

文獻標識碼：A

文章編號：1672-7479(2015)02-0109-02

作者簡介：李焱(1961—)，男，工學學士，高級工程師。

收稿日期：2015-01-16