電力無線遠動與故障自動隔離系統

摘要：本文針對鐵路電力運動系統主要依賴通信傳輸網的特點，在條件不具備的處所，引入電力無線運動與故障自動隔離系統，利用4G網絡進行“點對點”無線通信，對電力線路的運行狀態進行自動化監控。線路故障處理倒閘操作時，發揮運程操作的優勢，對故障類別和區段進行判斷，迅速切除故障點，保證關鍵設備的持續供電，提高鐵路供電保障能力。

關鍵詞：電力；無線遠動；故障自動隔離

1 概述

如何縮短故障處理時間，縮小故障區段，保證行車負荷正常供電，是一個十分重要的問題，所以非常有必要對電力貫通、自閉線路實現遠動控制。目前，實現遠動操作最主要的一種控制方式是有線遠動控制。這種方式比較適用于附近有通信傳輸網的設備，如果要對分散在區間的斷路器實現遠程操作，需設置單獨的遠動通道，工程量大，投資高，施工難度大，且光電纜維護成本較大。

L1、L2線路所隸屬于京廣高鐵線路，支線連接灄口線路所、諶家磯線路所，位于武漢站進出動車徑路中，重要程度不言而喻。線路所分別從京廣線孝感至漢陽區段自閉、貫通線路接電，為保證設備高效供電，引入電力無線遠動和故障自動隔離系統。解決現場不具備通信傳輸網，無法接入遠動裝置的問題。

2 系統結構

系統由TD-1監控機、TD-1分段裝置一起構成，如下圖所示，實現對鐵路電力線路的無線遠動控制與故障自動隔離。

TD-1監控機：

TD-1監控機安裝于主供配電所、備供配電所（可不用），實現對線路分段開關的遠程無線遙控，顯示線路運行狀態，診斷和指示線路的故障性質和故障位置所在區段。

TD-1分段裝置：

TD-1分段裝置設備包括：10kV高壓開關，專用壓互流互，智能分段控制箱，安裝于線路分段點，控制線路完成分段停電與送電、診斷和隔離線路故障、指示故障位置在分段開關左側或右側。

3主要技術特點

（1）自動診斷和快速隔離短路、缺相故障，保障供電安全。

（2）自動診斷單相接地故障，滿足運行規定“可維持2小時”要求。

（3）不需要專用通信通道，不需要外部提供工作電源。

（4）可與既有遠動系統或綜自系統連接，向電調中心提供監控信息。

（5）不改變原來的繼電保護、電氣接線和運行程序。

（6）除高壓開關，其它設備免維護。

4監控系統結構與功能

4.1 系統結構

（1）電力自閉線

1）漢陽-孝感電力自閉線供電臂上丹水池至灄口區間的132#、133桿處，分別各安裝一套“TD-1分段裝置”。

2）漢陽配電所對應“漢陽-孝感電力自閉線”控制屏柜的空余處安裝一臺“TD-1監控機”。

3）系統結構與設備分布，如下圖所示。

（2）電力貫通線

1）漢陽-孝感電力貫通線供電臂上丹水池至灄口區間的131#、129桿處，分別各安裝一臺“TD-1分段裝置”。

2）漢陽配電所對應“漢陽-孝感電力貫通線”控制屏柜的空余處安裝一臺“TD-1監控機”。

3）系統結構與設備分布，如下圖所示。

（3）系統工作條件

1）TD-1分段裝置、TD-1控制機中必須插入4G網絡通信卡?！皾h陽-孝感”自閉/貫通供電臂的無線遠動與故障自動隔離系統2套，共需要6個4G網絡通信卡。

2）必須保持這6個通信卡有足夠的通信費，否則，系統不能工作。

5 故障自動診斷與隔離程序

5.1 短路故障診斷與隔離

對瞬時短路故障，自動重合閘；對永久性短路故障，自動隔離。

當自閉線發生短路故障后，132桿、133桿處的2臺分段開關跳閘；當貫通線發生短路故障后，131桿、129桿處的2臺分段開關跳閘。距離短路故障點和電源最近的分段開關自動閉鎖，自動隔離了故障。距離短路故障點和電源遠的分段開關不會閉鎖，如果線路及時來電，就自動重合閘；如果線路停電超過2分鐘后，通過漢陽配電所的無線操作也可以合閘送電。

5.2 單相接地故障診斷與隔離

對單相接地的處理方式，滿足運行規定：運行中線路發生單相接地后，線路上的2臺分段開關都保持不動（不跳閘），漢陽配電所的監控機上“接地提示”指示燈閃光。

按照調度指令，啟動選線時，線路上的分段開關因失壓保護跳閘。距離單相接地故障點和電源最近的分段開關自動閉鎖，隔離了故障。距離單相接地故障點和電源遠的分段開關不會閉鎖，可通過漢陽所的無線操作合閘送電。

5.3 缺相故障診斷與隔離

當線路發生缺相故障后，缺相故障點之后的分段開關跳閘。距離缺相故障點最近的分段開關自動閉鎖，避免了缺相故障點之后的三相負荷因不對稱運行而燒損。距離缺相故障點遠的分段開關不會閉鎖，如果線路及時來電，就自動重合閘；如果線路停電超過2分鐘后，通過漢陽配電所的無線操作也可以合閘送電。

6.結論

本文所探索的電力無線遠動和故障自動隔離系統，不需要專用的遠動通信通道，不需要外部對線路上分段裝置及RTU設備供電，對電力線路的運行狀態進行自動化監控，保障鐵路供電安全可靠。系統利用4G網絡進行“點對點”無線通信，自動拒絕其它信號和病毒干擾。自動診斷和識別線路瞬時與永久性故障，自動隔離永久性短路故障，高壓開關靈活操作，故障點快速切除。

該系統于2018年6月份完成安裝，投入使用。通過實際應用，各項功能運行狀態良好。

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作者簡介：

劉猛，本科，電氣工程及其自動化專業，中國鐵路武漢局集團有限公司武漢供電段，助理工程師， 主要從事鐵路電力設備運營和更新改造。