淺談信號集中監測兩項運用功能的優化改進

何忠華

摘 要：鐵路信號集中監測系統是監測信號設備狀態、發現信號設備隱患、分析信號設備故障原因、加強信號結合部管理、輔助故障處理、指導現場維修、反映設備運用質量、提高維護水平和維護效率的重要行車設備。在信號設備運用質量要求越來越高的今天，對于如何實時反映設備運行狀態，準確抓住設備出現的各類變化，有效提高現場職工維護和隱患處置能力，需要我們不斷的優化和改進集中監測系統功能。

關鍵詞：狀態監控;功能改進;指導維修

集中監測系統主要功能實現是通過對鐵路室內外信號設備的有關電壓、電流和開關量、接口信息的采集，通過毫秒級的開關量或模擬量來分析信號設備運用中可能存在的異常，但在日常集中監測設備運用中，會出現設備數據漏測、測試不正確、測試功能不完善等問題，極大的干擾了設備的正常維護。本文以我們在工作中遇到的集中監測電流漏流測試數據未能發現電源接地，電源測試未能及時反映外電網電源質量不良造成信號設備損壞等問題，通過原因分析、探討方案、制定對策，并落實改進措施優化功能。

1.集中監測電源漏流測試失效

1.1現象概況

某站在電源屏集中檢修進行漏流人工校對時發現集中監測系統電源JF220電源漏流值超標，在排除監測測試線和電源屏自身問題后，經逐段排查為集中監測顯示器電源線接地不良。電源漏流超標在信號維護工作中是處理不得過夜的嚴重問題，會給信號系統的安全運用帶來極大隱患，而該站在日常的監測測試中卻未能及時發現該問題。

1.2漏流監測電路和原因分析

根據現行的集中監測規范《鐵路信號集中監測安全要求》（運基信號〔2011〕377號），電源漏流測試原理（見圖1）是需采集配線在電源屏輸出電路自身設置的保險或空開隔離輸出端子的后級端子上采集，并通過監測保險絲組合隔離后再接到漏流測試組合側面。經過電路檢查測試，發現該站集中監測不能測試到集中監測JF220電源漏流超標的原因正是這個保險盒內的保險管安裝不良，測試電路開路，導致得到了錯誤的測試數據。

1.3整改方案

1.3.1方案一

（1）方案描述

使用帶保險管斷絲指示功能的C0組合（見圖2）替代現場既有的C0組合。帶保險管斷絲指示功能的C0組合可以在保險斷絲后，保險管端子上指示燈窗口發光指示。便于人工檢查時發現其保險管斷絲現象。

（2）設備配置

帶指示C0組合替代原來C0組合，配置路數與既有C0組合保持一致。

（3）方案優缺點

優點：工程施工工作量小。

缺點：需要人工去檢查判斷保險管狀態，無法納入集中監測站機監測。

（4）施工方法

①使用非實采C0組合站點

在垂直天窗點內，將所有電源屏輸出斷電后，先拆掉原有CO 組合更換上新的CO組合，再將有采樣線按照線纜標識配到新的C0組合上。

②使用實采C0組合站點

調查后按照非實采C0組合設計施工圖紙，在天窗垂直天窗點內更換C0組合、進行配線。

1.3.2方案二

（1）方案描述

增加智能光電采集組合（見圖3），通過型智能光電采集組合實現保險管斷絲監測功能并上報至集中監測站機。

（2）設備配置

智能光電采集組合，可以采集24路即48個保險。

（3）方案優缺點

優點：采用光電隔離組合采集保險后端的電源狀態，可以實現對保險管是否斷絲進行監測并納入集中監測站機進行實時監測。

缺點：僅實現了保險管斷絲的監測功能，沒有對電源屏對應的輸出電壓進行監測。

（4）實施方法

將新增加的智能光電采集組合安裝在室內組合架的空位，進行施工配線時需將監測CO組合保險斷開，新增采集配線至C0組合或絕緣漏流監測組合，配線完畢后將監測CO組合保險恢復。

1.3.3方案三

（1）方案描述

將既有非實采C0組合更換為電源屏實采組合，并增加電源屏采集器（見圖4），不僅實現保險管斷絲監測功能而且實現了對電源屏輸出電壓的監測，通過電源屏采集器上報至集中監測站機。

（2）設備配置

實采C0組合，容量分為18、54、90三種規格。

增加電源屏采集器。

（3）方案優缺點

優點：既有現場通過增加電源屏采集器，不僅實現保險管斷絲監測功能而且實現了對電源屏輸出電壓的高精度監測，通過電源屏采集器上報至集中監測站機。

缺點：采集內容與電源屏接口中有部分內容重復，個別站需要再增加一套C0組合。

（4）實施方法

①使用實采C0組合站點

增加智能電源屏采集器和CAN通信線，修改數據軟件調試。

②使用非實采C0組合站點

調查并進行施工圖紙設計，在天窗垂直天窗點內更換C0組合、進行配線和調試工作。

1.4方案比較

通過以上方案的優缺點比較，方案三用電源屏采集器是2000版微機監測使用的方法，在當前普遍推行智能電源屏的技術條件下，已經不是很適合。方案一優點在于更換方便、操作性強，適用于既有的車站。方案二優點在于更加智能，適用于技改、新建車站。按以上原則，在新建車站適用方案二，在既有車站適用方案一，可有效消除保險管（安裝）不良帶來的信號設備重大隱患。

1.5現場實施

經集中監測廠家、設備管理單位等現場論證和試驗，在新建車站使用方案二，在既有車站使用方案一效果良好，既有車站已經在滬昆線浙贛段進行擴大試驗，下一步將進行推廣運用。

2.外電網電源的零點漂移

2.1現象概況

某站9號道岔定位無表示，外電網I、II路電源電壓不穩定， 測試信號電源箱空開輸入端I路電源A、B、C相電壓和II路電源A、B、C相電壓均在209V至232V間波動，測試外電網I路和II路零線端子與地線端子間有69.9V和73.7V電壓，但集中監測未能捕捉到相關異常信息。零線的正常與否關系到全站及相鄰區間信號設備的正常使用，影響范圍大，后果極其嚴重。

2.2原因分析

鐵路信號電源供電大都為ABCN四條線構成低壓電源的供電系統，稱之為380伏的三相四線制。ABC對于N來說是A相B相C相，這三相都是220伏的電壓，在矢量空間的排列上相差120度的電角度。A和B，A和C，B和C之間是380伏特的電壓，這4條線就從變壓器出來送到信號的配電箱。為了使三相用電負荷趨于平衡，把A相、B相、C相電送給了3個用電負載。當3個用電負載的用電量基本一致時，通過N線的電流基本上是0個安培，所以 N線的作用至關重要。

本例中正是由于外電網I、II路電的N線不良造成“中性點電位漂移”，測試外電網I路和II路零線端子與地線端子間有69.9V和73.7V電壓。將信號電源箱內零線端子拉線與地線端子臨時連接，外電網I路和II路A、B、C相電壓恢復穩定。

2.3整改方案

目前信號集中監測對信號機械室外電網配電箱的電流監測只到A、B、C三相，沒有對零線的電流、電壓監測采集，是監測盲區。觀察輸入電零線是否正常，可利用采集零線（N相）電流以及零線與地線間的電壓方法，做到對零線的實時監測。由于按現有的外電網監測環境，如果要實現采集零線與地線間的電壓，需要重新設計采集四路的采集模塊并進行更換，工程量較大。而采集N相電流的方式只需單獨增加1路電流采集模塊就能實現，因此目前我們采用了對外電網N相采集電流的方案，同時同步升級了外電網的采集模塊能實現對諧波電壓和電流的采集，對外電網質量監測功能的改善做到了既方便，又有效。

2.3.1方案描述

為了進一步論證整改方案的有效性和安全性，目前我們在杭州轄區管內選取了杭長線某站進行試驗，該站集中監測型號為CSM-TH型，現有外電網采集信息包含I路、II路的電壓電流及功率信息，確定了在原有采集功能基礎上增加外電網基波和諧波電壓電流信息及N相電流采集兩項功能，達到判斷外電網供電質量預防故障的效果。

2.3.2設備配置

為增加N相電流信息，在既有外電網箱內新增兩個采集傳感器，N相電流值在三相平衡的情況下接近于0，如出現三相不平衡峰值可達某相電流值（10-30A）。為增加基波和諧波數據的實時值及瞬間斷電曲線，升級了采集傳感器芯片軟件。

2.3.3實施方法

（1）斷開外電輸入

分別撥起外電網監測箱內部A1＼B1＼C1＼N1＼A2＼B2＼C2＼N2共8個WAGO保險，斷開電力外電輸入。

（2）外電網采集傳感器更換

拔出2個藍色外電網采集傳感器上端電壓電流輸出插頭、下端電源通信插頭，并拆下傳感器。將升級的外電網采集傳感器安裝到對應的安裝位置。

（3）相電流采集傳感器安裝

環接I路和II路N相電流采集傳感器的+E和G端子接入到外電網箱的13、14端子， A和B端子接入到外電網箱的15、16端子。軟線通過線槽分別連接防雷配電箱內的兩個電流互感器與和外電網箱內的N相電流采集傳感器的I+和I-端子。后將防雷配電箱內的開口式電流互感器卡在閘刀內側I路和II路N相電源線上。

（4）接入外電輸入

合上外電網監測箱內斷開的8個WAGO保險開關，接入外電輸入。

（5）站機軟件升級

升級站機接口軟件和數據配置。

2.4方案論證

通過增加監測模塊、修改監測軟件等措施，實現了N相電流、外電網諧波電壓、諧波電流數據的實時顯示，并對測試的數據進行上下限設置，提供了隱患報警功能，解決了外電網電源出現零點漂移及外電網諧波質量不良等問題的有效反應。

結束語：我們在理解監測電路設計原理的基礎上，針對現場出現的各類監測問題，通過不斷的技術改造并采取周密的現場論證，使集中監測的實用性得到了充分發揮。本文涉及的兩項措施的改進，通過實踐證明大大增強了電源設備的日常監控，彌補了出現重大隱患無法察覺的漏洞，為現場設備的安全運行進一步提供了可靠的保障。

參考文獻：

[1]鐵路信號集中監測系統安全要求，運基信號[2011]377，鐵道部運輸局，2011年。

[2]鐵路信號集中監測系統技術條件，運基信號〔2010〕709 號，鐵道部運輸局，2011年。

（杭州鐵路辦事處，浙江 杭州 310009）