智能變電站信息一體化在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

李 波

（中鐵十七局集團(tuán)電氣化工程有限公司，四川成都 610000）

鐵路供電系統(tǒng)中，制定智能變電站信息一體化標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的有效途徑。一體化標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鐵路供電系統(tǒng)的能源管理、集中故障記錄和電氣五防這3個(gè)單元的有效整合，完善智能變電站信息平臺(tái)集成方案，是整合變電站一次設(shè)備的理想模式。為了鐵路電力供電系統(tǒng)的各個(gè)變配電所數(shù)據(jù)與運(yùn)行狀態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化狀態(tài)，將智能變電站信息一體化平臺(tái)合理、有效地應(yīng)用于鐵路電力供電系統(tǒng)，達(dá)成實(shí)施傳輸能源數(shù)據(jù)的目標(biāo)。從調(diào)度端管理工作人員的角度分析，在鐵路供電系統(tǒng)中應(yīng)用智能變電站信息一體化，可以直觀化地管理整體供電系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)。能變電站信息一體化還可以實(shí)現(xiàn)鐵路電力供電系統(tǒng)生產(chǎn)效率以及技術(shù)水平的持續(xù)提升，優(yōu)化維護(hù)電力配電設(shè)施的時(shí)間，及時(shí)對(duì)故障部位進(jìn)行精確搶修，達(dá)成人力成本節(jié)約、勞動(dòng)強(qiáng)度降低等目標(biāo)。

1 智能變電站的概念

智能變電站通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的操作方法，改善系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行與操作，更好地確立一個(gè)擁有低碳、環(huán)保、集成特征的智能變電站。

在具體拓展與優(yōu)化變電站智能化工作過(guò)程中，需要進(jìn)一步完善保密信息、收集信息、計(jì)量、調(diào)控等工作的智能化程度，以根本層面上的思維確立我國(guó)智能變電站的設(shè)立計(jì)劃，在此基礎(chǔ)上完成變電站在線分析、智能調(diào)節(jié)與自動(dòng)控制等在理論與實(shí)踐方面的結(jié)合，推動(dòng)我國(guó)鐵路供電系統(tǒng)智能變電站的發(fā)展。

2 鐵路配電系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中存在問(wèn)題分析

目前，在鐵路供電系統(tǒng)的變電站調(diào)度工作與管理工作中，自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)得到迅速的推廣和應(yīng)用，主要包含SCADA系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。這些自動(dòng)化系統(tǒng)具有獨(dú)立性，相互之間缺少有效的融合與溝通，造成建設(shè)成本與硬件設(shè)施的增加和浪費(fèi)，并未獲取良好的效果。

自動(dòng)化系統(tǒng)與鐵路變電站不同，其整合系統(tǒng)的難度較大，在交互信息的程度方面較為匱乏。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，鐵路行業(yè)領(lǐng)域也在快速發(fā)展，將智能變電站與自動(dòng)化系統(tǒng)合并與整合，能夠發(fā)揮良好的促進(jìn)作用。

變電站輔助監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 變電站輔助監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)

3 智能變電站信息一體化在鐵路供電系統(tǒng)的應(yīng)用策略

3.1 智能變電站信息一體化在鐵路供電系統(tǒng)中的方案設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的鐵路供電系統(tǒng)中，各個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)之間存在諸多分級(jí)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換通信設(shè)備較為繁雜，需要傳遞大量信息數(shù)據(jù)時(shí)，很可能造成信息數(shù)據(jù)丟失或延遲等情況，嚴(yán)重影響鐵路供電系統(tǒng)傳輸信息數(shù)據(jù)的精確度與效率，對(duì)前期調(diào)試系統(tǒng)工作造成影響，增加日后維護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行難度。

處于高速發(fā)展的智能變電站，可以在很大程度上推動(dòng)鐵路供電系統(tǒng)變電站在數(shù)字化及信息化方向的發(fā)展進(jìn)程。在鐵路供電系統(tǒng)變電站智能化建設(shè)過(guò)程中，可以通過(guò)結(jié)合多配件功能的方式，以通信網(wǎng)絡(luò)為依據(jù)采集與分析變電站內(nèi)各個(gè)電氣設(shè)施的用電參數(shù)[1-3]。

智能變電站具備數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)調(diào)度、數(shù)據(jù)共享以及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)裙δ堋Ｔ诰唧w建設(shè)方面，主要包括一二次設(shè)備智能化、網(wǎng)絡(luò)化；檢修設(shè)施自動(dòng)化。智能變電站信息一體化平臺(tái)中，現(xiàn)場(chǎng)層、站控層和調(diào)度層是其主要組成部分，其基礎(chǔ)且關(guān)鍵硬件為電力設(shè)備，必須實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的智能化，確保智能變電站可以真正建成。

一次智能設(shè)備通常由多個(gè)元件組成，如智能變壓器、電子互感器、智能負(fù)荷開(kāi)關(guān)等。建設(shè)鐵路供電系統(tǒng)變電站一體化、智能化平臺(tái)，面對(duì)不同電氣設(shè)施時(shí)，其參數(shù)要求存在較大區(qū)別，在信息一體化平臺(tái)達(dá)成采集數(shù)據(jù)目標(biāo)后，必須運(yùn)用分類的方法，有效地處理各個(gè)電氣設(shè)施的參數(shù)，提高信息數(shù)據(jù)精確度。

智能變電站一體化系統(tǒng)由智能模塊及智能中心兩個(gè)單元組成，主要負(fù)責(zé)對(duì)變電站采集的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析與故障識(shí)別處理。在此基礎(chǔ)上形成重心數(shù)據(jù)信息庫(kù)，有效地管理及運(yùn)行鐵路供電系統(tǒng)。

3.2 智能變電站信息一體化平臺(tái)的重要功能

（1）遙信功能。

遙信功能是智能變電站信息一體化平臺(tái)中的主要功能之一，可以及時(shí)掌握變電站內(nèi)運(yùn)行各個(gè)電氣設(shè)備狀態(tài)，將相關(guān)內(nèi)容自動(dòng)上傳調(diào)度中心，調(diào)度中心接收相關(guān)內(nèi)容后，確保監(jiān)控系統(tǒng)能夠更直觀地展現(xiàn)變電站運(yùn)行各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，為調(diào)度員管理工作的順利進(jìn)行提供數(shù)據(jù)支持。應(yīng)用智能變電站信息一體化系統(tǒng)的過(guò)程中，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與分析，能夠預(yù)測(cè)鐵路供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的故障，有故障或安全隱患存在時(shí)，平臺(tái)系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)出警告信息，工作人員以平臺(tái)發(fā)送來(lái)的警告信息作為依據(jù)，制定針對(duì)性的處理措施。

（2）遙控功能。

遙控功能分為遠(yuǎn)動(dòng)控制和站點(diǎn)控制兩種，遠(yuǎn)動(dòng)控制主要由調(diào)度臺(tái)操作，調(diào)度員負(fù)責(zé)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作與控制工作；站點(diǎn)操作指值班員或檢修人員對(duì)電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)操作。遠(yuǎn)程控制通過(guò)智能變電站信息一體化平臺(tái)上傳的數(shù)據(jù)信息，調(diào)度員遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握運(yùn)行變電站電氣設(shè)備的狀態(tài)以及故障信息、遠(yuǎn)程操作開(kāi)關(guān)倒閘及故障處理，及時(shí)對(duì)運(yùn)行電氣設(shè)備的各種狀態(tài)進(jìn)行處理。調(diào)度員可以用過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)控制和站點(diǎn)控制上傳的供電設(shè)備監(jiān)測(cè)參數(shù)，遠(yuǎn)程調(diào)整不同電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和保護(hù)定值。

（3）運(yùn)行、維護(hù)與管理功能。

在運(yùn)行變電站的過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)采集產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，對(duì)運(yùn)行變電站內(nèi)配電設(shè)施的狀況進(jìn)行了解與掌握，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中所儲(chǔ)存的歷史數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，有異常現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，即刻展開(kāi)檢修工作，為鐵路供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作做出良好的保障。

（4）其他輔助功能。

智能變電站的主要輔助功能包括能源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全防范、火災(zāi)報(bào)警、視頻監(jiān)控等。建設(shè)智能變電站信息一體化平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)輔助功能的整合。智能變電站信息一體化平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)施飼喂自動(dòng)控制和聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，不需要安排專業(yè)的工作人員進(jìn)行值班，能夠有效地改善鐵路供電系統(tǒng)的維護(hù)成效，大幅度降低鐵路企業(yè)所投入的人力成本。

智能變電站信息一體化平臺(tái)如圖2所示。

圖2 智能變電站信息一體化平臺(tái)

4 智能變電站信息一體化在鐵路行業(yè)的發(fā)展

智能變電站信息一體化平臺(tái)在鐵路供電系統(tǒng)中得到迅速的推廣和應(yīng)用，正在朝著信息化、智能化以及集成化的目標(biāo)發(fā)展。西方較發(fā)達(dá)國(guó)家甚至是全球范圍正在對(duì)建設(shè)智能變電站信息一體化平臺(tái)進(jìn)行大力推廣。智能化變電站在未來(lái)具有極廣闊的發(fā)展空間[4-6]。對(duì)智能變電站信息一體化平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)，可以為交流及融合變電站數(shù)據(jù)信息起到良好的促進(jìn)作用，達(dá)成周期化檢修、網(wǎng)絡(luò)化上傳、智能化管理鐵路供電系統(tǒng)的目標(biāo)，減少運(yùn)行與維護(hù)鐵路供電系統(tǒng)的人員和成本，提升搶修故障速度，降低鐵路電力安全事故的發(fā)生概率。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展能夠?qū)﹁F路行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展起到良好的帶動(dòng)作用。鐵路工程項(xiàng)目的數(shù)量逐年呈現(xiàn)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，其建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)張，信息化水平得到提升。在鐵路供電系統(tǒng)中運(yùn)用智能變電站信息一體化平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)鐵路供電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)及管理的有序提高，減少與減輕管理工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度降低鐵路單位投入資金成本、人力成本以及物力成本。利用智能化變電站，可以更為快速、精確地發(fā)現(xiàn)故障設(shè)施，分析故障原因，做出針對(duì)性的搶修，有效降低意外事故的發(fā)生概率。深入研發(fā)與大力推廣科學(xué)技術(shù)，促使科技水平持續(xù)提高，在一定限度上推動(dòng)智能變電站信息一體化技術(shù)的創(chuàng)新與完善，使智能變電站擁有更為寬廣的應(yīng)用前景，全力推進(jìn)鐵路建設(shè)事業(yè)的蓬勃、繁榮發(fā)展。