提高接觸網遠動隔離開關監控可靠性的探析

國能朔黃鐵路發展有限責任公司 張 鋒

隨著現代化建設進程不斷加快，我國高鐵線路不斷增加，以此接觸網運動隔離開關越發的凸顯出重要價值。當下工程項目也對接觸網運動隔離開關的監控能力提出了更高的要求，需避免在實際使用過程中出現誤動、開關位置顯示錯誤等方面問題。

1 接觸網運動隔離開關監控面臨的問題

1.1 監控系統控制輸出

目前接觸網的運動隔離開關監控基本上呈現兩種不同形式：一種是機構箱電源輸入端安裝電動閥未斷開關，在沒有開關操作時電動微端處于斷開的狀態中，這樣就可保障機構箱中主控制回路沒有通電，避免出現誤動情況。但在控制回路中安裝這樣的開關，其隔離開關操作成功率間接受到增加的電動微斷所影響，同時在電動微斷出現損壞后就會直接影響到接觸網的隔離開關本體。因此在機構箱與電動微端都處于正常狀態中時才可實現隔離開關的運動操作。日常維護工作發現，微斷開關基本都是有電源波動，以此導致對電源降壓位置造成一定的損壞或出現內部齒輪卡滯、傳動齒輪銹蝕等問題的出現。這樣的操作下大大降低了運動隔離開關的運動操作成功效率[1]。這樣的未斷開關可靠性較低，在當下的設計中始終無法滿足高鐵線路中的一些惡劣應用環境。

另一種類型是采用電纜直控方式，讓現場運動隔離開關僅保留電動機構并控制電源基于就近的原則，讓接觸網隔離開關控制站提供電源。在沒有進行操作時控制電纜中不通電，僅在操作時網開關站才會接通控制回路帶能源，這樣就可避免出現開關誤動問題。在接觸網運動隔離開關以及開關站的設計中，都是采用多芯電纜進行連接，同時要求距離較短，因此就會日常使用中經常出現電纜破損所引發的絕緣降低問題，同時出現一定的短路問題。在發生故障后無法很好的鎖定準確位置。同時這種連續多芯控制電纜工藝方面有著較高要求，在進行敷設時經常出現一定的故障問題，一旦出現問題就會導致恢復時間消耗較長。同時在對電纜進行接線、校對以及線纜的測試時，也需消耗大量時間成本[2]。

在敷設直控電纜過程中，雖可有效控制拒動問題，但在沿鐵路兩側進行敷設電纜過程中會對低壓控制電纜造成不利影響。如，一旦在電纜某個位置出現絕緣降低問題，就會導致引發漏電、線纜損壞或接觸不良問題，讓高壓線纜的回路阻值不斷增大，這樣就會導致電動機動作的過程，其末端電壓比空載電壓較低，因此無法正常進行運行。這樣的開關拒動問題直接影響到了運動操作的可靠性。

1.2 信號采集

使用RTU裝置時需采集機構箱當中的節點，同時將合位接點位置信息這2組信號當做最終開關位置的判斷依據。而在當下，2組節點都是同時由1組進行導通的，一旦出現補丁態就無法確定開關的真實狀態，同時也導致無法對當下的開關動作是否到位進行準確判斷，往往需要工作人員來到現場進行檢查。

另外，在當下采用的電纜質控方式，使得在一些長距離電壓信號的采集上，這種直流信號會在使用過程中各個開關站端的信號接收質量較差。同時在電力機車經過后，使得對外界會產生一定的電磁輻射，特別是在過分相時使電纜中經常會出現一些干擾信號。這時就會導致直流電壓出現變位的問題。而在利用交流信號之后也會導致出現類似的問題。對這種問題的處理方法，需及時提升信號回路中的電流、最大程度降低外界的干擾因素，同時也會導致電路一部分元器件出現發熱問題。雖然可采用一個合理的電流信號，但在效果方面僅降低了干擾的相關影響[3]。

1.3 通信可靠性分析

在接觸網運動隔離開關通信過程中基本上都采用光纜進行通信。這樣的通信方式有著傳輸距離遠、延遲低等優勢，同時受外界電磁干擾的效果微乎其微。基本上都采用一收一發的光纖組成方式，在光纜或一些RTU內光膜快出現故障時，相關工作人員就需及時來到現場讓備用光纖接入其中，而在故障發生時會至少影響到一整天的運動監控，這樣的情況對定下的高鐵運輸造成極為不利的影響。

2 提升接觸網運動隔離開關監控的可靠性措施

2.1 控制部分的優化

在當下較為分散的接觸網運動隔離開關而言，可采用光纖通信、RTU裝置現場控制，有效發揮出重要的價值。但在這樣的使用中也經常會導致線路出現一定的干擾，讓控制回路出現接收到一些能夠控制脈沖的效果，以此讓機構箱當中的控制回路繼續導通，另外也使電力機車在運行過程中埋下十分嚴重的安全隱患。同時，在運行過程的控制指令類軟件也會導致對開關的誤動作造成影響，例如在一些錯誤指令的出現后使得需對其開展全面優化。

2.1.1 軟件優化

首先需增加指令時間的校驗。在接觸網運動隔離開關的RTU裝置上需安裝高精度實時時鐘芯片，以此在網開關站發出校時指令時可定時對當下的時間誤差進行修正。而遙控開關的操作時可以很好的發出帶有著遙控指令的RTU端數據。一旦在時間誤差方面超出5min時，就使得出現無效指令并將這些錯誤代碼反饋到了調度端。這種RTU裝置的使用可有效提升高精度時間的校驗程度，并避免出現過時的指令[4]。另外，也讓每次重要信號出現變位后、或一些十分重要的指令存入到裝置中，在日后的工作中可對后期的信息進行準確查詢，讓通信故障不會導致一些重要信息的丟失。

同時，還要增加接觸網運動的開關唯一識別碼。在遙控開關時不僅可基于各種開關站的標準進行操作，同時還要增加一些唯一標號，以此讓不同的運動隔離開關都具備這唯一的身份標志。以此讓指令下發時讓RTU可接收到唯一的識別碼，與自身的記錄數據信息進行比較分析，將一些錯誤的代碼實現反饋，幫助調度主站系統進行充分的核查，確保不同開關的唯一性，最大程度避免軟件在設置出現錯誤后造成一定程度的誤動。

2.1.2 控制回路的優化

對機構箱控制回路進行的優化處理工作，主要是可有效增加對電流部分的檢測，同時也是對當下控制回路中的繼電器進行自保系統的優化與調整。在改進后需RTU裝置轉件的控制，其導通的時間控制在5s以內。在遇到異常情況下其接觸器發生吸合，以此斷開電源回路。

2.2 信息采集的優化

對信號采集部門的優化處理工作主要是對接觸網隔離開關分合位置進行處理，同時由于線路側振動效果較大，另外受到使用環境溫差、潮濕等因素影響，因此會讓二次線纜在實際使用過程中出現接觸不良問題。另外在遇到外界強電磁干擾情況下，也會導致低壓二次回路中出現一定的錯誤脈沖信號。

因此，在遙信回路中一般都采用光耦的方式進行隔離外部信號的輸入。但由于在光耦導電時其電流基本都在7mA上下，因此電流較小，十分容易受到外界因素影響。為進一步保障信號的可靠性，就需增加2個輔助判斷方式，讓編碼信號可對當下的分合進行接點的檢測，同時在電流采樣過程中對兩者的邏輯關系都成為一個全新的依據。而在電流采樣時，還要基于上述兩者進行邏輯關系方面的驗證。

在原本的基礎上，對電流檢測與編碼信號方面的建設創造出一個可靠的數據信息依據，同時進一步完善監控系統的自我診斷功能，以直觀判斷出系統所存在的問題，并及時對當下的故障問題進行排除。相比較傳統單一性的信號檢測工作可提供出諸多的判斷依據。同時在出現不定態異常情況時，其控制器就可利用K3接觸器主動切斷供電回路，同時也讓信息可及時上傳到調度主站當中。

2.3 通信通道優化

在當下的管線通道構建中，一般情況下都是利用一對單模光纖進行數據方面的接受，但往往其中一根光纖只要出現問題都會導致數據通信無法得到有效的建立，同時沒有備用的冗余通道。

在主用光纖通道無法進行通信時，該系統中可及時實現自動切換到備用光纖線路中，以此控制系統的穩定性。對傳統單通道的故障問題，并不會在這個系統中對運動監控造成直接的影響，同時也為運維人員爭取到更多故障處理時間。在啟動備用通道后，使得網開關站可對原主用通道進行相應的測試分析，并可持續性的進行錯誤代碼率以及對一些丟包率的統計分析并形成相應的統計報告。這樣的處理方式下，是一種對當下系統自我診斷功能的全面優化，有效提升系統的可靠性與穩定性。在日后的運行過程中，及時高效解決各種出現的問題，同時也能夠減小故障對系統所帶來的影響，避免出現故障擴大的后果。另外，有關人員還需要加強可靠性分析，并在分析中得出準確度較高的結論。

綜上，在當下的系統構建中，其控制系統中已增加了2個電流互感器，同時增加了檢測信號電路，并對其機構箱控制回路同時增加一部分的輔助監控功能，這樣就可在實際的運行中最大程度上提升系統的整體可靠性及信號采集的準確性。