淺談接觸網開關遠動監控系統在鐵路供電系統的工程實踐

夏輝

河南省鄭州市中鐵電氣化局集團第三工程有限公司，中國·河南 鄭州 450000

1 引言

隨著高速鐵路供電系統自動化程度不斷發展和提高,接觸網對接觸網開關運行的安全性、穩定性和可靠性要求也在不斷提高。接觸網開關遠動監控系統不僅能夠對鐵路供電系統中的接觸網開關實時狀態和分合閘位置進行精準的監控和遠動操作,還能夠使接觸網供電系統運行更加穩定和可靠。論文結合南三龍鐵路擴能改造工程遠動監控系統的實施，討論鐵路供電系統對接觸網開關遠動監控系統的功能要求。

2 分布式接觸網開關遠動監控系統特點

根據中國高速鐵路接觸網開關遠動監控系統的特點，基本分為統一監控模式和分布式監控模式兩種。統一監控模式雖然造價低容易實現，但集中采用會受到鐵路高壓線路、環境場地等制約。采用光纖分布式遠動監控模式具有故障排查簡單、設計施工靈活、檢修率低、系統耦合度低等優點。此模式使用光纖傳輸信號既減少了鐵路電力的電磁干擾，也具有造價低廉、信號傳輸穩定、不受場地和地形制約等諸多優點。

3 光纖分布式監控系統的構成

光纖分布式監控系統（如圖1所示）通過把智能化遠程I/O監控單元分散安裝在每臺接觸網開關附近，然后通過光纖傳輸與附近的接觸網開關主控箱連接，通過現場開關主控箱與調度臺監控軟件進行通信，實現對鐵路沿線的接觸網開關的遠程監控。智能化遠程I/O監控單元實時采集接觸網開關狀態，同時向上級監控平臺和調度中心系統進行實時交互通信，實現遙控和遙信的功能。為了提高整個遠動監控系統的穩定和可靠性，設計采用把蓄電池作為后備電源為整個監控系統供電，在外部電源斷電的情況下也能遠動和監控接觸網開關。

圖1 光纖通信分布式監控系統

4 接觸網開關遠動監控系統硬件平臺結構及作用

整個監控系統硬件平臺由監控主站平臺、接觸網開關監控屏、接觸網開關主控箱、交直流盤、自動化電源管理單元、終端RTU和接觸網開關監控箱組成。系統硬件結構如圖2所示。

圖2 系統硬件結構圖

系統戶外箱體采用防水和防潮設計，箱體接地與鐵路高壓備區分獨立接地，各輸入端口采取了多級分流限壓措施，并進行濾波處理，絕緣性能滿足規范要求。各裝置增加了防雷電及過電壓沖擊的防護措施，具有較強的防雷防浪涌作用，能夠達到4級電磁兼容標準。

第一，終端RTU安裝在接觸網開關監控箱體內部，通過光纖與接觸網開關主控箱進行交互通信，從而避免了電磁干擾和雷電沖擊。其主要負責對接觸網開關的工作狀態信號的實時采集，并將采集到的數據實時上傳到接觸網開關主控箱，同時接收調度系統和監控平臺下達的指令，從而實現對接觸網開關的遠程遙控。

第二，接觸網開關主控箱一般設計安裝在線路隧道洞室或戶外離電源較近的場所，將監控箱采集到的隔離開關信息分析處理后上傳給監控主站和調度中心，調度中心就可以實現對區間內接觸網開關進行集中監控管理。為了保證設備的高可靠性，在硬件設計各個關鍵環節均采用并聯冗余結構，設計有一主、一備兩個網絡連接通道，傳輸更加穩定，充分滿足接觸網開關監控系統實時性的要求[1]。

第三，智能化電源管理單元對監控系統內設備提供多級電壓的工作電源，智能電源管理單元的進線電源為AC220 V和DC220 V、110 V，經整流變換后輸出設備所需的工作電壓。同時，對蓄電池進行管理控制，采集蓄電池的工作狀態，自動控制充電和放電，有利于延長蓄電池使用壽命，保證后備電源供電時間保持和高于設計時間2小時。

第四，交流盤一般安裝在牽引變電所控制室和沿線箱變內，交流電源采用兩回AC220 V進線，容量為5 kVA，并且兩回交流電源均能實現投切備用功能。交流盤的輸出的電源狀態也在終端RTU的監控范圍內，當交流電源失電時，電源失壓監測裝置同時向RTU和調度中心發送失電信號。

第五，監控系統軟件平臺的主要功能包括遙信遙控、實時報警、報表和記錄查詢等。調度中心平臺和監控主站系統啟動登錄以后，可以進行遠程遙控分合開關等操作，在界面上顯示接觸網開關當前的分、合閘狀態并報警。

5 接觸網開關遠動監控系統聯調聯試要求

接觸網開關遠動監控系統聯調聯試涉及鐵路四電施工各專業和鐵路運營調度中心等多部門配合，調試前應優先根據設計圖紙核對RTU控制箱電源、光纜等線路接線正確、回路牢靠，開關編號及監控屏被控關系與設計一致。

根據接觸網專業提供的最終示意圖對網開關監控屏及調度中心端后臺模擬母線圖進行錄入和修改，并核對一致。對現場接觸網開關RTU控制箱內遠動模塊進行數據寫入，使其與網開關監控屏、調度中心系系平臺數據對應一致。核對調度中心至監控屏、監控屏至主控箱、主控箱至被控RTU控制箱等通信信號傳輸正常。

對控制箱內蓄電池模塊進行安裝，并對蓄電池充放電進行試驗，保證蓄電池處在良好工作狀態。仔細核對接觸網供電示意圖和接觸網開關的位置、桿號、開關編號是否一致。網開關調試人員須熟悉接觸網供電分段示意圖和現場接觸網開關的位置，了解開關設置意圖，接觸網供電方式及電源來電方向等內容。聯絡線中接觸網開關調試必須同運營單位接觸網專業進行現場確認，確認無電后方可進行。聯調聯試期間所有接觸網開關調試結束后必須恢復至調試前位置狀態，防止發生誤操作和發生安全事故。接觸網開關監控系統調試應對照設計點表逐項調試核對遙信遙控、事件記錄、遙信告警等功能。

調試前組織相關專業人員召開會議，在會上分析存在的安全風險項，制定相應的安全防護措施。調試時再次對監控系統設備進行檢查，電源情況、設備安裝情況、通信信號通道等運行狀況應滿足調試條件。準備相關圖紙、資料等，并逐一進行復核，確保開關位置信息、編號等無誤。聯調聯試期間應緊密與供電調度和相關專業人員，確認接觸網設備開通范圍及帶電開關狀態等。按規定提前上報調試計劃，調試作業按高速鐵路工作票管理制度執行，接觸網開關調試操作完成后應恢復至調試前狀態，并同運營單位及調度中心人員確認其位置正確。

6 結語

論文所述接觸網開關遠動監控系統，能夠滿足接觸網開關的遠距離集中控制與監控。經現場運行和運營單位反饋表明，此系統設計合理、操作簡便、兼容性強、技術先進、維修率低、方便管理，現場運行穩定可靠。已成功應用于南三龍鐵路擴能改造工程和南昌至贛州高鐵工程等接觸網開關遠動監控系統，各項功能參數均達到設計技術要求。