智能牽引供電系統現狀與發展

摘要：智能化已經成為高速鐵路發展的重要趨勢，智能牽引供電系統是實現高鐵智能化發展的關鍵。基于此，本文將結合國內智能電網發展探究智能牽引供電系統的總體架構及層級，分析智能牽引供電系統相關設備及關鍵技術，并提出未來發展建議，希望能夠給智能牽引供電系統建設提供相關參考。

關鍵詞：智能;牽引供電系統;架構;發展

隨著高鐵智能化趨勢越發明顯，鐵路牽引供電所增設了大量的電子設備，如何確保牽引供電系統安全穩定運行成為鐵路中心急需解決的問題。智能高鐵意味著需要通過不同業務領域形成高鐵信息系統，如結合電力系統實現智能電網。其中，智能牽引供電系統是智能高鐵的重要組成部分，構建全面感知基礎設施內外環境的智能高鐵具有重要意義。

1.智能牽引供電系統

1.1總體架構

智能牽引供電系統是以信息數字化、通信平臺網絡化為發展方向的系統，能夠自動完成信息采集、測量、傳感、控制、通信等功能，從而為高鐵運營提供安全可靠的牽引動力[1]。一般來說，智能牽引供電系統包括牽引供電設施、智能供電調度、運營維護管理等功能和業務，不同業務功能將起到不同作用。其中，智能牽引供電設施包括牽引變電所、開閉所、分區所及接觸網等設施，是構成網絡化、數字化系統的根本。智能供電調度系統是實現對供電設施進行監控、測量、控制的關鍵，能夠完成綜合告警、輔助調度決策、源端維護等高級管理功能。供電運營維護管理系統能夠對牽引供電系統進行檢修，完成各類基礎數據檢測和采集，進而了解牽引供電系統是否發生故障。

1.2層級劃分

牽引供電系統涉及到高鐵集團、供電段、沿線智能牽引設施等層級，且在智能牽引供電系統中起到不同作用。其中，鐵路集團起到路局層面的控制和決策管理，在獲取供電調度系統上傳的實時運行數據后，能夠及時下放相關控制和決策指令，并將各類運檢計劃下發到各供電段。該層級為監管層。供電段為信息處理中心和指揮層，能夠接收牽引供電所合適和工區采集信息，并收集接觸網的檢測數據，再將相關數據下發到工區[2]。沿線設施和供電車間工區屬于執行層，會通過檢修管理系統終端及時接收供電段下達的各類計劃，并對采集到的供電設施基礎數據進行簡單處理。

1.3智能牽引供電設施

智能前沿供電設施包含接觸網、牽引變電所等智能設備，能夠自動完成各種數據采集、測量及監測，實現多個層面的功能[3]。首先，智能牽引供電設施的基本功能有分層閉鎖控制、源端維護、外部系統交互信息等，能夠防止電氣誤操作，實現就地保護、站域保護、廣域維護等保護作業，還能通過提高各種可描述配置參數實現智能牽引供電調度系統自動導入。其次，智能牽引供電設施具有告警與分析、設備狀態可視化、系統運行優化及重構等高級功能，能夠實現對供電設施運行狀態的實時分析和推理，及時發現并報告異常，為系統運用優化重構提供處理指導意見，最后，智能牽引供電設施具有多種智能輔助功能，有助于建立統一的信息化平臺。例如，可以實現安全防范、視頻監控等功能，及時接入、展示和上傳相關數據。

1.4智能牽引變電所

智能牽引變電所的基礎組成設施為層間通信通道、輔助監控系統、智能高壓設備等，能夠實時采集高壓設備的運行狀態為廣域保護測控和監控提供幫助。其中，廣域保護測控系統具有分層閉鎖、重構自愈等功能。例如，能夠讓所亭內的電源、斷路器實現重構自愈，通過在接觸網上進行接觸線、正饋線快速隔離實現系統的重構自愈。

1.5智能供電調度系統

該系統的主要組成部分為供電調度運行管理系統和智能遠動系統（SCADA），兩者都起到至關重要的作用。其中，SCADA系統能夠完成遙

控、遙測、源端維護、全景化信息展示、告警綜合分析等功能，有著監視、顯示、控制和復視等常規功能。供電調度運行管理系統能夠對智能供電作業進行管理，能夠自動生成全流程管理或調度命令，并實現調度命令與SCADA系統自動連接。

2.工程案例分析

2.1工程概況

本次分析的工程為京張鐵路，該鐵路是連接北京和張家口的高速鐵路，全長約174km，共設有10個車站。京張高鐵采用的智能牽引供電系統，主要有智能調度系統、智能牽引供電設備、運行檢修管理等結構組成，能夠實現智能判定故障及分析原因，滿足智能告警和重構自愈等基本要求。當系統發生故障時，將自動識別故障位置及類型，并對故障點進行隔離，通過自動切換保護運行定值區的方式進行供電模式重構與自愈。

2.2試驗情況

2019年4月1日-11月30日對京張高鐵的智能牽引供電智能系統進行試驗，得到的試驗結論如下：第一，該高鐵智能牽引供電系統參試設備性能穩定，能夠滿足使用環境條件。第二，在層次化保護方面，該系統繼電保護動作邏輯正確，能夠快速定位故障并切除，有效實現保護牽引供電系統的作用。第三，采用的分層閉鎖和系統重構技術，能夠進行多層次的開關閉鎖和快速切換運行方式，減少故障停電范圍及時間，提升牽引供電系統運行效率。第四，智能牽引變電所采用的三層兩網結構，通過站控層、間隔層、過程層及間隔層網絡、過程層網絡實現廣域保護。第五，智能供電調度系統滿足源端維護、信息綜合分析及共享的需求，能夠實現全景化展示相關過程，提高牽引供電系統的安全性和可靠性。

3.發展建議

3.1結合相關標準制定合理的方案設計

目前，我國在推動智能電網方面重視程度較高，相關部門需要加強智能牽引供電系統標準化建設。具體可參照國際電工委員會（IEC）智能電網標準、國家電網智能電網標準化及基礎標準等相關要求設計出更加科學、規范化的系統，促進鐵路智能牽引供電系統進一步標準化發展。在具體設計過程中，要結合基礎標準、工程建設標準、設備標準等具體要求合理設計，并保證全過程標準haul設計，保證施工、調試、驗收等方面的嚴格實施。

3.2提升智能設備的集成化程度

設備是建立系統的基本要素，做好智能設備挑選、構架、調試等工作，才能保證高鐵供電系統的智能化程度。一般來說，需要結合高鐵速度、環境條件等要素合理選擇智能設備、傳感器等牽引變得設備，并做好接觸網、絕緣開關柜、真空斷路器的構建方案，推進小型化智能設備，提高系統的集約化程度。

參考文獻：

[1]蔣先國，陳興強.智能牽引供電系統現狀與發展[J].中國鐵路，2019（9）：14-21.

[2]董文哲，郭晨曦，楊斯泐.高速鐵路智能牽引供電系統研究[J].鐵路計算機應用，2018，27（11）：43-47+55.

[3]中國國家鐵路集團有限公司.Q/CR721-2019智能牽引變電所及智能供電調度系統總體技術要求[S].2019.

作者簡介：植克一，廣西容縣，漢族，1981.10.26，中國鐵路南寧局集團有限公司調度所，科室，供電室，助理工程師（現有），大學本科，研究方向，智能牽引供電系統現狀與發展。