配电自动化技术在铁路供电系统中的应用王振

配电自动化技术在铁路供电系统中的应用王振

王振

（济南局集团有限公司青岛供电段山东青岛266071）

摘要：当前的科技水平随着经济的发展，在不断进步。配电自动化技术，也在当前电力系统中也得到了广泛应用与推广。作为当前供电系统的一部分以及交通运输的重要途径，铁路配电系统也在朝着自动化技术发展，并进行了相应探索和应用。本文将针对铁路供电系统中配电自动化的实践进行探析，解释说明了铁路供电系统的整体特点和内容，以及对铁路供电系统自动化技术在应用方面进行分析。

关键词：配电自动化；铁路供电系统；应用

引言

随着交通事业的迅速发展。作为交通工程的重要组成部分，铁路工程对人们日常出行乃至社会经济发展意义重大。近年来，随着科技水平不断提升，许多新技术开始应用到铁路中，配电自动化技术就是其中一个。供电系统是铁路系统的重要组成和关键部分，铁路在运行过程中的信号通讯设备以及照明、供水等其他配套设施正常运行都离不开供电、配电系统。要想确保铁路正常运行，先要确保供电系统运行的安全稳定性。论文对铁路配电自动化系统进行简要分析，提出实现铁路配电自动化的主要方式，希望能为铁路相关部门提供有益参考。

1铁路供电系统的结构特点

（1）所需电压等级非常低，而且变/配电所的结构相对较单一。电力系统的铁路负荷隶属为终端负荷，主要面向对象是最终的用户，因此铁路供电系统在具体设计时需结合地方供电系统电源情况和铁路运营就地负荷等而定，大多数配变电所均属于35kV型变电所及10kV型配电所，个别以110kV变电所形式存在。因铁路供电系统的功能需求、应用大致一样，故而所需配变电所的结构和功能配置大致一样，综合铁路供电系统配变电所整体结构和功能，铁路供电系统的自动化配网系统在设计时，需把配变电所的功能进行标准、归一化处理。（2）铁路供电系统的结构简单。铁路供电系统所使用的电压与其他的供电系统相比，在电压的使用方面会比较低。因此，在电力负荷方面要采用终端负荷，所服务的对象也都是最终的用户。因此铁路供电系统中，变电与配电所使用的电压数值也和其他供电系统不同。铁路供电系统所用的变电电压数值是35KV，配电电压数值是10KV，而对于这些电压数值的使用，主要也是对铁路供电系统的负荷和电源输出的两方面进行考虑的结果。例如：众所周知，铁路运输方式是当前在陆地上最常见的一种方式，因此，铁路供电系统也就成为了铁路运输的基本保证。为了提高铁路供电系统的供电质量以及供电保障，确保变压器进行电压二次测量时，与第一次的测量结果相差不会超过±10%，在配电所中，要对10KV侧面进行调压器的安装。系统管理方面，系统管理的主要设备要有变和配电双方进行沿铁路两侧的构架，以及相应的设置牵引供电设备所组成。（3）铁路供电系统对系统供电性的可靠性要求非常高。整个铁路供电系统所需电压级别很低，要求的接线方式也很简单，但是其对供电可靠性要求却非常高。理论上，铁路最主要负荷（自动闭塞信号）其整个供电过程中，要求供电中断时长控制在150s内，若超出则供电区的自动闭塞信号灯将会变成红色，严重影响着铁路的正常行车。

2铁路配电自动化的实现方式及具体工程实践分析

2.1集中控制方式

集中控制方式工作原理为：由现场FTU负责故障信息采集，将信息传送到主站上，主站应用模块对故障信息进行计算，得出相应故障隔离以及恢复方案，最后由FTU负责方案执行。集中控制方式可以分为3个层次：故障检测和信息传送由配电终端层负责；区域内故障处理和控制由配电子站负责；全网优化与管理由主站负责。功能强大的主站系统是集中控制方式建立和实施的基础，也是核心，对较为复杂的网络结构和多重故障情况，可以利用专门的高级应用模块来解决。供电段是铁路供电系统运行的基础单位，配电自动化系统的建立与实施也要以供电段作为基础单位。同时，要在确保功能的基础上减少建设成本，可以对集中控制式配电自动化系统进行简化，将配电子站功能进行省略，由主站负责完成其功能。

2.2数据上报格式

在进行数据上报的过程中，上报通道的速率往往会让上报结果与实际结果不一致，从而产生一定的影响，因此，使得其它繁杂的数据也会利用通道进行数据的传输。针对这样的情况，部分铁路供电部门会在数据上传之前，先上传自身数据的格式，包括数值在上传前后进行的变化，同时，还能根据这些变化量进行自定义设计。这样一来，就能让数据更好地上传到主站，并且有主站的计算机对数据进行更高的储存工作，根据自定义的波动信息，对出现的故障进行更好地处理。

2.3分布控制的方式

分布控制的方式主要是借助各配电自动化终端（rFU）的相互配合，通过故障自动识别、判断和隔离，实现网络重构，整个控制过程未涉及到主站。配电自动化终端形式主要有两种，分别是电流计数型和电压时间型，通过门和开关联合形成分段器，该分段器具有较强的重合功能[2]。因分布控制原理的制约，该控制方式有着一定的不足：①系统出现故障后，其处理和恢复供电的时间很长，速度较慢，给用户和系统带来巨大的冲击。②整个控制过程需实时变换变电站的出线保护定值，以及重合闸的投切方式。③分段多使得各配电站难以实现很好的相互配合，进而造成动作可选择性低。因此，铁路供电系统通常不选用分步控制方式来完成配电的自动化管控。

2.4注入信号法

当铁路供电系统出现频率信号变化时，可采取注入信号法来处理，注入信号法可准确进行故障定位，通过对相对较稳定信号的检查，来确定出现故障的方位，如谐振接地故障可通过这种方法检查。当配电系统传输相关信号时，安设相应的信号检测装置，快速、及时的准确定位故障发生地，该方式大大简化了技术人员的工作，通过专业的设备有效实现了故障的准确定位。当发生接地故障时，可通过在系统中增加零序信号电源，借助对该信号来探查、判断发生故障的线路和方位，探查完成后，将系统中的零序诊断信号撤出，信号电流相对故障电流可忽略不计，故障线路中任然存在满足电流。相对于负荷电流，注入信号的电流也较低，工频及其各次谐波组成了单相接地的故障电流和符合电流。因此，一定要选取合适的方式来探测注入信号，同时要求探测器具有较高的注入信号频率灵敏度。

2.5暂态功率方向法

配电线路在正常运行和发生故障，零序暂态功率呈现截然相反的方向状态。为全面有效的完成铁路系统配电的自动化，通过认真、全面的分析铁路供电系统，发现配电自动化的实现可通过对配电系统借助结算及网络开展远程控制，整个配电自动化系统有3层：管理层、通信层、间隔层。其中，管理层主要是监管和控制整个配电线路的工作状态，从工作状态入手发现存在的问题和出现的故障，进而保证配电线路的正常通信；通信层的作用是搭建管理层和隔离层的沟通桥梁，实现两者之间的数据交换；间隔层的作用是操控远方终端设备，及时处理出现的故障和问题，保障铁路供电系统的正常有序运营。

结语

综上所述，供电、配电系统是铁路系统的重要组成部分，一旦出现电力故障，将会在很大程度上影响列车及配套设施的正常运行，甚至威胁人们的生命安全。将配电自动化技术应用到铁路供电系统中，能够及时发现铁路供电系统出现的故障问题，有效提升供电修复效率，确保铁路及相关设施安全稳定运行。

参考文献：

[1]李延亮.铁路35/10kV变配电所综合自动化监控系统的设计[D].西南交通大学，2017.

[2]李洪凯.配电自动化技术在铁路供电系统中的应用[J].机电信息，2014（21）：36-37.