铁路供电系统特性分析研究

铁路供电系统特性分析研究

杨红斌

浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州 310020

摘要:在经济快速发展的推动下，我国的铁路交通体系日趋完善，成为人们出行的重要交通方式。随着铁路建设规模的不断扩大，铁路运营对其供电系统提出了更高的要求。铁路运行需要强大的电力系统做保障，只有确保供电系统的稳定性和安全性，铁路的各项运营工作才能够顺利开展。10kV变配电所是铁路供电系统的重要组成部分，具有设备集中和繁多、技术复杂等特点，随着新设备和新技术的引进，10kV变配电所自动化系统得到完善，并发挥重要的运营管理功效。

关键词：铁路供电系统；特性；分析

中图分类号：TM76 文献标识码：A

引言

铁路是国内交通系统中非常关键的方式之一，对促进国内经济社会发展发挥着非常关键的作用。在铁路日常的运转过程中，以电力系统作为运输的动力。为此，铁路供电系统就是铁路稳定、安全运行的重要基础，而且还会对铁路其它部门的运行有很大影响。而科技的发展也使自动化技术在电力行业的应用不断加深，铁路单位也开始对配电自动化进行深入探索，取得初步成效。

1 铁路供电系统特性分析

1.1 结构比较单一，所需的电压等级也很低

铁路电力系统其负荷与其他电力系统有很大差别，面对的主要对象就是最终用户。所以铁路供电系统在设计时要与地方电力系统的电源状况以及铁路的实际运营地负荷等情况相结合，大部分配变电所都是10kv配电所以及35kv变电所，也有少数是110kv变电所。铁路供电系统整体功能的应用和需求基本上是一致的，所以其整个配变电所功能和结构在对自动化系统进行设计时，所以需要进行归一、标准化处理。

1.2 电力供应的可靠性

从电力供应等级来看，铁路供应系统所需要的核载电压属于低等级，其接线形式也较为简便。由于供电系统是整个铁路运行的核心，其对电力供应的持续性及质量性具有较高要求。如一旦在电力供应过程中出现断电的现象，则必然导致整个铁路系统无法正常工作。一般来讲，电力系统在投入使用过程中，技术人员是按照电力系统供应模式采取双电源供应，其中一个电源作为主驱动电源，另一个电源则属于备用电源，在电控原件的支持下，一旦主驱动电源出现无法工作的状态，信息将由电控原件及时反馈到系统中，由系统下达指令驱动备用电源，以保证整体工作的持续性。此类技术具体实现过程中，由于变电所本身的自闭线路或贯通线路，存在一定的自保功能，在信号反馈传输时，将受到原件之间的耦合性影响，主控原件的执行存在一定的延时性，其间接降低整体工作质量。而采用配电自动化技术则可针对线路传输过程中存在的故障问题进行精准定位，极大限度的降低信息传输中存在的耦合性影响，提高系统内自闭线路及贯通线路的工作质量，在一定程度上增强铁路供电系统运营的稳定性。

1.3 铁路电力供电系统的接线形式比较简单

其接线方式和铁路沿线相对应，铁路沿线进行单一敷设，相邻配电所之间是均匀分布的，形成手拉手的供电形式。铁路供电系统的接线形式主要有两种———自闭线和贯通线，在供电系统中既可以采用混合使用方式也可以采用单一接线方式。另外，连接线除了进行相邻变电所的电气连接外，还为铁路重要的负荷提供电能。

2 铁路供电系统实现配电自动化的方案

2.1 注入信号法

如果铁路供电系统其频率信号出现变化时，可以使用注入信号法进行处理，这一方法能够对故障位置进行准确的定位，借助对比较稳定的信号进行检查的手段，对故障出现的方位和位置进行确定。比如谐振接地故障，就可以借助这一方法进行检查。如果配电系统在对信号进行传输时，需要配置相关的检测设施，进而使其能够及时、准确、快速的了解故障所在地，这种方式是技术人员工作得到了极大简化，借助专业设备就能够对故障进行精确定位。在出现接地故障时，可以在系统内增加零序信号电源，进而对信号进行探查，对出现故障的方位与具体线路进行判断，在探查结束后，零序诊断信号就可以撤出，信号电流和故障电流相比也非常微小，故障线路内也依然存在满足电流。而且注入信号电流也很低，各次谐波与工频共同构成符合与故障电流，所以需要选择合适方法对信号进行探测，这也对探测器有较高的要求，需要其具备很高的灵敏度。

2.2 配电系统的集中控制方式

集中控制方式主要是将配电系统的终端获取的故障信息发送到主站，主站通过计算和分析制定相应的恢复方案，然后将方案发送到配电系统的终端。集中控制方式要求供电系统具有较高的可靠性，以提供高速度的信息指令和命令，完成故障的隔离和处理。集中控制方式的功能主要包括:(1)配电自动化终端装置对系统进行监测，将采集的信息上传到主站控制中心。(2)通过主站控制中心对上传信息进行处理、计算和分析，找出故障发生点，并提出解决方案，主站具有强大的功能，可以通过专用的模块对复杂的网络结构进行故障处理和控制。(3)主站完成对整个供电系统的控制和管理，优化了供电系统，保证了供电系统的安全可靠性。目前，客运专线均采用此种方式。

2.3 自动化检测

配电自动化技术的检测形式主要分为两大类。第一，注入信号检测法，其实通过供电系统内信号频率呈现出的异常行为进行检测，然后通过与基准参数进行对比，检测出由异常行为所引发的故障机理，并由信息反馈系统对检测到信息同步映射到主系统的数据模型中，以此来定位出故障所发生的位置。此类检测是技术人员最常用的一种检测手段，检测设备的支持下，可精准的探测出信号频率误差，为技术人员提供决策类信息。第二，智态功率检测法。此类检测方法是对系统问题进行分析，然后将故障信息同步传输到专家诊断系统中，由专家诊断系统发送相关指令。整个运作过程不会对供电系统中的信号传输形式造成影响，即便是对于设备多点接地的情况，也可有效降低故障稳态数值之间所呈现出的误差几率，以此来实现对瞬时电压、瞬时电流之间的测定，更好的定位出故障在供电系统中的发生节点。

2.4 零序电流法

这一方法是对电流进行检测，进而对故障位置进行确定，供电系统内使用零序电流法，可以使相关人员能够迅速、准确的获得电流相关数据，然后借助这些数据，对工作人员进行辅助，进而对问题和故障出现的访问进行判断。这种方法的速度非常快，操作也比较简单，使判断故障的效率得到有效提升。在配电线路出现故障或问题时，这一方法能够快速确定故障位置，进而使相关人员能够根据故障情况，提出解决的措施，降低故障的影响。

结束语

铁路在运行过程中对于电力需求在不断的提高，电力系统控制的精准度对铁路安全运行具有直接的影响，以此要求铁路电力控制系统具有较高的可靠性及精准度，以此要以具体情况，综合分析电力系统自动化需求，基于此制定电力系统自动化运行方案，以此保障铁路工程的持续发展。另外，通过实际情况基于科学、严谨原则下，以能够在铁路工程中实现配电所自动化施工，保障变电所施工质量，并能够显著提升铁路供配电系统运行过程中的经济性及安全性，以此对铁路在运行中的安全性进行保证。

参考文献

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