簡(jiǎn)述鐵路電力運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的幾點(diǎn)分析

【摘　要】鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)控制主站、遠(yuǎn)動(dòng)終端和通信通道三部分組成，在電力系統(tǒng)管理中的作用越來(lái)越重要。文章介紹了我國(guó)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成，探討了其主要功能，分析了電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的干擾因素與抗干擾措施。

【關(guān)鍵詞】鐵路電力;遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng);干擾源;抗干擾措施

鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)控制主站、遠(yuǎn)動(dòng)終端和通信通道三部分組成，是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)全面推廣的鐵路電力新技術(shù)，其技術(shù)含量高，是涉及鐵路電力工程設(shè)計(jì)、各級(jí)電力調(diào)度管理模式、遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)采集和處理、各級(jí)遠(yuǎn)動(dòng)控制主站與遠(yuǎn)動(dòng)終端之間數(shù)據(jù)通信及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等多專業(yè)的系統(tǒng)工程。

一、鐵路電力系統(tǒng)的構(gòu)成

1.車站監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括高壓監(jiān)控系統(tǒng)、低壓監(jiān)控系統(tǒng)。高壓監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)車站10kV變壓器原邊輸入電壓、輸入電流的監(jiān)控。它包括對(duì)輸入電壓值、輸入電流值的監(jiān)測(cè)，以及對(duì)安裝于10kV電線路上的高壓斷路器的控制。低壓監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)車站10kV變壓器次級(jí)輸出電壓、輸出電流的監(jiān)控。它包括對(duì)輸出電壓值、輸出電流值的監(jiān)測(cè);對(duì)輸出電流的故障錄波;對(duì)低壓配電盤中低壓斷路器的控制。

2.變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括對(duì)鐵路變、配電所內(nèi)高壓設(shè)備的監(jiān)控，以及對(duì)直流電源系統(tǒng)的監(jiān)控。該系統(tǒng)鐵路內(nèi)一般采取兩種方式。方式一：變、配電所高壓設(shè)備二次保護(hù)裝置全面采用微機(jī)保護(hù)裝置。高壓設(shè)備的分合全部采用微機(jī)控制。高壓設(shè)備的保護(hù)整定值的設(shè)置也由操作員通過(guò)微機(jī)設(shè)置完成。方式二：變、配電所高壓設(shè)備二次保護(hù)裝置仍然采用繼電器保護(hù)裝置。同時(shí)，變、配電所內(nèi)增設(shè)微機(jī)監(jiān)測(cè)裝置。這兩種方式都能為電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)接口，但是在方式二中，變、配電所高壓設(shè)備微機(jī)控制能力略顯不足，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)“遠(yuǎn)動(dòng)”比較困難。

3.通訊通道

如果說(shuō)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是一棵大樹(shù)，車站監(jiān)控系統(tǒng)及變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)是這棵大樹(shù)的葉，那么通訊通道就是這棵大樹(shù)的枝干。車站監(jiān)控系統(tǒng)及變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)所采集的大量信息通過(guò)通訊通道送往調(diào)度中心，調(diào)度中心通過(guò)該通道向車站監(jiān)控系統(tǒng)及變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)遙控指令。目前，在鐵路內(nèi)部，通訊通道一般采用公網(wǎng)進(jìn)行通訊。通訊設(shè)備一般采用調(diào)制解調(diào)器。該種方式優(yōu)點(diǎn)是通訊通道運(yùn)營(yíng)成本較低，但通訊速度較慢。

4.調(diào)度中心

調(diào)度中心是電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的核心，大量的數(shù)據(jù)從車站及變、配電所通過(guò)通訊通道被送往調(diào)度中心，調(diào)度中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、保存。鐵路局、水電段的調(diào)度人員也可通過(guò)調(diào)度中心直接遠(yuǎn)程操控車站及變、配電所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

二、電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)功能分析

1.遙測(cè)、遙信、遙控功能

遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)是遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的基本功能。應(yīng)用通信技術(shù)傳送被測(cè)變量的測(cè)量值，稱為遠(yuǎn)程測(cè)量，簡(jiǎn)稱遙測(cè)。應(yīng)用通信技術(shù)完成對(duì)設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)視，稱為遠(yuǎn)程信號(hào)，簡(jiǎn)稱遙信。

調(diào)度控制中心送給發(fā)電廠或變電所的遠(yuǎn)程命令有控制命令和調(diào)節(jié)命令等。應(yīng)用通信技術(shù)，完成改變運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的命令稱為遠(yuǎn)程命令，又稱遙控。當(dāng)調(diào)度控制中心需要直接抑制發(fā)電廠、變電所中的某些設(shè)備，如斷路器的合閘、分間，發(fā)電機(jī)的開(kāi)機(jī)、停機(jī)等，就發(fā)出相應(yīng)的控制命令。這種應(yīng)用通信技術(shù)，完成對(duì)有兩個(gè)確定狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備的控制稱為遠(yuǎn)程切換。在我國(guó)通常把遠(yuǎn)程切換也稱為遙控。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的功能根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際需要還在不斷地?cái)U(kuò)展，為了有助于分析電力系統(tǒng)的事故、保證遠(yuǎn)動(dòng)裝置的正常運(yùn)行和便于維護(hù)，還具有自檢查、自診斷等功能等。

2.線路故障檢測(cè)

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在線路故障檢測(cè)中發(fā)揮了重要的作用。故障發(fā)生時(shí)，采用過(guò)電流檢測(cè)原理，即判斷線路電流是否超過(guò)整定值來(lái)檢測(cè)故障。由FTU檢測(cè)到故障并上報(bào)主站，主站系統(tǒng)首先完成故障自動(dòng)定位功能，在確認(rèn)線路失電的情況下，自動(dòng)遙控?cái)嚅_(kāi)故障線段兩側(cè)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，隔離故障點(diǎn)，最后，自動(dòng)下發(fā)遙控命令閉合兩側(cè)配電所出線開(kāi)關(guān)，恢復(fù)非故障線段的供電，并給出提示信息和故障處理報(bào)告，供調(diào)度員作進(jìn)一步分析。故障發(fā)生時(shí)，主站自動(dòng)查找故障區(qū)間內(nèi)所有FTU的暫態(tài)3I0值，找到最大值所在的FTU，則故障點(diǎn)位于該FTU相鄰的某一側(cè)。然后比較該FTU兩側(cè)的暫態(tài)3I0值，找到較大者，并比較最大值與較大值暫態(tài)零序電流的方向，如果相同，則故障點(diǎn)位于最大值FTU的另一側(cè);如果相反，則故障點(diǎn)位于兩者之間。主站系統(tǒng)根據(jù)FTU上報(bào)的線路電壓數(shù)據(jù)，高壓斷相故障的位置應(yīng)該在第一個(gè)出現(xiàn)任意線電壓或相電壓低于斷相故障電壓上限門檻值(如小于180V)，而且大于斷相電壓下限門檻值(不為0，如大于30V)的開(kāi)關(guān)和與其相鄰的上游開(kāi)關(guān)之間。

三、鐵路遠(yuǎn)動(dòng)干擾分析

1.主要干擾源

主要干擾源主要包括以下幾點(diǎn)：

(1)自然干擾源。所謂自然干擾源，是指由于大自然現(xiàn)象所造成的各種電磁噪聲，主要包括大氣層噪聲、雷電、太陽(yáng)異常電磁輻射以及來(lái)自宇宙的電磁輻射噪聲等。

(2)放電過(guò)程產(chǎn)生的干擾。放電現(xiàn)象包括摩擦分離產(chǎn)生的靜電放電、電暈放電 (輝光放電)、弧光放電等。其中，靜電放電屬于瞬態(tài)放電，電暈放電、弧光放電屬于持續(xù)放電。伴隨著放電過(guò)程會(huì)產(chǎn)生放電噪聲和電磁干擾，對(duì)電路、裝置造成危害。

(3)來(lái)自電網(wǎng)的干擾。配電線路的阻抗及與配電線路相接的負(fù)載發(fā)生變化，例如大功率設(shè)備和大功率電機(jī)的肩動(dòng)，大型變壓器的勵(lì)磁沖擊電流等，這些現(xiàn)象都會(huì)造成供電電壓的瞬時(shí)變動(dòng)。供電電壓的瞬時(shí)變動(dòng)會(huì)產(chǎn)生掉電過(guò)電壓、電流沖擊和高頻振蕩等干擾。

鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備本身不會(huì)對(duì)外部產(chǎn)生干擾，因此其抗干擾要達(dá)到的目的就是通過(guò)各種干擾抑制技術(shù)，將干擾源與設(shè)備之間的耦合減弱到能接受的程度�？垢蓴_措施主要有屏蔽、接地、濾波和瞬態(tài)噪聲抑制技術(shù)。

2.抗干擾措施

(1)合理布置自動(dòng)化設(shè)備位置和布線。大多數(shù)RTU子站(或一體化微機(jī)保護(hù)裝置等)都安裝在高壓室的開(kāi)關(guān)柜上，“四遙”信息通過(guò)一根由高壓室接到主控室的通信電纜，以RS-485等接口方式與RTU(或通信管理機(jī)等)進(jìn)行傳送。 此電纜很容易受到來(lái)自開(kāi)關(guān)操作、電力負(fù)荷波動(dòng)以及強(qiáng)電電纜產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾，這些干擾輕則增大“四遙”信息的誤碼牢，重則會(huì)使RS-485等接口損壞。另外，高壓室內(nèi)的溫度在夏天時(shí)較高，RTU子站(或一體化微機(jī)保護(hù)裝置等)內(nèi)部因熱量而產(chǎn)生的噪聲干擾不容忽視。

(2)使用電磁密封襯墊減少縫隙阻抗。電磁密封襯墊是一種彈性的導(dǎo)電材料，它的作川是將縫隙中的非接觸點(diǎn)添滿，消除縫隙。如果在縫隙處安裝上連續(xù)的電磁密封襯墊，那么對(duì)于電磁波而言，就如同在液體容器的蓋子上使用了橡膠密封襯墊后不會(huì)發(fā)生液體泄漏一樣，不會(huì)發(fā)生電磁波的泄漏。這是目前廣泛應(yīng)用的方法。

(3)使用限流避雷針和電解電極。雷電直擊建筑物將帶來(lái)反擊及近距離強(qiáng)烈感應(yīng)現(xiàn)象，要防止設(shè)備損壞，就必須嚴(yán)格進(jìn)行等電位施工及每臺(tái)設(shè)備前安裝避雷器。其實(shí)這種要求是很難做到的。當(dāng)直擊雷發(fā)生后，減小入地電流，不失為一種最佳選擇。使用限流避雷針和電解地極能夠有效減小入地電流。

(4)開(kāi)關(guān)電源濾波電路。鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備的電源取自貫通線(或自閉線)的變壓器。由于貫通線線路用電量經(jīng)常變化，發(fā)電設(shè)備工作不穩(wěn)定，造成電網(wǎng)波形失真嚴(yán)重、電網(wǎng)電壓波動(dòng)范嗣大，使得遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源電路很容易受到干擾，造成開(kāi)關(guān)電源不能正常工作。

總之，鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用能夠使調(diào)度值班員在調(diào)度中心就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控全線電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，也能夠使調(diào)度中心的上級(jí)主管部門及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，進(jìn)一步提高故障分析的全面性;同時(shí)遠(yuǎn)程操作大大降低了操作人員人身事故發(fā)生的幾率，適應(yīng)了新時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

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