本站原创[摘 要]当今社会科学技术的迅猛发展,铁路供电系统的改革离不开网络与自动化技术的支持.铁路供电系统主要分为牵引供电系统和配电供电系统两类,其中配电系统是保证行车在传输过程中的正常运行,包括照明、供电等相关的辅助设备.本篇论文主要针对配电自动化在铁路供电系统的实践应用做浅要分析.
[关 键 词]配电自动化铁路供电系统实践应用
中图分类号：X816文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）04-0236-02
全国高速铁路建设全面铺开,铁路供电设备不断更新,随着科学技术的进步,自动化与网络技术促使铁路供电系统更加的完善,在保证工作效率和供电质量的前提下不断降低生产成本,增加各项功能和提高工作效率.我国部分大型供电企业已经实施应用配电网络自动化系统,以下主要阐述铁路供电系统的特点,配电自动化的方式和实际应用.
一、铁路供电系统的特点
铁路供电系统的改进和完善显然相对于其他供电系统有着更为严格的要求,为了保证列车在运行过程中不间断供电的可靠要求,其结构和功能发生变动,主要体现在三个方面.
1低电压
我国铁路工程一直受到国家的重视,为了保证铁路列车的正常运转,建立专项铁路供电系统,直接为铁路工程服务,因此该供电系统针对铁路的供电需求具有很强的针对性,哈尔滨铁路局牡丹江―绥芬河电气化铁路2015年即将投入使用.根据调查可知,铁路工程一般使用无人值守箱式配电所,例如10KV配电所,当然也有少部分的高压配电所,例如66KV变电所.由于供电对象的针对化和配电要求的单一化决定该供电系统结构的简单化,有利于制定供电系统的标准化和自动化程序的设置.
2接线形式简单
铁路供电系统的接线形式根据配电所单一的特性也较为简单,沿着铁路的走向成简单网状结构,将配电所、变电站和中转站基本均匀分配,并将其相互连接.其连接的形式也并不复杂,主要成两种形式,一种是自闭线,该连接方式主要为闭塞信息区间提供电源；另一种是贯通线,该连接方式主要是相邻区间、部门和其它配电设施的连接.在供电系统中这两类连接方式仅仅属于一、二、负荷,在实际连接中为了实现铁路供电系统不间断的供电需求,根据世界情况两种接法经常被采用.相对于其他领域的供电系统,该接线形式十分简单,从而降低配电系统的总成本,提高供电的可靠性.其接线形式如图1所示.
3不间断、高稳定和安全的供电要求
铁路工程的特殊性决定该供电系统需要满足不间断、高稳定和安全的供电要求,相对的电压、配电所和接线形式就没有更高的要求,起重点放在供电的稳定性和安全性方面.从理论角度分析,其供电系统中断的时间不能超过150ms,会造成电区间的信息中断,发出警告信号,很大程度降低铁路运转的安全系数,因此铁路供电系统的自动化形式更为重要,降低信息中断的概率,从而增加供电系统的稳定性和安全性,并保证铁路的正常运输.
二、配电自动化的方式
1分布式
分布式控制是指利用自动化技术和网络技术设计铁路供电系统各个分站之间的相互配合,共同组建铁路供电系统的控制中心,其终端具有自主排除故障和隔离的功能,相互之间是独立的个体,但是又受到终端的控制,该控制方式当分站过多时其配合度和工作效率必然会有所影响；该方式的分段器有电压时间型和电流计数型两种,都具有重合功能,但是存在故障处理效率低,需要改变变电站的出线保护定值和重合闸的方式和各个分站配合度的问题,因此该控制方式不适于用在对于供电可靠性较高的场所.分布式配电网自动化系统如图2所示.
2集中式
集中式控制是指配电终端FTU采集子站故障信息上传到配电主站进行分析,从而制定故障隔离和处理的方案,并由终端进行处理.一般经过配电终端、子站和主站三个层面,配电终端负责故障分析和相关数据信息上传；配电子站负责该区域内的故障处理和控制；配电主站负责铁路供电系统的管理和优化.主站是集中式的核心部位,该层面负责故障处理系统的不断优化,从而提升故障处理的能力和效率.
集中式相对于分布式的效率高、稳定性高,并且高级程序的设置可以实现多重或复杂的故障的处理,相对应的集中式控制方式对于通信技术和网络技术有着很高的要求,需要高配置的主站系统来支持更为复杂的故障分析和处理能力,在铁路供电系统中是以水电段为核心进行运转的固定系统,为了降低系统建立的成本,可以降低供电系统中子系统的配置,将重点放在主站的建立方面,增加主站对于全网配电自动化的控制能力.从经济的角度和铁路供电系统结构的简单化考虑,建立基本的集中式控制体系,从而实现铁路配电系统的自动化.集中式供配电方式的网络通信结构如图3所示：
三、配电自动化的实践应用
1系统设计与构成
配电自动化系统的而建立分为硬件系统和软件系统.硬件系统包括服务器、移动工作站、打印机、调度员工作站、网关工作站、前置机、通讯柜组成,为了保证铁路供电系统的稳定性和安全性我们在建站期间对服务器设置第二台机器作为备用机；若是由于经济的限制可以选择将服务器和调度员工作站共用一台机器.软件系统包括CSDA2000配电自动化系统,从而实现FA功能,建立高级应用软件PAS,PAS模块由实现运行监控、安全性和经济性分析等功能.根据铁路供电系统低电压、接线形式简单和稳定、安全高标准的特点,建立网络拓扑、故障分析和检测、隔离与处理等功能的模块,实现自动一体化；智能控制器C100和开关相结合实现故障信息采集、上传下达、开关在线监控等功能,从而实现配电自动化.配电网自动化系统硬件设计结构如图4所示：
2通信系统设计
铁路供电系统的通信设备较为简陋,一般使用铁路系统公共通信设备,因此很容易受到客观因素的制约,经常由于通讯效率的低下,导致故障处理时间的延误,降低铁路供电系统的工作效率,因此需要完善改进铁路供电系统的通信渠道,同时设计其他备用的通讯渠道,例如建立通讯效率高、可靠性高、扩展性能强的先进通信光缆光缆通信渠道.
通讯渠道需在智能一体化的前提下改进,为了保证铁路供电系统故障等信息上传下达,增加通讯处理机C200设备,实现CDT规约与正C870-5-101之间的转换和通信专用渠道,从而提升铁路供电系统信息的传输能力,满足配电自动化系统的通信需求.
3故障试验设计
为了保证配电自动化的各项功能在铁路供电系统的实现,设计故障实验,正常的主要流程为：供电系统发生故障,贯通线路保护速断动作,重合失败,保护故障信息向上传输到达主站,启动故障处理模块对故障信息进行分析、隔离和处理,保证整个流程在三个小时内完成.其故障隔离设计实验如图5所示：
4绿色环保的设计
铁路供电系统尽可能选择少油或无油的设备,及时不可避免使用污染源油也要建立挡油池和储油池,降低污染源的排放；配电所的选址尽可能远离居民区,减轻污染物货物电磁对人类的危害；建立之初应选有带有底板、横卧板混凝土直埋式基础,增加支柱的强度,降低其变形带来的铁路供电系统的故障概率等.
结束语
综上所述,铁路供电系统的自动化系统仍然存在很多不足的地方需要不断改进和完善.该系统的配电自动化可以借鉴我国电力和水力自动化系统的发展经验和相关技术应用,增加系统的一体化和智能化,并结合铁路供电系统的特点提升铁路供电系统的运行、故障处理能力、保护环境能力和综合管理水平.在实践中不断发现问题和解决问题,促进我国铁路供电系统的配电自动化.
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