安科瑞 陳聰

摘要：目前，在先進(jìn)技術(shù)手段的推動(dòng)下，國內鐵路10kV變配電系統的自動(dòng)化程度逐漸提升，進(jìn)一步增強了鐵路的管理運營(yíng)效深本文將對鐵路供電系統的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并探究鐵路10kV變配電所自動(dòng)化系統的應用。

關(guān)鍵詞：變配電所;分布控制;集中控制

0 引言

鐵路是我國重要的基礎設施，是國內各地區開(kāi)展交通運輸活動(dòng)的主體，而供電工程是保障鐵路穩定運轉的基礎?；诖?，對于鐵路10kV變配電所自動(dòng)化系統的應用的探究有著(zhù)重要意義。

1 鐵路供電系統特點(diǎn)

1.1電壓等級不高

鐵路的電力系統的主要職責在于為鐵路站點(diǎn)的照明、空調維修、信號、通信、貨運進(jìn)行負荷供電。通常會(huì )從地方電網(wǎng)系統中引入10kV電源并設置變配電所，并為各站點(diǎn)的低壓變電所供給電源?，F階段，鐵路的電力系統主要以10kV電壓為主，電壓等級相對較低，保護裝置配置也較為簡(jiǎn)單，有益于進(jìn)一步實(shí)現鐵路10kV變配電所的智能化、自動(dòng)化，有助于提升鐵路電力系統的運營(yíng)效率、建設效率以及管理效率。

1.2 接線(xiàn)方式較為簡(jiǎn)單

鐵路電力系統的顯著(zhù)特點(diǎn)在于接線(xiàn)方式較為簡(jiǎn)單，由于系統的斷路器主要采取分段運行模式，從地方電網(wǎng)系統中引入10kV電源，并分別給配電所內兩條母線(xiàn)進(jìn)行供電，將母聯(lián)開(kāi)關(guān)設置在兩條母線(xiàn)間。通常情況下，鐵路供電系統兩條母線(xiàn)在運行過(guò)程中互相獨立，若一條母線(xiàn)電源出現停電，通過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)控制斷路器合閘，將變電所的全部負荷轉移到另一母線(xiàn)電源上，這種運行方式在電力系統中常見(jiàn)。這種較為簡(jiǎn)單的接線(xiàn)方式也使得鐵路變配電所具有更為穩定、可靠的線(xiàn)路布置，通常每隔50km設置配電所，使用10kV貫通線(xiàn)連接兩座相鄰的配電所，使用探索供電模式進(jìn)一步增強供電系統穩定性、可靠性。這種結構單一、接線(xiàn)簡(jiǎn)單的配電所并無(wú)明顯的功能差異，有助于進(jìn)一步推動(dòng)變配電所的智能化、自動(dòng)化發(fā)展。

2 鐵路10kV變配電所自動(dòng)化系統的應用

2.1 分控制方式

作為鐵路10kV變配電所應用自動(dòng)化控制系統的主要技術(shù)分布控制借助終端測控自動(dòng)化控制斷路器，收集數據信息，保護數據信息，并對各類(lèi)數據信息進(jìn)行控制。通常情況下，技術(shù)人員主要采取直接安裝的方式，將測控終端安裝在高壓柜上，接入光纖或電纜，傳遞控制信息，采集信息，降低電磁干擾對信息傳遞的影響，進(jìn)一步推動(dòng)鐵路電力系統運轉的自動(dòng)化。在鐵路自動(dòng)化變配電系統中，各測控終端均屬于獨立的運行模塊，一旦某個(gè)測控終端模塊在實(shí)際運行過(guò)程中出現故障，很難影響系統中的其余模塊。此外，自動(dòng)化系統借助分布控制連接高壓柜與控制后臺，使用光纜實(shí)現就地保護，避免控制電纜出現二次鋪設問(wèn)題進(jìn)而降低鐵路變配電所的運營(yíng)維護成本，有助于鐵路技術(shù)人員開(kāi)展運行維護與故障排查工作，進(jìn)一步推動(dòng)鐵路變配電系統的自動(dòng)化。

測控終端自動(dòng)化技術(shù)應用于鐵路10kV變配電所系統中能夠產(chǎn)生顯著(zhù)優(yōu)勢，有效分擔變配電主站、子站在高速運轉過(guò)程中所面對的工作壓力，準確監測系統在運行過(guò)程中出現的各類(lèi)故障及時(shí)開(kāi)展故障隔離作業(yè)。同時(shí)，測控終端具有較強的天氣適應能力，能夠在惡劣的天氣環(huán)境下，保障鐵路電力系統的運行穩定、安全，及時(shí)檢測電力系統運行中的各類(lèi)問(wèn)題，幫助技術(shù)人員及時(shí)排查系統的運行故障，進(jìn)一步增強鐵路變配電系統運行的穩定性、安全性、可靠性。

2.2 集中控制方式

集中控制作為相對有效的鐵路10kV配電系統自動(dòng)化控制方式，主要借助通信系統、終端設備、主站設備實(shí)現自動(dòng)化控制終端設備主要負責對末端數據進(jìn)行收集，由通信系統將采集到的末端數據信息傳遞到集中控制模式的主站設備，借助網(wǎng)絡(luò )拓撲分析，由主站設備對故障位置、故障類(lèi)型進(jìn)行判斷，用通信系統將控制信號傳送至執行機構，將系統的故障區域準確實(shí)時(shí)地#行隔離，并全程為系統的安全區域進(jìn)行供電。集中控制對于系統的主站控制功能存在一定要求，需要系統的主站可以準確、快速、實(shí)時(shí)地分析判斷終端設備，傳遞各類(lèi)數據信息，發(fā)出相應控制指令，并對故障進(jìn)行準確快速地解除處理”。為確保鐵路10kV變配電站系統的主站控制設備能夠穩定、正常地運營(yíng)，需要將終端設備收集到的各類(lèi)數據信息傳遞到電力系統的各應用模塊，為后續的故障判斷工作提供有力的數據支持。

鐵路10kV變配電所在應用集中控制方式時(shí)，主要將保護裝置與控制測控裝置安裝在鄰近高壓室的控制室內，進(jìn)而實(shí)現集中組屏。這種安裝方法不僅能夠有效采集模擬量、開(kāi)關(guān)量，還可以實(shí)時(shí)保護、監控鐵路10kV變配電所的數據信息以及設備的運行情況。在使用集中控制模式時(shí)，尤其要注意主站設備控制屏以及開(kāi)關(guān)柜的二次電纜連接作業(yè)，若二次電纜連接使用較多電纜很有可能引發(fā)接線(xiàn)錯誤。相比于分布控制模式，集中控制模式在一定程度上增加了投資額與施工難度，但集中控制模式也有助于鐵路10kV自動(dòng)化變配電系統進(jìn)一步實(shí)現集中化、綜合化的戰略目標，有益于推動(dòng)自動(dòng)化變配電所的智能化發(fā)展。

2.3 通信傳輸系統

若鐵路10kV變配電系統出現故障，需要依靠通信傳輸系統將故障信息傳遞至主站設備中，并由主站設備將相應的控制指令傳遞到執行機構?；诖?，系統的通信傳輸系統有著(zhù)至關(guān)重要的作用，鐵路10kV自動(dòng)化變配電系統需要具備密碼管理以及智能模擬功能，確保為鐵路單位提供針對性更強的服務(wù)。主站控制中心在系統中主要承擔信息傳輸功能，推動(dòng)系統終端設備的交流互動(dòng)，對各運行模塊的數據信息進(jìn)行準確判斷、分析。為充分發(fā)揮上述功能，系統需要提高通信傳輸系統的配置?，F階段，大部分鐵路10kV的通信傳輸系統難以滿(mǎn)足自動(dòng)化變配電所的通信需求，如果系統在實(shí)際運行中出現各類(lèi)問(wèn)題，很難實(shí)現數據信息的有效通信。因此，相關(guān)技術(shù)部門(mén)在設計通信傳輸系統時(shí)，應著(zhù)重提升通信傳輸系統的靈活性，滿(mǎn)足鐵路10kV變配電系統的實(shí)際運行需求。

3 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統

3.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯(lián)系界面，實(shí)現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。

針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價(jià)格比*越，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，站控層網(wǎng)絡(luò )采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò )采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

3.2應用場(chǎng)所

適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶(hù)端配、用電系統運行監視和控制管理。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1 實(shí)時(shí)監測

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。

3.4.2 報警處理

監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實(shí)時(shí)報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢(xún)并打印的功能。

事故報警通過(guò)手動(dòng)，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報警信號進(jìn)入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶(hù)序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。

3）開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數或開(kāi)關(guān)拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶(hù)檢修。

4）報警方式。

報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報警器、語(yǔ)音、短信、電話(huà)等但不限于以上幾種方式，用戶(hù)根據自己的需要添加或修改報警信息。

3.4.3 調節與控制

操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實(shí)施監護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

第控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現場(chǎng)操作。

級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

第四級控制，遠方控制，優(yōu)先。

原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線(xiàn)路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。

納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機構的接地開(kāi)關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

3）定時(shí)控制。操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。

4）監控系統的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

3.4.4 用戶(hù)權限管理

系統設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(gè)權限組里添加用戶(hù)名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

4 系統硬件配置

5 結語(yǔ)

綜上所述，國內鐵路的電力系統具有電壓等級較低主接線(xiàn)簡(jiǎn)單，供電連續性、供電穩定程度、供電安全程度的要求較高的特點(diǎn);因此，在鐵路10kV自動(dòng)化變配電所的應用過(guò)程中采取分布控制或集中控制的模式有助于進(jìn)一步推動(dòng)系統的自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

參考文獻

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