簡述鐵路電力運動系統(tǒng)技術(shù)的幾點分析

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

【關(guān)鍵詞】鐵路電力;遠動系統(tǒng);干擾源;抗干擾措施

鐵路電力遠動系統(tǒng)由遠動控制主站、遠動終端和通信通道三部分組成，是近年來在國內(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、各級電力調(diào)度管理模式、遠動終端的數(shù)據(jù)采集和處理、各級遠動控制主站與遠動終端之間數(shù)據(jù)通信及計算機系統(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)主要是對車站10kV變壓器原邊輸入電壓、輸入電流的監(jiān)控。它包括對輸入電壓值、輸入電流值的監(jiān)測，以及對安裝于10kV電線路上的高壓斷路器的控制。低壓監(jiān)控系統(tǒng)主要對車站10kV變壓器次級輸出電壓、輸出電流的監(jiān)控。它包括對輸出電壓值、輸出電流值的監(jiān)測;對輸出電流的故障錄波;對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)主要包括對鐵路變、配電所內(nèi)高壓設(shè)備的監(jiān)控，以及對直流電源系統(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)備二次保護裝置全面采用微機保護裝置。高壓設(shè)備的分合全部采用微機控制。高壓設(shè)備的保護整定值的設(shè)置也由操作員通過微機設(shè)置完成。方式二：變、配電所高壓設(shè)備二次保護裝置仍然采用繼電器保護裝置。同時，變、配電所內(nèi)增設(shè)微機監(jiān)測裝置。這兩種方式都能為電力遠動系統(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)備微機控制能力略顯不足，實現(xiàn)電力系統(tǒng)“遠動”比較困難。

3.通訊通道

如果說電力遠動系統(tǒng)是一棵大樹，車站監(jiān)控系統(tǒng)及變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)是這棵大樹的葉，那么通訊通道就是這棵大樹的枝干。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通訊通道送往調(diào)度中心，調(diào)度中心通過該通道向車站監(jiān)控系統(tǒng)及變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)下達遙控指令。目前，在鐵路內(nèi)部，通訊通道一般采用公網(wǎng)進行通訊。通訊設(shè)備一般采用調(diào)制解調(diào)器。該種方式優(yōu)點是通訊通道運營成本較低，但通訊速度較慢。

4.調(diào)度中心

調(diào)度中心是電力遠動系統(tǒng)的核心，大量的數(shù)據(jù)從車站及變、配電所通過通訊通道被送往調(diào)度中心，調(diào)度中心對數(shù)據(jù)進行分析、處理、保存。鐵路局、水電段的調(diào)度人員也可通過調(diào)度中心直接遠程操控車站及變、配電所的現(xiàn)場設(shè)備。

二、電力遠動系統(tǒng)功能分析

1.遙測、遙信、遙控功能

遙測、遙信、遙控和遙調(diào)是遠動系統(tǒng)的基本功能。應(yīng)用通信技術(shù)傳送被測變量的測量值，稱為遠程測量，簡稱遙測。應(yīng)用通信技術(shù)完成對設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)視，稱為遠程信號，簡稱遙信。

調(diào)度控制中心送給發(fā)電廠或變電所的遠程命令有控制命令和調(diào)節(jié)命令等。應(yīng)用通信技術(shù)，完成改變運行設(shè)備狀態(tài)的命令稱為遠程命令，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)電機的開機、停機等，就發(fā)出相應(yīng)的控制命令。這種應(yīng)用通信技術(shù)，完成對有兩個確定狀態(tài)的運行設(shè)備的控制稱為遠程切換。在我國通常把遠程切換也稱為遙控。遠動系統(tǒng)的功能根據(jù)電力系統(tǒng)的實際需要還在不斷地擴展，為了有助于分析電力系統(tǒng)的事故、保證遠動裝置的正常運行和便于維護，還具有自檢查、自診斷等功能等。

2.線路故障檢測

遠動系統(tǒng)在線路故障檢測中發(fā)揮了重要的作用。故障發(fā)生時，采用過電流檢測原理，即判斷線路電流是否超過整定值來檢測故障。由FTU檢測到故障并上報主站，主站系統(tǒng)首先完成故障自動定位功能，在確認(rèn)線路失電的情況下，自動遙控斷開故障線段兩側(cè)的負荷開關(guān)，隔離故障點，最后，自動下發(fā)遙控命令閉合兩側(cè)配電所出線開關(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告，供調(diào)度員作進一步分析。故障發(fā)生時，主站自動查找故障區(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，則故障點位于最大值FTU的另一側(cè);如果相反，則故障點位于兩者之間。主站系統(tǒng)根據(jù)FTU上報的線路電壓數(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)的開關(guān)和與其相鄰的上游開關(guān)之間。

三、鐵路遠動干擾分析

1.主要干擾源

主要干擾源主要包括以下幾點：

(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、太陽異常電磁輻射以及來自宇宙的電磁輻射噪聲等。

(2)放電過程產(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。伴隨著放電過程會產(chǎn)生放電噪聲和電磁干擾，對電路、裝置造成危害。

(3)來自電網(wǎng)的干擾。配電線路的阻抗及與配電線路相接的負載發(fā)生變化，例如大功率設(shè)備和大功率電機的肩動，大型變壓器的勵磁沖擊電流等，這些現(xiàn)象都會造成供電電壓的瞬時變動。供電電壓的瞬時變動會產(chǎn)生掉電過電壓、電流沖擊和高頻振蕩等干擾。

鐵路電力遠動系統(tǒng)設(shè)備本身不會對外部產(chǎn)生干擾，因此其抗干擾要達到的目的就是通過各種干擾抑制技術(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)合理布置自動化設(shè)備位置和布線。大多數(shù)RTU子站(或一體化微機保護裝置等)都安裝在高壓室的開關(guān)柜上，“四遙”信息通過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(或通信管理機等)進行傳送。 此電纜很容易受到來自開關(guān)操作、電力負荷波動以及強電電纜產(chǎn)生的電磁場干擾，這些干擾輕則增大“四遙”信息的誤碼牢，重則會使RS-485等接口損壞。另外，高壓室內(nèi)的溫度在夏天時較高，RTU子站(或一體化微機保護裝置等)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發(fā)生液體泄漏一樣，不會發(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反擊及近距離強烈感應(yīng)現(xiàn)象，要防止設(shè)備損壞，就必須嚴(yán)格進行等電位施工及每臺設(shè)備前安裝避雷器。其實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)開關(guān)電源濾波電路。鐵路電力遠動系統(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)電壓波動范嗣大，使得遠動系統(tǒng)設(shè)備的開關(guān)電源電路很容易受到干擾，造成開關(guān)電源不能正常工作。

總之，鐵路電力遠動技術(shù)的應(yīng)用能夠使調(diào)度值班員在調(diào)度中心就可以實時監(jiān)控全線電力系統(tǒng)的運行情況，也能夠使調(diào)度中心的上級主管部門及時掌握系統(tǒng)運行的狀態(tài)，進一步提高故障分析的全面性;同時遠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)了新時代經(jīng)濟發(fā)展的要求。

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