電力技術論文：當代鐵路電力技術的特征概述

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本文作者：康曉月工作單位：中鐵五院集團公司

鐵路電力系統的運行特點

電力負荷在鐵路運行中，電力主要為以下的設備進行供電：自動閉塞信號，通信系統，集中調度，車站計算機聯鎖，自動化的駝峰等設備。在整個鐵路運輸系統中，每一個環節的供電都是很重要的。如果有任何一個環節出現了斷電，都將影響了整個鐵路的運行情況，將造成鐵路運行停止嚴重時將造成人員傷亡。根據事故造成的后果將電力分成三個等級：一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡；造成鐵路運輸秩序的嚴重的混亂；中斷供電將在政治經濟上造成重大的損失。二級負荷：中斷供電將在政治經濟上造成較大的損失。將影響重要用電單位的正常工作，嚴重影響鐵路的正常運輸。三級負荷：不屬于一級負荷，二級負荷的為三級負荷。鐵路電力遠動系統的結構鐵路電力自動化系統的監控對象包括：變配電所，電氣集中電源，信號電源，自動/貫通電力線路，各種高低壓開關等。將調度自動化主站分為：供電段電力調度自動化系統和鐵路局調度信息管理系統。供電段電力調度自動化系統是以生產運營為主的。鐵路局調度信息管理系統是以信息管理為主的。鐵路電力自動化系統由以下幾個部分組成：鐵路局自動化管理系統，變配電所自動化系統，信號電源和電氣集中電源，自動化監控終端，通信系統，開關自動監控裝置，水電段供電段電力調度自動化主站系統等部分組成。局級電力調度管理主站局級電力調度管理主站為鐵路局的信息管理中心。它的自動化的監視和管理整個全局的每個供電段的電力系統的運行情況。將統計整個范圍的電力生產信息，管理電力生產設備和牽引電力遠動系統，行車調度的信息交換的接口。局級系統采用IOM/交換式以太網計算的環境。段級電力調度管理主站供電段電力調度系統是由：調度主站，信號電源監控裝置，變配電所綜合自動化系統，通信系統，車站開關監控系統。這些系統共同完成在其范圍內的鐵路電力運行的監視，報警，控制，和故障處理以及調度等工作。高速鐵路有綜合自動化調度系統將設置于綜合維修中心中。而電力系統是該系統的一個子系統。信號電源監控信號電源對電源供應的要求很高，并且供電的運行較為復雜。信號電源監控由信號電源控制裝置完成。它的主要任務是：對信號電源的監視，開關狀態控制，施壓報警和故障錄波等功能，故障定位和隔離。變配電所自動管理系統變配電所自動管理系統是鐵路電力管理系統的基本組成單元，完成的是：配電所內部的數據的傳輸，轉發和遙控等命令的執行。它的主要功能有：SCADA監控，所內的保護，與監控車站開關相結合實現自動化控制功能。例如：故障定位，恢復和對故障的隔離向調度中心轉發變配電所的實時數據。接受主站下發的相關命令。在變配電所系統中實現了無人留守的自動化的控制。在變配電所自動管理系統中實現了視屏的監視也是很有必要的，它能更好的使電力系統的運行完善化，更為有效。電力線路的自動化系統電力線路包括：自閉和貫通線的管理。具體是指：對較長的電力線路，進行分段，在每臺分段開關處安裝好開關監控器，對開關設備進行自動化的監控，還有對故障的定位，分析和排除恢復。鐵路線路的供電距離較長，環境比較惡劣，自動化的供電管理保障了鐵路供電的安全。車站的控制車站是整個鐵路系統的基本單元，是保證鐵路運行的重要組成部分。線路自動化分段的開關和車站信號電源都在車站中，實現了對信號電源和線路的監控工作。

機電設備的監控系統

鐵路的機電設備監控系統首先采用的第三代的BAS技術，通常叫做：網絡集成系統。這種系統在鐵路設備的監控系統得到了廣泛的應用。當這種系統應用于鐵路中時，需要第二代的BAS技術作為補充。第三代的BAS技術主要包括：PLC等智能控制器。它是以太網為接口，遵循的是TCP/IP協議。使得系統的網絡化的結構更為扁平。對于大型的車站和特別長的隧道，網絡的結構可以選擇環形網絡結構或者是雙層的網絡結構。它屬于整個系統的子系統。通過通信控制器將整個網絡連通。為值班員提供相關的交互服務。為了增強抗干擾能力和延長網絡化的距離，交換機可以選擇光纖交換機。因為在變電所中自動化的裝置比較密集。

中央監控站

中央監控站可以配置遠程抄表和負荷管理工作站以及監控工作站。維護工作站，報表工作站，數據庫服務器，通信服務器，打印機投影系統，UPS，WEB服務器，GPS。為了提高系統的可靠性，關鍵設備例如：數據庫服務器，通信服務器，監控工作站等可以選擇冗余設置。遠程抄表以及負荷管理工作站，用電負荷的遠程自動，負荷以及表計的控制。數據統計與分析。報表工作站主要用于自動編輯生成各種表，生產和統計計算報表。驅動打印機打印。監控工作站主要是為工作人員數據的監視，分析，模式，節能設備控制等等的控制。通信監控器主要用于中央監控站與各個子系統之間進行通信。完成了數據的處理和轉發。通信監控器還可以作為BAS系統于其它系統例如：BAS系統等系統的接口裝置。也可以配置單獨的PC機來代替監控器。WEB服務器提供了WEB服務功能。這種服務器可以將歷史數據和監控的數據以網頁的形式傳輸出去。這樣可以有效的完成了對鐵路的監控任務。維護工作站用于系統維護人員執行參數整定，系統的配置，進程，網絡管理以及系統的維護等任務?？刂茖討摳鶕芸刂频膶ο蠛同F場環境的具體要求選擇合適的監控方案和設備。最為典型的方案是DDC監控器。對于變配電所等比較大的系統。這些系統需要許多設備終端。控制層可將這些終端連接起來組成子系統。并通過通信控制器接入通信網絡?，F場層是指：對各種儀器儀表和傳感器進行數據采集包括，脈沖數據，模擬數據，數字量，交流量等。通過開關閥門來接收控制器以及上一級主站的命令。當然為了保證系統的正常運行，也需要配置相關的手動裝置。以便現場維護任務尤其是在緊急情況下。

電力遠動系統的硬軟件組成

硬件系統：前置機，電力調度自動化工作站，數據庫服務器，數字投影，多串口服務器，模擬屏，網絡化的站端設備等。軟件系統包括：支持軟件和應用功能軟件。在硬件系統中，前置機又叫做通信處理機，負責主站系統的數據采集和相關的數據處理。一般是雙機冗余，兩臺前置機互為熱備用。這樣的配置提高了通信的可靠性能。電力調度自動化工作站完成了調度員的人機交換功能。是操作員對系統相關數據輸入的接口。顯示控制畫面和系統配置圖，接線配置圖。數據和信息以及報表管理。數據查詢等功能。多串口服務器：為了和上級系統進行通信，必須提供多路串口。擴充多路串口是用的是多串口卡或者是多串口服務器。可以提供4～16個串口。模擬屏和數字投影由調度工作站驅動顯示電力網絡的工作狀態。網絡化的站端設備：鐵路中的站端設備有RTU，STU，FTU，配電所綜合化系統。這些系統將直接通過光纖通信網絡，滿足TCP/IP協議接入網絡交換機的。

機電監控，電力遠動技術等系統在鐵路電力運行中起了很大的作用。結合鐵路實際，研究了遠動技術在鐵路用電中的應用，以及怎樣實現對變配電所的監控和對無人值班變電站的實現。遠動技術的供電調度將有效的獲取變電站運行的實時信息，提高了工作的效率。并且根據變配電系統的運行情況，保證了鐵路的安全運行，有效促進了相關的負荷分配的合理的管理。