配电自动化技术在铁路供电系统中的应用

李洪凯

(朔黄铁路发展有限责任公司肃宁分公司，河北 沧州 062350)

配电自动化技术在铁路供电系统中的应用

李洪凯

(朔黄铁路发展有限责任公司肃宁分公司，河北 沧州 062350)

介绍了铁路供电系统的特点，探析了配电自动化技术在铁路供电系统中的应用情况，并提出了应用中的常见问题及处理方法，旨在为铁路供电系统的相关人员提供一定的参考。

配电自动化技术；铁路；供电系统；常见问题；解决措施

0 引言

铁路运输是我国最常见的运输形式之一，在我国社会和经济发展中发挥了相当重要的作用。铁路供电系统通常包括2个方面：其一是提供铁路行车电源的牵引供电系统，其二是承担牵引供电以外所有铁路负荷的供电系统。铁路供电系统的主要任务是为铁路的生活、生产、供水、车站及电源系统提供相应的电力服务，因此，铁路供电系统的可靠性不仅影响铁路运输系统的安全，还关系到铁路部门其他工作的正常进行。随着科学技术的发展，为了满足铁路供电系统的供电可靠性要求，许多铁路部门将配电自动化技术应用到了供电系统中，形成了配电自动化系统，显著提高了铁路供电系统的稳定性和可靠性，保证了铁路运输系统能够正常、稳定、有序地运行。

1 铁路供电系统的特点

由于铁路供电系统的特殊性，其在功能和系统构成上和其他供电系统存在一定的区别，主要表现在以下几个方面：

(1) 铁路供电系统的供电可靠性要求高。铁路供电系统对供电的可靠性要求相对较高，从理论上来说，铁路供电系统负荷的断电时间应该控制在145 ms以内，如果超过该数值，将会导致整个铁路供电区域内的自动闭塞信号灯变为红灯，进而影响铁路系统的正常运行，从而影响铁路运输。

(2) 铁路供电系统的接线方式相对简单。铁路供电系统的接线方式和铁路线相对应，即在铁路沿线进行单一敷设，各个变配电所的接线分布非常均匀，并且通过彼此的连接形成了铁路“手拉手”式的特殊供电方式。铁路供电系统的接线方式包括2种，一种是贯通线，另一种是自闭线，在铁路供电系统中既可以采用2种接线混合使用的方式，也可以采用单一接线方式。此外，连接线除了能够实现相邻变电所间的电气连接外，还能够为铁路供电系统中最重要的负荷提供电能。

(3) 铁路供电系统的结构简单。铁路供电系统的电压等级相对较低，从电力系统的角度分析，其负荷属于终端负荷，其对象为最终用户，因此，铁路供电系统中的变电所通常为35 kV变电所和10 kV配电所，这主要是由铁路系统的负荷状况及电源的情况决定的，如果该铁路供电系统的就地负荷相对较大，还可以配备110 kV变电所。铁路供电系统的应用范围以及功能要求基本一致，因此其配置的功能模块也基本相同。铁路供电系统在进行设计时，应该根据铁路变配电所功能和结构标准化的特点，将变电所的功能作为一种标准方式进行考虑。

2 配电自动化技术在铁路供电系统中的应用

2.1 配电自动化的分布控制

配电自动化技术在铁路供电系统中的应用，将铁路供电系统中的牵引变电所保护与控制设备的电力系统由传统的集成电路保护和电磁保护转变成电脑自动化、网络化、智能化的保护，实现了数据通讯、测量、监控与保护的一体化发展。配电自动化的分布控制指的是FTU(配电自动化终端)具有自动诊断、定位、隔离故障的能力，它能通过系统之间的相互配合，在不需要主站参与的前提下，完成整个铁路供电系统的重组。配电自动化的分布控制主要包括电流计数型和电压时间型2种。由于控制原理的限制，配电自动化的分布控制方式存在2种缺陷：其一，当采用该种方式时，需要改变变电站的重合闸动作方式和出线保护定值；其二，如果分段较多，则系统之间的配合相对困难，动作保护缺乏选择性。因此，该种配电自动化的控制方式只适合于接线相对简单的铁路供电系统，而对供电可靠性要求较高的铁路供电系统不适用。

2.2 配电自动化的集中控制

配电自动化的集中控制是以功能强大的主站控制系统为核心建立与实施的，该种控制方式中的配电自动化应用模块能够处理和应对复杂的供电网络结构和故障状况。配电自动化的集中控制即由配电自动化终端收集信息并传输到供电系统主站的控制中心，由该控制中心的应用模块经过分析和处理后判断该供电系统是否存在故障，并确定故障存在的区段，然后提出相应的故障隔离方案以及恢复供电方案，并将相应的指令传递给配电自动化终端执行。配电自动化的集中控制主要功能包括3个方面：其一，配电自动化终端通过对供电系统进行监测，将采集的信息上传到铁路供电系统主站的控制中心；其二，供电系统主站的控制中心对配电自动化终端上传的信息进行分析、处理，然后判断系统发生故障的位置，并制定相应的解决方案，以此控制故障的传播，尽可能地降低故障对供电系统造成的损害；其三，供电系统主站的控制中心完成对整个供电系统的管理，以此优化铁路供电系统，保证其能够正常、稳定地运行。

配电自动化的集中控制方式对供电系统通信的速率和可靠性要求相对较高，当供电系统发生故障时，通讯系统要能及时地将故障信息以及自动化控制终端反馈的控制指令传递到相应的位置。该方式还能实现密码管理功能、人工时间功能、网络时间功能和模拟训练功能，并且配电自动化终端还提供了友好的显示界面，不需要使用特殊的工具。供电系统主站的控制中心通过传输通道与各个配电自动化终端进行信息交流，同时各个配电自动化终端能够将各个单元的实时数据和信息及时、准确地反馈给控制中心，以此实现配电自动化系统对供电系统的有效控制。该种方式在铁路供电系统中的应用，需要配置性能良好的通信系统。但是，铁路供电系统自身没有通信系统，需要利用铁路系统的公共通信系统进行数据信息的传输，而铁路系统的公共通信系统受环境因素的影响相对较大，必须采取相应的措施进行处理。

3 配电自动化技术在铁路供电系统中应用的常见问题和解决措施

由于铁路供电系统受环境因素的制约，配电自动化技术在铁路供电系统应用的过程中，经常会出现一些问题。目前，我国通常采用小电流接地故障定位方法来检测和解决常见的问题。小电流接地故障定位检测方法主要包括：

(1) 暂态功率方向法。铁路供电系统中配电自动化终端通过利用暂态零模电压计算故障的方向，然后对故障方向进行比较和分析，选择故障区段，进行准确的定位。暂态功率方向法不需要在中性点投入电阻，也不需要向系统注入信号，并且不受中性点运行方式以及间歇性电弧的影响。

(2) 零序电流法。零序电流法能够检测到铁路供电系统中的稳态零序电流幅值，进而判断故障存在的区段。该种故障定位检测方法的优点在于操作简单、快捷。

(3) 注入信号法。当铁路供电系统中的变电所向配电自动化系统施加特定频率的信号时，可以采用固定或者移动的信号检测装置来判断故障发生的区段。注入信号法可用于检测谐振接地故障。

4 结语

总而言之，为了保障铁路供电系统的正常、高效运行，通过将配电自动化技术应用到铁路供电系统中，形成了配电自动化系统，利用该系统可对铁路供电系统进行有效管理。配电自动化系统能够采集铁路供电系统的信息，并将采集到的信息由配电自动化终端传递至主站的控制中心，经过控制中心处理后，制定相应的故障隔离方案或者恢复供电方案，以尽可能快地将故障排除，从而降低故障对铁路供电系统造成的影响，保证铁路供电系统正常稳定运行。

[1]周奉聚.浅析铁路供电系统工程中配电自动化应用分析[J].机电信息，2011(12)

[2]杨立.配电自动化工程应用于铁路供电系统的分析[J].黑龙江科技信息，2008(8)

[3]李晓琳.铁路供电系统工程中配电自动化的应用[J].科技资讯，2013(1)

2014-06-19

李洪凯(1981—)，男，河北深县人，助理工程师，研究方向：铁路供电。