浅谈铁路配电所综合自动化技术

雷风元

摘 要：配电所综合自动化系统是个技术密集、多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。它是建立在计算机硬件和软件技术、数据通信技术的基础上发展起来的。它综合了配电所内一次设备和交、直流电源及全部二次设备。

关键词：铁路配电所；综合自动化；构成；优越性；结构模式

电力是铁路运输生产的重要能源。它与提高运输效率，保证行车安全有着密切关系。自动闭塞电线路、电力贯通线路及铁路变、配电所、电源线路等设备构成的供电网络是铁路重要的行车设备。现在的铁路配电所综合自动化将铁路配电所自动化推向了一个更高的阶段，其功能包括配电所远动、继电保护、开关操作、测量、故障录波、事故顺序记录和运行参数自动打印记录等。

1 配电所综合自动化的构成

配电所综合自动化是将配电所的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全配电所的主要设备和配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等綜合性的自动化功能。配电所综合自动化的内容包括微机监控和微机远动两部分，具体功能如下。

1.1 监控子系统的功能

1.1.1 数据采集

⑴模拟量的采集：电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等。

⑵开关量的采集。

⑶电能计量。

1.1.2 事件顺序记录（SOE）

断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录。

1.1.3 故障记录、故障录波

微机保护装置兼作故障记录和故障录波器，记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压。

1.1.4 操作控制功能

操作人员都可通过CRT屏幕对断路器和隔离开关进行分、合操作，对变压器分接开关位置进行调节控制，对电容器进行投、切控制，应保留人工直接跳、合闸手段，断路器操作应有闭锁功能。

1.1.5 安全监视功能

越限监视、监视保护装置是否失电、自控装置工作是否正常等。

1.1.6 人机联系功能

⑴人机联系桥梁：CRT显示器、鼠标和键盘。

⑵CRT显示画面的内容：显示采集和计算的实时运行参数、显示实时主接线图、事件顺序记录（SOE） 、越限报警、值班记录、历史数据、保护定值和自控装置的设定值。

⑶输入数据：变比、定值、密码等。

1.1.7 打印功能

定时打印报表和运行日志、开关操作记录打印、事件顺序记录打印、越限打印、召唤打印、抄屏打印、事故追忆打印。

1.1.8 数据处理与记录功能

母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应的时间、统计断路器动作次数、断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数、控制操作和修改定值记录。

1.2 微机保护子系统的功能

1.2.1 保护功能

电源线的保护、调压器的保护、电容的保护、自闭（贯通）线路的保护、普通馈出的保护、不完全接地系统的单相接地选线等。

1.2.2 辅助功能

⑴它的工作不受监控系统和其他子系统的影响。

⑵具有故障记录功能。

⑶具有与统一时钟对时功能。

⑷存储多种保护整定值。

⑸当地显示与多处观察和授权修改保护整定值。

⑹设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管理。

⑺通信功能。

⑻故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。

1.3 远动及数据通信功能

⑴系统内部的现场级间的通信。

⑵自动化系统与上级调度的通信。

2 配电所综合自动化的优越性

2.1 提高供电质量，提高电压合格率

在配电所综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能，故对于具备有载调压变压器和无功补偿电容器的配电所，可以大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全，使功率因数提高，降低网损，节约电能损耗。

2.2 提高配电所的安全、可靠运行水平

配电所综合自动化系统中的各子系统，绝大多数都是由微机组成的，它们多数具有故障诊断功能。除了微机保护能迅速发现被保护对象的故障并切除故障外，有的自控装置并兼有监视其控制对象工作是否正常的功能，发现其工作不正常及时发出告警信息。更为重要的是，微机保护装置和微机型自动装置具有故障自诊断功能，这是当今的综合自动化系统比其常规的自动装置或四遥装置突出的特点，这使得采用综合自动化系统的配电所一、二次设备的可靠性大大提高。

2.3 提高电力系统的运行、管理水平

配电所实现自动化后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动进行，既提高了测量的精度，又避免了人为的主观干预，运行人员只要通过观看显示器屏幕，对配电所主要设备和各进、配电线路的运行工况和运行参数一目了然。综合自动化系统具有与上级调度遥信功能，可将检测到的数据及时送往调度中心，使调度员能及时掌握各配电所的运行情况，也能对它进行必要的调节与控制，且各种操作都有事件顺序记录可供查阅，大大提高运行管理水平。

2.4 减小配电所占地面积，降低造价，减少总投资

配电所综合自动化系统，由于采用微计算机和通信技术，可以实现资源共享和信息共享，同时由于硬件电路多数采用大规模集成电路，结构紧凑、体积小、功能强，与常规的二次设备相比，可以大大缩小配电所的占地面积，而且随着微处理器和大规模集成电路的不断降价，微计算机性能/价格比逐步上升，发展的趋势是综合自动化系统的造价会逐渐降低，而性能和功能会逐步提高，因而可以减少配电所的总投资。

2.5 减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减员增效

由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断功能，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间。微机保护和自动装置的定值又可在线读出检查，可节约定期核对定值的时间，而监控系统的抄表、记录自动化，值班员可不必定时抄表、记录，可实现少人值班，与调度端的通信功能配合，能实现遥测、遥信、遥控、遥调，则完全可实现无人值班，达到减员增效的目的。

3 配电所综合自动化系统的结构模式

配电所综合自动化系统的结构模式多采用分层分布式结构。分布（分散）是指系统是按照配电所的元件、断路器间隔设计、也可理解为一对一保护控制模式。分层是指配电所综合自动化系统按逻辑上划分为三层，即站级管理层、通信层、间隔层。

⑴站级管理层。由一台或多台微机组成，这种微机操作简单方便，界面汉化，使运行值班人员极易掌握，包括监控计算机、打印机、人机接口设备。

⑵通信层。主要功能就是作为数据集中处理和保护管理，担负着上传下达的重要任务，包括通信处理装置、远程通信设备、所内通信网络、通信切换装置，如下图所示。

⑶间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制和继电保护部分，它包括变压器（调压器）保护测控装置、自闭（贯通）保护测控装置、电容器保护测控装置、 综合测控装置、进线保护测控装置、母联保护测控装置等。