浅析铁路电力远动系统控制

陈涛方

(武汉铁路局武汉供电段，湖北 武汉 430023)

浅析铁路电力远动系统控制

陈涛方

(武汉铁路局武汉供电段，湖北 武汉 430023)

首先简要介绍了铁路电力远动系统的结构，并分析了其主要功能，同时阐述了干扰源对铁路电力远动系统的不良影响，在此基础上探讨了铁路电力系统抗干扰的设计方案，包括屏蔽、隔离、接地等，以提高铁路电力远动控制的可靠性。

铁路电力；远动系统；控制

0 引言

在我国铁路事业快速发展的同时，铁路电力远动系统也得到了广泛应用。铁路电力远动控制进一步提升了铁路运营管理水平，同时也提高了铁路供电的可靠性，并大大降低了铁路运营成本，带来了良好的经济效益。

1 铁路电力远动系统的结构

铁路电力远动系统主要由3部分构成，即远动控制主站、远动终端以及通信通道[1]。铁路电力远动系统是近年来我国普遍推广的一种电力新技术，其涉及铁路电力的设计、调度与管理以及远动终端的数据采集处理等多个方面，技术含量较高。

一个10 kV的铁路电力远动系统，就是一个综合的铁路电力供应以及运行设备管理系统。铁路供电的特殊性，决定了这个系统需要对数据进行采集处理[2]。铁路电力远动系统常用的结构为分层分布式，该系统可以对铁路沿线的变配电所、供电线路等的运行情况进行实时监测，并减少各种事故隐患，使排除故障的速度得以加快，以满足铁路运营的供电需求。

当前，铁路电力远动系统一般设置为N链式结构，由一台远动控制主机对应多个被控制的终端。该系统不仅有遥控、通信等功能，还可以判断并切除故障线路。图1为铁路电力远动系统的N链式结构。

图1 铁路电力远动系统结构图

2 铁路电力远动系统的主要功能

2.1 遥测、遥信、遥控

铁路电力远动系统具备遥测、遥信与遥控等功能。所谓遥测，就是系统能够对电力设备的运行信息进行远程实时监测。所谓遥信，就是运用通信技术将被测变量与参数传递出去。所谓遥控，就是调度中心能够向变配电所等发送远程控制指令或者调节指令。如果调度中心需要对变配电所的设备进行控制，如开、合高压隔离开关、负荷开关等，这个时候就可以运用通信技术发出相应的指令。这种通过通信技术对确定设备的运行状态进行控制的行为，我们称作远程切换，也常称为遥控。

2.2 及时检测线路故障

在铁路电力系统出现故障后，远动系统能够发挥检测故障线路的作用，其主要运用检测电流的方法，即判断线路中的电流是否超过额定值。首先运用FTU对故障进行检测，然后向主站控制中心上报检测信息，主站根据获取的信息对故障进行自动定位，在确认线路故障点后，系统将运用自动遥控功能控制故障线路两端的隔离开关，将故障点断开。之后系统通过遥控指令将故障两侧变配电所的开关闭合，保障非故障区段能够正常供电。最后得到故障处理报告以及相应的提示信息，并上报调度中心。发生故障后，主站控制中心会根据FTU的暂态情况来搜索故障区间，得出FTU暂态最大值，则可确定故障点在哪个FTU附近，然后对比暂态电流的方向，进而确定故障发生的具体位置。

3 铁路电力远动系统的抗干扰分析

3.1 干扰源的不良影响

铁路电力远动系统主要受电网自身干扰以及放电带来的干扰影响等。不管是采用直流还是交流电源供电，电源与干扰源之间均有很多耦合通道，这些通道对远动终端设备有很大的影响，包括对设备关键部分中央处理器的影响。如果远动终端设备的模拟量被干扰，很可能导致数据采样出现错误，进而影响到数据与计量的精确性，也容易导致微机保护动作，使远动终端的设备与微机保护部分元器件出现损坏。如果远动终端的开关输入、输出被干扰，很可能导致远动终端判断不准、调试终端数据出错或者CPU无法正常运行，严重者甚至会破坏远动终端的程序。

3.2 抗干扰设计

3.2.1 屏蔽的设计

可以使用电缆屏蔽层对远动终端的高压设备进行屏蔽，将电缆屏蔽层两端接地，以有效降低耦合感应电压。尽量选择有屏蔽层的互感器，并将这些互感器应用于变配电所及中继站中，以有效避免远动终端设备内部出现高频干扰。将耐高压的小电容接在远动终端互感器的输入端，以有效避免外界的高频干扰[3]。

3.2.2 系统合理接地与布线

首先，将一次系统进行接地处理，这样可以起到保护设备、防雷以及中性点接地的作用，合理的接地系统能够保障电力设备的安全稳定运行，在断路器柜的接地处应该设置相应数量的接地极，并在设备的接地处加接一定数量的网络互接线，避免接地网中出现瞬时变化的电位差，并增强二次设备的电磁兼容性，以降低对远动终端的干扰率。其次，二次设备有工作接地与安全接地2种方式，运用安全接地的方式可以避免在设备绝缘损坏或绝缘性能降低的情况下发生触电的危险，并提高设备的安全性。将电力设备的外壳进行接地处理，使用多股软铜线作为接地线，这种接地线具有较好的导电性，接地可靠，可以将一次设备的接地网与安全接地网连接起来。工作接地的主要目的是为微机控制系统、系统回路以及电力设备提供电位基准，以此保障这些设备运行的可靠性，避免地环流的干扰。第三，由于高低压柜主要是应用镀锌薄钢板制成，具有一定的屏蔽功能，可以将高低压柜进行可靠接地。此外，远动终端中的数字地以及微机电源地不能与其外壳连在一起，这样可使机壳和电源线之间的电容减小，也能增强系统抗共模干扰的能力，以保障电力远动系统的稳定性与安全性。

3.2.3 使用隔离装置

要想让远动终端电源不被干扰，可以使用隔离变压器，通过变压器初级与次级寄生电容的耦合来消除电源中的高频噪声。在变压器初级与次级之间应用屏蔽层进行隔离，这样可以减少分布电容，达到提高抗共模干扰的目的。通过控制断路器、调压器以及负荷开关分接头的位置来抵抗开关输出量的干扰，通过控制隔离开关、断路器、负荷开关的触点以及调压器分接头的位置来抵抗开关输入量的干扰。尽量让电力电缆与信号电缆分隔开来，在对远动终端进行施工时应注意互感的影响。在系统中可以使用光电耦合器，它具有很小的输入阻抗，并且有较大的干扰源内阻，在输入以及输出回路上没有太多的分布电容，也具备较高的绝缘电容。应用光电耦合隔离器能够避免回路中一端的干扰传输到另外一端，进而避免系统CPU受到干扰。

3.2.4 其他抗干扰措施

高次谐波可以通过低通滤波器消除，运用双端对称输入以及离散采集的方法，并选择与软件相对应的数字滤波技术，可以抵抗共模干扰。将功能模块进行分散供电，在每个功能模块上设置独立的电压超载保护装置，以避免某块稳压电源故障破坏了整个系统，也能够降低公共电源出现耦合以及公共阻抗相互耦合的概率，有效提高了系统供电的稳定性。

在进行数据采集时，将专门的变送器屏蔽柜去掉，然后将其封装在RTU中，以简化中间环节，也缩短了变送器输出电路的长度。在通信站到终端的通信电缆上加上钢管保护，这样可以避免电缆交叉时出现同沟敷设。此外，在远动终端与调度中心使用出错重发技术，直到确认信息无误为止。

4 结语

铁路电力远动系统能够有效保障铁路调度人员对电力系统的运行情况进行实时监控，也能够让调度中心的上级部门及时全面地掌握铁路电力系统的运行情况，提高故障分析与维护的可靠性。同时远程操作能够降低工作人员发生事故的概率，适应新时代铁路跨越式发展的需求。

[1]陈锋.铁路电力远动系统技术探析[J].中国高新技术企业，2010(9)

[2]阿勇.铁路电力线路自动化解决方案的研究[J].内蒙古煤炭经济，2010(2)

[3]颜小平，陈小林，李万略.广州轨道交通换乘车站变电所综合自动化系统设计[J].铁道标准设计，2008(8)

2014-06-30

陈涛方(1971—)，男，湖北京山人，助理工程师，研究方向：铁路电力远动控制及应用。