高速铁路电力远动技术的应用和思考分析

张松斌

（郑州铁路局郑州供电段，河南 郑州 450000）

1 高速铁路电力远动技术

1.1 电力远动系统简介

从我国目前的实际情况来看，高速铁路电力远动系统主要采用10 kV电力远动系统为主。通过计算机、互联网和通信网络的相互配合，从而达到对于铁路沿线的整体电路进行实时监控。其中包括铁路周围的配电站、车站变配电设施和电力线路的全自动优化管理。通过电力远动技术，对于铁路沿线的电压、电流、功率以及其他设备参数能够进行全天候的实时监控和远程控制。

电力远动系统是一种不同于其他高压电缆系统的电力系统，该系统还有更多其他电缆电力系统没有的功能，如电力远动系统可以实时执行监测、减少故障发生的可能性和处理紧急故障，具备雄厚的技术和信息支持。与其他高速铁路远程控制系统相比，它具有相当大的差异，比如远动系统配备了高速铁路低压配电装置，它是普通铁路的远程控制系统没有的。

1.2 电力远动系统构成

我国目前的电力远动系统主要由三部分构成，包括调度端设备（主控站）、执行端设备（被控站）及远动通道设备。

主控站（调度端设备）是由计算机和网络结点两部分组合而成的控制系统，类似于计算机局域网的结构形式。主控站包括前置机、后台处理机、值班工作站模拟屏等设备。

被控站（执行端设备）能够通过RTU对铁路沿线的线路和设备进行实时监控，是电力远动系统结构中最基础的设备。被控站主要安装在铁路沿线，处于一线位置，能够及时收集并反馈铁路沿线电路设备实时数据和工作情况，起到上传下达的作用，是电力远动系统自动化调度必不可少的设备。

远动通道是连接主控站与被控站之间的纽带。远动通道通过有线电波、无线电波网络以及铁路专线等各种现代科技实现主控站与被控站之间信息的传播与联系，从而形成完整的电力远动系统。

2 电力远动系统的主要功能

2.1 遥控监测

电力远动系统通过对系统内的各种线路进行实时监测，能够快速的根据检测结果来判断各线路运行的情况。

2.2 远程信号

电力远动系统可以对所有被监测的控制开关进行远程监控，并且能够采集位置信息，进行温度测量，发出线路故障警告信号等。

2.3 远程控制

电力远动系统能够对远方发出控制指令，并且会进行相应故障处理等操作。

2.4 越限警报

电力远动系统能够实时监控铁路沿线的电路信号，当发现电路故障或者电压异常的时候就会及时发出报警信号。

2.5 通信功能

电力远动系统通过RTU和MODEM连接TMIS网络之间的各个结点，进行实时通信。

3 电力远动系统在实际中的故障处理

3.1 电力远动系统对于故障的分析

在一般情况下，高速铁路所采用的供电方式是“接力式”供电。在实际工作环境中，大部分的供电系统都具备一些简单的功能，比如对于突发故障进行简单的应急处理功能，对于电压越限的情况进行快速的保护功能，主要的目的就在于维持稳定的电力供应，保障高速铁路列车的安全运行。另外一方面，电力远动系统能够实时检测各个线路之间的运行状况，对于有异常或者数值不稳定、电压不断变化的情况能够进行及时的恢复和保护。在这些问题出现的情况下，电力远动系统就会运用既定程序来进行紧急处理，通过失压保护对电路进行短暂维护，然后将电闸自动闭合，对故障自动处理，最后自动投入恢复的设备，实现整个故障处理的流程。这一系列的处理操作都是在非人工的操作环境下进行的，由此可见，我国的电力远动系统正在逐步朝着全自动化作业的方向发展。一旦高压电路出现了系统故障或者因为环境、气候变化产生的影响时，铁路沿线的基础设施都会出现数据变化从而导致参数发生变化。

高速铁路沿线的线路是非常容易出现故障的，如果线路发生故障，那么它就会自动采取断电保护措施来保证电力运输的安全和人身安全。要想在这样的情况下恢复电力运输，就要通过主控站进行自动的开关重合电闸，或者将备用设施投入供电系统中。在正常情况下，主设备和备用设备都能在发生故障之后进入自动保护措施，而且根据故障形式的不同采取的保护措施也是不尽相同的。如果线路故障造成损害或者自动保护程序产生持续的影响或者永久故障的时候，主用设备和备用设备不能进行自动故障判断和自动恢复的情况时，我们应该设置重合闸的故障点，让其两次经过电路，这样就保证故障线路不对正常线路产生影响。

3.2 电力远动系统故障判断举例

如果高速铁路电线发生永久性短路故障，无论是在铁路沿线的任何位置，都可以通过电流经过的快慢先后来对于故障进行感知。这样就可以快速的对故障位置进行实地定位。为了确保高速铁路沿线的RTU误差小于标准要求，就要在第一次电流经过和第二次电流合闸之间的延时进行提前判断。结合被控站的反馈数据分析，故障点位置就可以轻易的确定下来。

故障分析步骤大概分为以下几步：

（1）高速铁路出现故障，主要配电设施第一时间做出自动断电的保护措施，所有电线重合跳闸，或者设备端产生一系列反馈动作之后，可以快速的为故障判断提供判断条件和启动条件。

（2）当快速的电流通过监控设备之时，备用设备会进行自动投置措施，这样监控设备就会记录并反馈快速跳闸所产生的数据。

（3）当故障持续时间超过预设的时间，或者线路自动保护措施所设定的时间以后，主控站就会判断该区域发生了延时故障。

（4）主控站接收到故障信息之后，通过数据统计和各个网络结点的数据反馈，针对每个RTU故障产生时间进行数值精确，达到毫秒级别，这样就要求RTU误差时间不超过50 m／s。

通过上述一系列的故障分析和判断可以基本确定故障位置并且进行故障锁定。

3.3 电力远动系统的自动处理标准

以上每一步操作可以通过手动或自动模式完成，所有的操作步骤需要一个提示和记录。监控系统的短路故障间隔隔离的背景是基于句子方式，要求高度沟通。

由于所需的时间信息更严格，主站应定期与被控站通信，如果被控站配备了GPS定位系统，效果会更好。

3.4 高铁电力远动系统的优点

远动系统可以收集通过短路电流的分布值，线路阻抗短路点保护的前提是根据电缆线路阻抗的单位计算故障距离。

连接线路行波故障定位技术可以作参考和使用。行波故障定位是当电路发生故障时，以故障点的线路两端的电压，电流行波作为虚拟电源，通过波传播速度和行波到达时间，计算故障点的位置。

管理系统、行波系统、远程维护系统和全面分析通信网络4部分组成远动系统。该系统可以实现自动测试故障距离，人工波形分析，计算机辅助波形分析等。线开路故障，和小电流接地故障是可以测量的，同时具有较高的可靠性和灵敏度，测距误差能够控制在±300 mm。

4 对远动系统的一点思考

随着科学技术发展的不断进步，高速铁路系统的电力远动系统已广泛应用，电路的稳定性、安全性也进一步增强。为了找出故障点，更好的保护线路，可以通过短路电流的分布计算和测量，计算断层的距离，从而确定故障点和标签。高速动力操作技术与线行波故障定位技术相结合，可以根据波传播速度和故障点的延迟时间准确的定位。

高速铁路运输技术的不断发展，规模的不断扩大，铁路电力远动技术肯定会在铁路电力系统发展中发挥日益重要的角色，将铁路电力系统推向更科学、自动化、安全的方向发展。

［1］ 铁建设［2007］47号，新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定［S］.2007.

［2］ TB10008－2006铁路电力设计规范［S］.2006.

［3］ 李 焱.德国铁路电力技术的成功经验［J］.中国铁路，2006，（1）：.