基于拨号通信的牵引变电所亭应急操控系统研究

付春华

摘 要：分析了我国牵引供电系统变电所亭无人值班运行中的缺点和不足，并研发了一种在变电所通过铁路电话网络对分区亭进行远距离操作的系统，实现了分区亭的无人值班，提高了牵引供电的可靠性。

关键词：牵引供电系统；SCADA；分区亭；供电系统

中图分类号：U224 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.104

随着我国电气化铁路的快速发展，牵引供电系统中的牵引变电所亭大量增加。但因企业的减员增效等要求，相应的值班人员未同步增加，导致值班人员的数量非常紧缺。目前，绝大部分电气化铁路牵引供电系统中均已建立供电SCADA系统，具备无人值班的基本条件。但因SCADA系统庞大、功能众多，且涉及多个厂家的多种设备，运维单位不同，导致系统的可靠性不高，常因通信通道故障或通讯设备故障而无法正常使用。因此，全国大多数变电所亭未能实现无人值班。

1 解决方案

在牵引供电系统中，分区亭和AT所的设备数量较少，其在供电系统中的重要性较低。如果能实现无人值守，则可大大缓解值班人员数量紧缺的局面。

目前，在人员数量严重紧缺的供电段和SCADA系统可靠性较高的高速铁路，其分区亭和AT所实行了无人值班。这些所亭一般分为2种：①在非高铁线路，其牵引负荷较小，分区亭一般开环运行。其优点是不会因SCADA系统故障而影响天窗检修；缺点是分区亭退出运行后会失去末端电压，且供电灵活性较低。②在高速铁路或繁忙干线，分区亭退出运行后会严重影响供电质量，因此，分区亭必须闭环运行。其缺点是当SCADA系统故障或检修停用时必须取消天窗检修，且为了防止发生供电故障，常要紧急变更供电方式，并必由相关供电段紧急派人值班。综上所述，这2种无人值班的效果无法令人满意。

研发基于铁路电话拨号通信的远距离后台操作，将分区亭后台机的功能转移到相邻的牵引变电所。当现有SCADA系统故障时，由牵引变电所值班人员在得到供电调度命令后操作分区亭开关，从而实现分区亭AT所的无人值班。该系统避免了上述无人值班的缺点，在无人值班的情况下大大提高了供电可靠性。

2 系统组成

根据最初的工作设想，为了提高运行可靠性，为该系统设计了主控站和被控站两套设备，分别安装在选定的变电所和需要控制的分区亭，总体思路如下。

具备主控站（变电所）操作、被控站（分区亭）开关，并能监视开关动作变位信号、运行电压等功能；采用成熟、可靠的PLC和HMI等工控设备，具有较强的电磁兼容性能，可长期、可靠运行；铁路电话网络和中国移动网络双网连接至被控站；操作软件界面与分区亭主接线图相同，运用触摸屏HMI提供人机接口界面，便于值班人员操作。

主控站安装于牵引变电所内，由触摸屏HMI提供人机接口界面，供值班人员操作。操作命令、遥信信息等经过协议转换器，拨号调制解调器经由铁路电话网络连接被控站，GSM调制解调器借助中国移动网络提供备用通信通道。

被控站安装于分区亭、AT所内，如图1所示。采用PLC采集各开关位置和接触网末端网压等遥信、遥测信息，并输出分合闸控制信号，经继电器板输出后连接至各个开关的分合闸控制线，从而控制各个开关的分合。被控站触摸屏可用于检修中的试验和查看操作记录等方面。

整个系统与既有SCADA系统无任何联系，可确保不受SCADA系统设备故障的影响，并且不对SCADA系统造成影响。

3 操作过程

当SCADA系统故障，急需操作相关分区亭开关或了解其开关位置、末端网压等时，由供电调度下令道相邻的牵引变电所值班员。值班人员使用该系统，通过铁路电话拨号连接分区亭，查看末端网压、开关位置，并可遥控相关开关。

当使用该系统操作开关时，操作该系统遥控分区亭或AT所内加装的“当地/远方”转换继电器打开至当地位置。此时，即使SCADA系统恢复正常，供电调度也无法操作该设备，从而可避免出现一机双调度的现象。使用该系统操作时，既有SCADA系统显示为当地操作。

4 安全保障

该系统的安全保障分为以下4方面：①该系统具有来电识别功能，可确保分区亭设备只接受特定号码的拨号连接，拒绝其他电话的拨号连接。②当需要使用该系统操作开关时，必须使该系统分区亭中的“当地/远方”继电器打至当地位置，避免供电调度被同时控制。使用该系统对分区亭操作时，现有SCADA系统显示为当地操作。③拨号连接使用专用加密通信协议，可确保通信过程安全。④系统具有短信通知功能，当分区亭开关发生变位或出现事故、报警时，相关信息将自动发送到预先设置好的值班人员的手机上。

5 结论

该系统投入运行后，在不降低供电可靠性和灵活性的基础上，牵引变电所亭可实现无人值班；平时处于断开连接状态，只有当现有SCADA系统故障时，才根据需要连接；只具有查看开关位置、监视末端网压、控制开关和事故报警等简单功能，可避免因系统复杂而降低可靠性；利用现有铁路电话通信，不需要架设专用通信通道，通道建设和运行费用基本为0，加之系统功能简单，设备投资较低。

参考文献

[1]苏庆新.郑州供电段牵引变电设备运行故障研究[D].南昌：华东交通大学，2014.

[2]李春生.高压隔离开关在电力牵引供电系统中的应用研究[D].天津：天津工业大学，2012.

[3]景德炎.电气化铁路的负荷特性及电能质量[J].中国标准化，2010（12）.

〔编辑：张思楠〕