浅谈铁路10kV变配电所自动化系统的应用

赵堉涵

中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600

在经济快速发展的推动下，我国的铁路交通体系日趋完善，成为人们出行的重要交通方式。随着铁路建设规模的不断扩大，铁路运营对其供电系统提出了更高的要求。铁路运行需要强大的电力系统做保障，只有确保供电系统的稳定性和安全性，铁路的各项运营工作才能够顺利开展。10kV变配电所是铁路供电系统的重要组成部分，具有设备集中和繁多、技术复杂等特点，随着新设备和新技术的引进，10kV变配电所自动化系统得到完善，并发挥重要的运营管理功效。10kV变配电所自动化系统具有结构合理性、操作灵活性、供电可靠性、运行检修方便、安全保障性等优点，在铁路供电系统中广泛应用，进一步提高了铁路运营效益。

1 铁路10kV变配电所自动化系统简析

1.1 基本结构

铁路10kV变配电所自动化系统主要是综合应用计算机技术、通信技术、信息处理技术等，对变配电所的电气设备、仪器的功能进行重组和优化，从而实现对变配电所整体运行情况以及设备工作状态的监测、控制和保护。一般而言，10kV变配电所自动化系统主要包括三层结构：站控层，由调度端、当地监控单元等组成；网络层，由双环光纤网、以太网以及通信单元等组成；间隔层，主要是保护测控装置。其中，站控层主要利用工业PC机和通信处理装置实现对当地系统的监控以及与上级调度自动化主站的通信，间隔层则主要是针对一次设备进行数据采集，完成监控和保护功能[1]。

1.2 重要功能

第一，故障处理功能，当发生故障时，10kV变配电所自动化系统能够准确采集到故障的时间、相位、波形、电压等参数，并实时记录故障波形、时间、电压，将这些信息上传到监控管理中心的服务器中，方便工作人员制定检修方案；第二，在线监测功能，变配电所自动化系统采集各线路的电能质量信息和设备工况信息，采集模块每两秒采集一组数据，主动上报至监控管理中心，监控管理中心将数据保存于数据服务器中，并将最新数据在界面显示；第三，远程控制和信息化管理功能，自动化系统通过无线或有线通信设备远程操作配电箱，能够实现主断路器分合闸控制、配电箱参数设置和调整，并且该系统可以对运行状态、故障等进行分析统计，并进行报表打印，实现信息化管理。

2 铁路10kV变配电自动化系统的应用技术

铁路10kV变配电自动化系统主要是为铁路运行服务，在应用方面具有一定的特殊性，本文对其几个核心应用技术进行了简单分析。

2.1 通信技术

随着科学技术的不断进步，光导纤维在通信、电力等领域得到应用，铁路10kV变配电自动化系统可以利用该项技术实现快速通信。光纤通信技术的信号载体为光波，光波在光纤中实现不同距离的信息传递，进一步提高了自动化系统的响应效率。此外，10kV变配电自动化系统还要结合电缆等有线通信手段弥补光纤通信的不足，全面提高自动化系统的通信功能。

2.2 馈线测控终端技术

在铁路10kV变配电自动化系统中，馈线自动化测控终端技术发挥了良好的应用效果。馈线自动化测控终端技术可以对高速运行的主站和子站进行任务分配，还能够对整个变配电系统中的故障进行检测和隔离。此外，该项技术不受气候条件的影响，在恶劣的天气情况下，仍然能够确保自动化系统的安全、稳定运行，排查系统存在的问题，将故障信息快速传递给监控人员，确保铁路供电质量[2]。

2.3 馈线自动化技术

根据现代电力技术分析，馈线模式可以分为分布式控制、集中控制、综合控制三类。其中集中控制需要主站、通信系统、终端设备的完整配合，主站通过通信系统采集终端设备信息，之后利用网络拓扑进行分析，对故障位置进行判断，之后发出控制信号，隔离故障区域，确保非故障区域的稳定运行。综合控制与集中控制的工作原理相似，但是二者的工作效率都不太高。智能分布式馈线自动糊技术就是将主站和变配电终端分开运行，实现故障区域和非故障区域的分块管理，进一步提高故障处理效率。

3 铁路10kV变配电自动化系统的应用设计

3.1 变配电自动化的分布控制

铁路10kV变配电自动化系统可以进行分布控制，构建分布分散式控制、保护结构，如图1所示，利用一个或几个智能化的测控单元代替断路器，实现数据采集、保护和控制功能。测控单元一般需要在高压柜上直接安装，利用特殊通讯电缆或者光纤实现通信连接，避免了电磁干扰，进一步保障了自动化系统的运行可靠性。通过分布控制，10kV变配电自动化系统各个运行模块之间相互独立，互不干扰，即使一个模块发生了故障，其他模块仍然能够正常工作，有利于自动系统的维护和扩展。此外，10kV变配电自动化系统进行分散保护，需要保护的单元可以利用通信光缆直接与高压柜进行连接，实现就地保护，避免了二次控制电缆的布设，有利于减少系统运行成本，同时简化了设备安装和调试工作，进一步方便了工作人员开展故障排查和运行维护。因此，分布分散控制结构为实现铁路配电所的无人值班奠定了良好的基础，将进一步实现铁路供电系统的优化设计。

3.2 变配电自动化的集中控制

铁路10kV变配电自动化系统进行集中控制对主站的控制功能提出较高的要求。主站控制系统的高效运行需要将变配电自动化终端的数据信息进行集中化的采集和传递，之后将这些信息传输到应用模块进行分析和处理，为故障判定提供依据，进而确定故障处理方案[3]。10kV变配电自动化系统集中控制将测控、保护装置设置在控制室，实现集中组屏，在保护屏对相应回路实现各种模拟量、开关量采集，完成配电所的数据采集和实时监控和保护等功能。各控制屏和开关柜需要利用二次电缆实现连接，并且后台主机和测控装置、保护装置的连接也是需要通信电缆，对于分布控制方式而言，增加了工程投资和施工难度。但总体来说，变配电自动化的集中控制能够将各类信息传递到铁路供电系统的主站控制中心进行数据分析，实现了集中化、综合化的控制效果。

4 结语

总而言之，计算机技术、通信技术、信息技术的发展推动了铁路电力技术的改革和完善，进一步提高了10kV变配电自动化系统的应用性能，在实际应用过程中，相关企业要结合具体情况科学应用各项技术，并做好系统控制结构的设计，进一步维保铁路电力控制系统的准确性和可靠性，推动铁路事业又好又快的发展。