配电自动化技术在肯尼亚铁路中的应用探讨

杨树昌 丁世军 高珍

摘  要：配电自动化技术已经在中国电网系统得到了广泛的应用和积极的推广，近些年也已越来越广泛的应用到国内铁路电力供电系统和牵引供电系统中。由于肯尼亚国内电网系统和电气化铁路设施起步较晚，系统功能尚不够完善，设备来源也较为庞杂，结合肯尼亚国内实际情况在其铁路电力供电系统中应用配电自动化技术，是一个值得研究探讨的课题。实现配电自动化，既有利于提高铁路电力供电系统的工作效率，同时也有助于整个铁路运输系统运行的可靠性和稳定性，从而促进整个东非铁路网的健康发展。本文将围绕配电自动化技术和其在肯尼亚铁路电力供电系统中的应用情况进行探讨。

关键词：配电自动化;铁路供电;肯尼亚铁路

中图分类号：U224.9文献标识码：A文章编号：1671-2064（2019）16-0000-00

0 引言

当前，由中国企业建设的肯尼亚共和国百年来首条铁路——蒙巴萨至内罗毕标准轨铁路已经投入运行，另一条铁路——内罗毕至马拉巴标准轨铁路也在全面建设当中，为当地社会经济的快速发展注入了新的动力。受制于投资规模和当地较为落后的经济现状，肯尼亚铁路供电系统的自动化水平还有较大的提升空间，大量流程繁琐、重复性高、专业性强的工作若能形成系统的自动化体系，将为极大的促进肯尼亚铁路系统运行的稳定性发展。当今科技发展迅速，肯尼亚铁路系统也应不断探索发展，配电自动化技术的推行和应用，将对整个肯尼亚交通网络以及东非铁路网络的发展起到积极的促进作用。

1 肯尼亚铁路电力供电系统的特点

1.1供电系统的结构比较单一，需求的电压等级低

肯尼亚电力供电系统负荷属于终端负荷，用户主要为站场及区间设备，电力线路主要由当地电网引入，经变配电所后提供铁路全线的供电。肯尼亚铁路沿线电力贯通线路为单一敷设，且因供电结构单一，受限于当地电网资源水平等因素，在抗干扰能力上存在一定欠缺。结合肯尼亚地方电网实际情况及铁路系统实际用电需求，肯尼亚铁路电力供电系统采用11k V配电所和33k V变配电所。肯尼亚铁路电力供电系统终端的功能和应用范围基本一样，因此变配电所的功能配置和设备采用大致相同，结合变配电所在铁路系统中功能和结构特点，以后在铁路供电系统进行配电自动化设计时，可以将变配电所的功能设计工作实现标准化。

1.2供电系统的接线形式比较简单

肯尼亚铁路电力系统接线方式与铁路线路相对应，供电线路沿铁路线路进行单一敷设，相邻配电所之间是均匀分布的。受肯尼亚当地电力资源匮乏和供电设施分布不均匀的实际现状影响，肯尼亚铁路电力供电系统往往需要综合考虑工程施工和工程运营的用电需求，采用永临结合的供电方式，沿线的供电负荷点多、供电需求变化较大。

1.3肯尼亚本地电力供应稳定性较差

供电可靠性是铁路系统安全稳定运行的重要保障，停电时间过长将影响铁路信号灯的正常工作，从而影响铁路系统的正常运行，因此铁路系统对于的负荷断电时间要求极为严格。为保证肯尼亚铁路系统的稳定可靠运行，采取安装备用电源的方式来保障铁路供电系统的可靠性，并且在线路保护装置上增加失压自投装置，以保障主供配电所断电时可以自动投切到备用电源，迅速恢复供电。

2 配电自动化技术解析

配电自动化技术是在传统的集成电路保护与电磁保护基础上，增加相应的通信、计算及控制设备和软件，使电力供电系统更加自动化、智能化、网络化，从而增强整个铁路供电系统数据监测、通讯、保护和控制功能。

2.1监测方式

2.1.1注入信号法

信号注入法是在供电线路的一端加上一个测量信号源，然后检测供电线路有无输出信号来诊断线路故障的技术。在铁路的供电系统，当一个频率相对较为稳定的信号发生改变的时候，可以通过对这个信号检测结果进行分析，从而可以对故障发生点进行精确定位，如谐振接地故障。注入信号法所注入的電流相比于故障电流非常小，同时也远小于负荷电流。在对于接地故障中，只需将信号电源加入故障系统，采集加入信号电源后探测到的数据，进行处理和分析，完成故障信号的选线和定位，在完成检测后即可将信号电源撤出。这种方式对于电力供电系统的运行维护人员的安全提供了可靠保障，同时也非常便利和快捷。

2.1.2零序电流法

零序电流法，是通过对零序电流的检测结果进行分析处理，精确定位故障源，是供电系统数据检测的重要方法。肯尼亚铁路供电系统结构单一，对于零序电流的大小和频率的监测相对较为容易，同时数据的分析处理相对容易操作，效率较高，是肯尼亚铁路供电系统数据检测的优势所在。尤其适用于配电线路供电距离较长时，故障发生难以快速反应，采用零序电流法可以迅速定位故障位置，从而进行后续的处理。

2.2控制方式

2.2.1分布式控制

分布式控制技术指通过实现配电自动化终端的故障诊断、故障定位、故障隔离等功能，加强各终端处理故障的自主性，从而进一步发展成为依靠系统间配合完成对整个铁路供电系统的重组的成套技术。目前，应用在铁路供电系统中的分布试控制技术分为电流技术型、电压时间型两种。

2.2.2集中式控制

配电自动化的集中式控制技术是指主站采集配电系统终端的故障信息，通过分析计算获得相应的恢复方案，并由配电系统终端进方案的处理执行。供电系统通过信息指令和命令高速传递，完成对于变配电所故障的迅速定位及处理，其高可靠性是保障集中控制方式运行的重要条件，主要功能包括：系统监测、信息传递、信息处理、故障定位、制定方案等，对整个供电系统的控制和管理，保证供电系统的安全可靠性具有十分重要的意义。

3肯尼亞铁路配电自动化应用

蒙内和内马铁路电力供电系统的变配电所二次侧均采用了微机综合自动化装置，一定程度上实现了独立供电区段的控制、保护、监测，同时在技术方案上为未来的系统升级预留了接入条件（如图1）。系统采用分层分布式结构，纵向分为后台管理层、通信层和间隔层。

3.1后台管理层

肯尼亚铁路电力供电系统综合自动化装置后台管理层由当地监控计算机、人机交互设备、显示设备和相关软件共同组成，以实现对变配电所整体的监控、测量、控制、管理、记录和报警等功能，采集间隔层设备上传的模拟量、开关量、脉冲量、数据量等信息，在对这些数据进行采集处理并制定方案后，由间隔层设备发送到相关执行设备上。后台管理层主机预留了通信处理设备接口，便于便携式监控维护设备和计算机接入。后台管理层软件采用全组态模块化设计，便于用户使用，功能扩充非常方便。

3.2通信层

肯尼亚铁路电力供电系统综合自动化装置通信层由通讯管理主机及通信网络等组成，主要收集测控单元、保护设备以及综合自动化设备的上传信息，传递给当地监控设备和未来可能扩展的上级调度中心，并下达由当地监控设备和调度中心反馈的控制和参数修正命令，同时起到规约转换作用。通讯管理主机预留有与第三方提供的远动系统进行全面信息交换的接口，通信网络采用以太网、现场总线或者两者相结合的组网方式，支持多种通讯协议和以太网协议。

3.3电气间隔层

肯尼亚铁路电力供电系统综合自动化装置电气间隔层按照变配电所内一次设备情况进行配置，主要设计功能为保护、监控和电量采集，并将所采集信息通过通讯接口传递到综合自动化系统。间隔层的保护测量控制一体化装置的交、直流回路均先通过防干扰措施后再接入装置，各装置互相独立、不互相影响，各装置的运行不依赖网络、后台管理层设备的正常与否，即使网络或后台管理层故障，保护测控装置仍然可以正常运行。

4 结语

综上所述，综合考虑肯尼亚国内的经济情况、工程投资规模和运营情况，即刻实现肯尼亚整个铁路供电系统的高度自动化、智能化、网络化既不现实也不经济，中国企业在对蒙内、内马铁路电力系统进行设计的过程中，充分考虑了肯尼亚的现状和未来发展需要，制订了可靠、适用、经济和可持续的方案，不过随着肯尼亚铁路事业的不断发展，进一步提高铁路供电系统的稳定性、安全性和易操作性必定会成为业内人士的共同认识。铁路供电系统与电力供电系统之间有一些共性，除了一些比较特殊的保护功能之外，其他的很多功能都是相通的，因此未来对肯尼亚铁路供电系统进行扩建和升级的过程中，应以国内标准为参照，并结合当地具体电网及工程特点，制定与当地情况相契合的方案，推动肯尼亚铁路供电系统配电自动化的持续发展。

参考文献

[1]周奉聚.浅析铁路供电系统工程中配电自动化应用分析[J].机电信息，2011（12）：21-22.

[2]庞建华.配电自动化在铁路供电系统中的应用探讨[J].科技与企业2016（10）：210.

收稿日期：2019-05-28

作者简介：杨树昌（1984—），男，汉族，甘肃白银人，本科，工程师，研究方向：电气工程。