浅谈高速铁路电力远动在实际中的故障处理分析

牛建华

摘要：目前，电力远动技术在高速铁路中得到广泛的应用，并在功能上得以增强，对确保运输安全供电及快速抢修起到积极的作用。本文以高速铁路电力远动系统为例，介绍其构成、功能及应用情况，并强合现场实际，对电力线路故障点判断提出建议

关键词：高速铁路;电力远动;故障判断

0引言

国内高速铁路（以下简称高铁）电力系统普编采用远动技术，以增强供电的可靠性。高速铁路电力远动系统能够为高铁的运行所需要的各种信息进行全程监控，这样就能够对高铁运行的情况进行综合的分析判断，更准确的与隐藏的风险进行查找，并采用有效的方法加以解决。

本文从郑徐高铁电力远动系统既有采集量和实现的功能出发，详细分析电力线路故障时数据的变化，提出如何从中提炼出所需要的数据，并给以正确的逻辑判断，从而给出故障区段乃至故障点的判断方法。

1高铁电力远动系统

1.1系统简介

高速铁路的电力远动采用10KV的电力远动系统，通过计算机、网络及通信技术实施全天候的实时监控和远程监控。监控的范围主要是高铁10KV配电所、高铁车站10/0.4站房变电所、维修工区及贯通电力线路箱变等设施的高、低电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数等遥测信息以及进出线高压开关位置、接地报警、熔断器报警、当地/远方位置等遥信信息。并通过故障报警信息与主站的SCADA系统相配合，对线路故障性质进行自动判断、切除等功能。电力远动系统结构见图1。

1.2系统应用

在高速铁路沿线的各远动被控端（电力箱变）设有一级、综合贯通高低压配电设备。

电力2箱变由以下部分组成：一级贯通高压环网柜、综合贯通高压环网柜、一级贯通变压器、综合贯通变压器、一级贯通低压配电柜、综合贯通低压配电柜、自动化柜、双电源切换柜。

RTU负责环网柜高压开关、熔断器的监控，主要功能包括：

1）“三遥”

遥信：进出线高压开关位置、接地报警、熔断器报警、当地/远方位置，以及电度脉冲信号等;

遥测：进出线三相电流、三相电压、零序电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、直流电源等;

遥控：进出线开关、电抗器开关。

2）故障检测功能：采集、記录相间短路故障、单相接地故障的故障数据，快速上报至主站，与主站配合完成线路自动化功能。

2 线路故障时的数据分析及故障判断

2.1 数据分析

目前，高铁10KV贯通电力线路相邻所间的供电一般采用接力式供电方式，如图2所示，由甲配电所供电到乙配电所，由乙配电所供电到丙配电所，依次类推。

通常情况下，配电所贯通线路采用的保护及自动装置有速断保护、过流保护及失压保护，一次自动重合闸和自动投入装置。由速断保护和过流保护完成对馈出线的保护工作。目前，高速铁路电力贯通线均采用电缆线路，整条线路参数稳定，在郑州铁路局《高速铁路电力管理细则》中明确要求，馈线一次自动重合闸、备自投投入功能撤除。

当线路中某点发生永久性短路，主送所过流或速断保护动作后，由于馈线保护没有投入自动重合闸，备自投功能，这时线路上到接地点的各开关都感受到一次过电流。

根据以上短路数据变化分析，在线路故障时，应当采集各开关站带有时标记录的高压电流值，或者采集各开关站带有时标过流告警的遥信信息。

2.2 故障判断举例说明

电力线路供电系统构成见图3所示

对于铁路电力线路发生永久性短路故障时，根所图3所示的假设接地地点，A所馈线保护装置进行速断保护或过流保护完成对贯通线路的停电，箱变1-4的各开关感受到过电流，这样可以根据箱变的电流趋势法或者根据箱变的过电流遥信报警就能对故障区段进行定位。

上述判断对远动装置的要求：

（1）以上各步操作可通过手动或自动方式完成，并且各步骤的操作都需要有提示并记录下来，监控系统对短路故障的区间隔离是基于后台群判方式，所以对于通讯的要求比较高。

（2）虽然电力箱变电力测量采集装置可以采集到精确密集的数据，但由于受到大数据量、传输等方面的限制，只能有部分数据远程传输至SCADA系统，导致SCADA系统存储的数据描绘的曲线与现场实际存在差异。而SCADA系统厂家通常的做法是：抽样数据上传，如每分钟实时传输一次，这样数据量缩减3000倍，再如目前很多综合自动化装置，遥测数据每5分钟实时传输一次，数据量减少15000倍。这就造成了在SCADA主站有时由于采集故障电流不及时，调取出来的故障电流曲线无法判断故障区段。

（3）各被控站按短路计算值设置合适的过流定值，并在达到过流条件后准确提供报警信息，遥信的分辨率为毫秒级。

3. 故障定点的几点思考

根据《高速铁路电力管理细则》中第二十四条规定：设备故障时，使用供电远动系统切除电力故障区段及设备，恢复非故障区段供电。而现阶段供电调度故障判断、隔离故障区段通常采用两种判断方法。一是利用电流趋势法，查看相关箱变内高压开关电流数据变化情况，初步判断故障点，再通过远动分故障点两侧开关，隔离故障区段，由甲、乙配电所分别试送电。二是利用电流趋势法无法判定或试送电不成功时，可采用优选法。先断中间开关，然后逐次试送电查找故障，直至隔离最小的故障区段（线路上两个相邻远动箱变间）。这两种隔离故障方法都是在利用供电调度的人为经验和专业素养，对故障线路进行一次或多次试送电，最终隔离故障区段。而现阶段由于时代发展和技术进步，这就为电力线路的故障测距提供了有利条件：

（1）主站可以根据被控站上传的过流报警信息，开发出相应的故障判断模块，自动判断故障区间，隔离故障区段。

（2）被控站对电流电压遥测数据量进行“阀值”管理，在某一时间段内，筛选关键数据（重点变化较大数据），统一“打包”上传，减少无用遥测数据的上传，减少SCADA主站数据库记录压力，以便更加快速准确的得到电流电压曲线。

3. 结语

目前，我国的高速铁路已经开始广泛应用电力远动系统，大大提高了高速铁路的稳定性、安全性，为铁路电力发展向着自动化、无人化趋势迈进打下了坚实的基础。在未来的发展中应不断探讨，加强交流，建设更加适合国内铁路实情的电力远动系统。

参考文献

[1] 铁总运[2015]49号 高速铁路电力管理规则

[2] TB 10008-2006 铁路电力设计规范

[3] 张松斌 高速铁路电力远动技术的应用和思考分析 [J]

[4] 青岛特锐德箱变说明书

[5] 成都交大光芒GM7-A 智能监控装置说明书