电气化铁路智能牵引变电所的应用浅析

陈浩

摘要：近年来，随着物联网及5G通信技术的快速发展，两者结合应用于高速铁路，加快推进了中国高铁向智能化方向发展的速度。牵引供电系统是高速铁路实现智能化运行的重要组成部分之一，而智能化牵引变电所又是牵引供电系统实现智能化运行的核心。我国目前智能化牵引变电所的应用仍处于起步阶段，当前运行的电气化铁路绝大部分以普通型的牵引变电所为主，设备不够智能，运行状态以人工判断检修为主，整个供电系统故障判断及故障后恢复仍然以人工为主。本文就电气化铁路智能牵引变电所的应用展开探讨。

关键词：电气化;牵引变电所;智能

引言

近年来，我国现代化铁路的发展速度持续提升，铁路对国民生活的影响程度随之增大，由此对铁路运营安全性和可靠性提出更高的要求。在铁路电气化建设过程中，可对智能变电所进行合理应用，通过智能牵引供电系统，能够提高列车的运行稳定性。

1牵引变电所智能防误操作系统原理

牵引变电所智能防误操作系统采用全新的多层次防误闭锁结构，引入多种嵌入式新技术，具备电气操作全过程防误闭锁功能，为电气化铁路牵引变电所提供了完善的系列化防误闭锁解决方案。防误系统从结构上分为站控层、间隔层和过程层，由防误主机、电脑钥匙、遥控闭锁装置和各类锁具组成。防误主机根据防误逻辑规则和模拟预演步骤生成实际操作程序，根据设备闭锁方式的不同采用以下三种方式进行解锁操作：第一，电脑钥匙解锁;第二，通过遥控闭锁控制单元等直接控制智能锁具解锁;第三，通过通信接口对监控系统执行解锁。运行人员按照防误主机及电脑钥匙的提示，依次对设备进行操作。对不符合程序的操作，设备拒绝解锁，操作无法进行，从而防止误操作的发生。通过跟踪现场设备的实际状态、接收电脑钥匙的回传信息，防误主机对当前操作进行确认后，进行下一步操作，直到操作任务结束。

2智能牵引变电所设计应遵循的原则

设计时应遵循以下原则：（1）智能牵引变电所无论是在接口定义、数据传输、通信协议，还是在软、硬件平台配置等方面均应遵循相关的国际标准、国家标准或行业标准，兼容不同厂家的现场设备，并能与其它相关系统进行互连互通和信息共享。（2）智能牵引变电所在硬件架构及系统功能上能够随着铁路电气化的发展而方便灵活地进行容量、功能扩展。（3）在软、硬件配置及产品性能方面，必须满足高可靠性、高安全性的要求。（4）设置的传感器应具有良好的电、磁屏蔽措施和环境适应能力，如可内置亦可外置的设备，应采用外置式。内置传感器宜采用无源型，使用寿命应不小于设备本体的使用寿命;外置传感器的安装应满足整洁美观、易维护、不降低高压设备外绝缘水平等要求。（5）保护测控装置应满足GB/T14285规定的继电保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求。

3电气化铁路智能牵引变电所的应用

3.1牵引供电广域保护测控系统

保护测控系统可以分为以下三个层次，即广域层、站域层和就地层。（1）广域层。该层以供电臂作为基本单元，引入高速广域通信网络，可实现供电臂选择性快速跳闸。当铁路牵引网出现故障后，广域层能够控制故障区段跳闸，由此大幅度缩小了停电区域，开关的动作次数也随之减少，供电可靠性得到显著提升。除此之外，广域层还具备如下功能：开关逻辑闭锁、供电臂自动愈合重组等等。（2）站域层。该层能够对牵引变电所的共享数据进行利用，借助GOOSE和SV通信，可以实现装置间的实时数据交互，由此不但使牵引变电所保护功能的冗余和优化问题得以解决，而且还能实现快速母线保护、快速后备保护以及断路器失灵保护等功能。随着保护的全面覆盖，大幅度提升了保护可靠性。除此之外，站域层还具备如下功能：间隔的開关逻辑闭锁、牵引变电所内供电重组等等。（3）就地层。该层能够完成既有综合自动化系统的所有功能，通过光缆实现一次设备与二次系统之间的连接，由此除了能实现一、二次设备的电气隔离之外，还能使二次系统的防雷问题得到有效解决。

3.2智能辅助监控系统

辅助监控系统是牵引供电系统中牵引变电所、分区所、AT所的重要支撑部分，其承担着为变电所安全、可靠运维保驾护航的重任，与生产系统（综自系统）同等重要。智能辅助监控系统能有效提高变电所运维的安全性、可靠性，其作用被实践充分肯定，已成为变电所不可或缺的重要组成部分。根据牵引供电维管系统的组织架构，辅助监控系统采用分层、分区的分布式架构。系统分布式安装在电气化铁路沿线各个变电所，完成所内的综合辅助监控功能，并通过铁路电力通信综合数据网与上级视频监控系统或其他管理系统通信，组成一个完整的多级联网系统。辅助监控系统包含视频监控及巡检、环境监控、安全防范、动力照明控制、火灾报警、门禁和在线监测7个子系统，经过对各子系统的集中整合、统一管理，实现对变电所视频、环境量、安全报警信息、火灾报警信息、在线监测数据等辅助信息进行统一采集、编码、存储、上传，由监控平台完成整个系统的全面监控、一体展示、统一管理和维护功能，并通过系统预置的规则进行各子系统间的自动化联动。

3.智能化牵引变电所的应用

智能化牵引变电所可以节约大量的人力及设备资源，减少设备维护工作量，同时提高牵引供电系统的运行可靠性，实现了供电系统的智能化运行。我国高速铁路将快速走向智能化发展道路，但是当前智能化牵引变电所需要从设计标准、建设标准及试验检测标准入手规范智能化牵引变电所的运用，制定相应的运维检修标准提高运行的可靠性，真正实现无人化值守运行，还需要大量的运营经验积累和成熟的技术支撑。

结语

智能牵引变电所的建设应满足自动化、信息化、无人值守和运营维护需求;配置的在线监测设备应寿命长、可靠性高;智能组件应结构简单、灵活可靠且具有良好的可扩展性;所内除保护测控系统外的各系统应可予以整合，实现信息共享和互动;保护测控系统配置宜分为站域级和就地级，站域级可对全所保护实现冗余配置。

参考文献

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