高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)研究

李　焱

(中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局，北京　100844)

The research about the control mode of the remote control system of the OCS electric isolating switch in the high speed railway

LI Yan

高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)研究

李焱

(中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局，北京100844)

The research about the control mode of the remote control system of the OCS electric isolating switch in the high speed railway

LI Yan

摘要對(duì)高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)采用的控制方式及實(shí)際運(yùn)行中開關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)、無(wú)顯示的原因進(jìn)行深入分析，針對(duì)接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)控制的薄弱環(huán)節(jié)，提出遠(yuǎn)動(dòng)控制的改進(jìn)措施，提高其可靠性。

關(guān)鍵詞高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)控制

隨著高速鐵路的快速發(fā)展，供電遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)逐步成熟，可靠性明顯提高，但接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)依然不穩(wěn)定，特別是供電運(yùn)行中曾經(jīng)出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)、誤顯示等現(xiàn)象，成為供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。

1接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)現(xiàn)狀

目前高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)控制主要是光纖控制形式(如圖1所示)。

圖1　通通過(guò)光纜傳輸控制信號(hào)操作隔離開關(guān)

光纖控制形式主要借鑒數(shù)字化變電所理念發(fā)展而來(lái)，主要特點(diǎn)是：(1)減少了穿越戶內(nèi)戶外控制電纜的數(shù)量，從而降低了外部原因如雷電、電磁等對(duì)所內(nèi)設(shè)備的危害；(2)控制信號(hào)采用光纜傳輸，減少了干擾。

該控制形式同時(shí)也帶來(lái)了新問(wèn)題，主要體現(xiàn)在：

①RTU等電子元件置于戶外控制箱內(nèi)，運(yùn)行環(huán)境差，元器件損壞率增高。

②控制回路、邏輯判斷等變得復(fù)雜，環(huán)節(jié)增多，導(dǎo)致信號(hào)誤顯示等不確定因素增多。

③RTU、操作機(jī)構(gòu)控制板等工作電源與操作電源同路，在電源電壓不穩(wěn)定時(shí)，造成各個(gè)環(huán)節(jié)不穩(wěn)定因素增多。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自高鐵開通以來(lái)，共出現(xiàn)誤動(dòng)10多次、拒動(dòng)30余次、開關(guān)位置誤顯示100余次，雖經(jīng)過(guò)多次專項(xiàng)整治，但治標(biāo)不治本，問(wèn)題和隱患依然存在，沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

2原因分析

2.1　接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)原因

如圖2所示，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)原因有以下幾點(diǎn)。

圖2　接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)原因

(1)RTU與操作機(jī)構(gòu)信號(hào)連線受到干擾，從而誤觸發(fā)操作機(jī)構(gòu)自保持回路，導(dǎo)致開關(guān)誤動(dòng)作。

運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，干擾信號(hào)確實(shí)存在，尤其在接觸網(wǎng)故障時(shí)，干擾信號(hào)最強(qiáng)烈。如：海南東環(huán)線發(fā)生接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)后，接觸網(wǎng)工區(qū)會(huì)同相關(guān)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，停掉外部220 V電源后，依然在此連接線處測(cè)量到40～90 V電壓。

值得注意的是，隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)與RTU連線還存在另一隱患，如果220 V電源火、地線接反，RTU出口繼電器可能斷的是零線，隱患更大。在惡劣天氣下，如果連線絕緣降低或瞬間接地，將直接導(dǎo)致誤發(fā)操作命令。

運(yùn)行中，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)加熱回路經(jīng)常報(bào)非正常工作；京滬高鐵德州、徐州、鄭州等多個(gè)處所，當(dāng)接觸網(wǎng)故障時(shí)，隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)空氣開關(guān)發(fā)生跳閘。這從另一個(gè)側(cè)面印證了確實(shí)有感應(yīng)電壓(電流)存在，只不過(guò)是干擾了不同的回路。

(2)操作機(jī)構(gòu)出口控制繼電器故障，當(dāng)調(diào)度臺(tái)發(fā)出命令后不能執(zhí)行操作，但操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部保持了這個(gè)操作命令。在隨后運(yùn)行中，出口繼電器可能恢復(fù)，操作命令隨即作用導(dǎo)致開關(guān)動(dòng)作。

(3)RTU的IP地址沖突，導(dǎo)致操作開關(guān)時(shí)另一個(gè)開關(guān)誤動(dòng)。此現(xiàn)象多發(fā)生于新更換RTU后，因更換人員不精心所致。

(4)接觸網(wǎng)隔離開關(guān)控制屏操作按鈕、PLC誤發(fā)命令。此類故障發(fā)生在京廣高鐵武廣段，共發(fā)生過(guò)3次，經(jīng)過(guò)延時(shí)處理已得到解決。

2.2　接觸網(wǎng)隔離開關(guān)拒動(dòng)原因

(1)隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)空氣開關(guān)跳閘(如圖3)。

A1、A2、B1、B2四個(gè)開關(guān)中任一開關(guān)跳閘，都會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)隔離開關(guān)拒動(dòng)。運(yùn)行中跳閘最多的是B1開關(guān)，此現(xiàn)象多發(fā)生于接觸網(wǎng)故障時(shí)段。

圖3　接觸網(wǎng)隔離開關(guān)拒動(dòng)原因分析

(2)電子元器件損壞。

(3)傳輸通道中斷。

2.3　接觸網(wǎng)隔離開關(guān)位置信號(hào)誤顯示原因

(1)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，牽引變電所綜自交換機(jī)在主備通道切換時(shí)易誤發(fā)遙信信號(hào)，造成調(diào)度臺(tái)誤顯示。

(2)RTU或操作機(jī)構(gòu)線路板受干擾誤顯示。

(3)控制電路元器件損壞。

誤顯示會(huì)造成調(diào)度人員不知所措，如：鄭西高鐵運(yùn)行中接觸網(wǎng)分相處隔離開關(guān)顯示合閘，調(diào)度人員馬上進(jìn)行分閘操作，但顯示操作超時(shí)不能分閘，6 min后，開關(guān)又自動(dòng)分閘，至今不知是開關(guān)真的動(dòng)作還是誤顯示。

3解決措施

解決接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)、誤顯示問(wèn)題的基本指導(dǎo)思想，一是消除干擾，二是強(qiáng)化控制，即使干擾存在也不會(huì)誤動(dòng)。消除干擾除標(biāo)準(zhǔn)施工及認(rèn)真做好接地外，目前尚無(wú)其他好辦法，因此，應(yīng)主要側(cè)重于強(qiáng)化控制。

3.1　防止接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)

在現(xiàn)有高鐵接觸網(wǎng)隔離開關(guān)的控制方式下，防止誤動(dòng)的措施主要有3個(gè)：一是借鑒直接電纜控制方式的優(yōu)點(diǎn)，不操作的情況下斷開操作電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制回路的雙重控制；二是控制命令雙端口輸出；三是操作電機(jī)回路自保持功能的延時(shí)釋放。

操作機(jī)構(gòu)箱控制電機(jī)回路空氣開關(guān)B1增加遠(yuǎn)程操作機(jī)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)調(diào)度的遠(yuǎn)程操作，不操作時(shí)斷開此開關(guān)。取消A2、B2開關(guān)(見圖4)。

該開關(guān)與控制命令出口接觸器串聯(lián)，起到了電機(jī)回路的雙重控制作用，大大降低了干擾信號(hào)導(dǎo)致誤動(dòng)的概率。

圖4　防止接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)拒動(dòng)措施

將RTU出口繼電器改為雙節(jié)點(diǎn)，同時(shí)斷開220 V控制命令的火、地線，雙端口輸出比單端口輸出降低了干擾帶來(lái)的誤動(dòng)概率。

將操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)自保持繼電器的自保持功能定時(shí)釋放，避免在操作時(shí)不動(dòng)，而沒(méi)有操作時(shí)誤動(dòng)。

3.2　防止接觸網(wǎng)隔離開關(guān)拒動(dòng)措施

如圖4所示，在B1開關(guān)增加操作機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)動(dòng)，不僅消除誤動(dòng)，且達(dá)到一舉兩得的作用，取消了A2、B2開關(guān)，B1開關(guān)正常處于分閘狀態(tài)，不再引起跳閘。

所有低壓空氣開關(guān)應(yīng)配置輔助接點(diǎn)，位置信號(hào)傳調(diào)度臺(tái)。

3.3　防止開關(guān)位置誤顯示措施

(1)接觸網(wǎng)隔離開關(guān)監(jiān)控屏與SCADA直接相連，不再經(jīng)過(guò)綜自交換機(jī)。

(2)RTU、操作機(jī)構(gòu)控制模塊自檢報(bào)警，當(dāng)模塊不能正常工作時(shí)，向調(diào)度臺(tái)報(bào)警，此時(shí)，所有開關(guān)動(dòng)作遙信信息將被忽略。

(3)當(dāng)B1開關(guān)處于分閘狀態(tài)時(shí)，操作電源不被接通，此過(guò)程中出現(xiàn)的接觸網(wǎng)隔離開關(guān)動(dòng)作信號(hào)一般可以判斷為誤信息而忽略。同時(shí)，增強(qiáng)調(diào)度人員判斷接觸網(wǎng)隔離開關(guān)是誤動(dòng)還是誤顯示的辦法。

4結(jié)束語(yǔ)

(1)對(duì)光纖控制方式下接觸網(wǎng)隔離開關(guān)的誤動(dòng)、拒動(dòng)、無(wú)顯示的原因進(jìn)行分析，提出改進(jìn)措施，供設(shè)計(jì)者借鑒。

(2)接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)存在的問(wèn)題同時(shí)說(shuō)明，光纖控制、電纜直接控制兩種形式各有利弊，應(yīng)相互借鑒，取長(zhǎng)補(bǔ)短，逐步完善。接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)需要系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而不能完全依靠不同廠家產(chǎn)品的簡(jiǎn)單搭接。

參考文獻(xiàn)

[1]李金龍，王黎，高曉蓉，等.接觸網(wǎng)隔離開關(guān)集中聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)的研制[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(6)：111-114

[2]彭朝勇，高曉蓉.接觸網(wǎng)隔離開關(guān)集中監(jiān)控系統(tǒng)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004(11)：102-104

[3]蔡文泉.一種實(shí)用的接觸網(wǎng)隔離開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國(guó)科技信息，2010(1)：102-104

[4]尹磊.接觸網(wǎng)隔離開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)方案研究[J].建筑電氣，2010(8)：41-44

[5]趙培帥.GPRS控制電動(dòng)隔離開關(guān)技術(shù)[J].電氣開關(guān)，2011(1)：7-8

[6]陳曉紅.接觸網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)隔離開關(guān)存在問(wèn)題的分析與建議[J].電氣化鐵道，2010(4)：4-6

中圖分類號(hào)：U224.9+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7479(2015)02-0109-02

作者簡(jiǎn)介：李焱(1961—)，男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師。

收稿日期：2015-01-16