鐵路電力自動化系統(tǒng)在鐵路建設(shè)中的應用分析

于洋

【摘 ?要】隨著國家經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，人們的交通出行、貨物往來愈加頻繁，國家對鐵路建設(shè)也愈發(fā)重視，近年來加大了對鐵路運輸發(fā)展的投入。相較于其他運輸方式，如公路運輸、航空或者航海，鐵路運輸更為經(jīng)濟，且擁有很好的可靠性，更加節(jié)約能源。鐵路電力自動化技術(shù)作為其中的一項核心技術(shù)，它在維持鐵路的高速運行及設(shè)備的能源供給方面具有不可替代的作用，也為我國的鐵路建設(shè)提供了新的發(fā)展思路。

【關(guān)鍵詞】電力;自動化;鐵路建設(shè);系統(tǒng)分析

引言

電力工程及其自動化技術(shù)是當前社會環(huán)境中較為先進且應用較為廣泛的技術(shù)類型之一，將其應用到鐵路施工中，不僅能夠有效提高鐵路施工的質(zhì)量和效率，而且還能夠讓建設(shè)完成的鐵路工程系統(tǒng)展現(xiàn)出更高的自動化、智能化特點，實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設(shè)。因此，為了能夠讓電力工程及其自動化技術(shù)在鐵路施工建設(shè)中切實發(fā)揮出應有的作用，還需要對相關(guān)的問題引起重視，積極采取針對性的施工優(yōu)化措施。

1電力自動化系統(tǒng)的應用

在供電系統(tǒng)的應用上需要對其進行嚴格的監(jiān)控。首先，通常采用計算機網(wǎng)絡技術(shù)，對變電所、接觸網(wǎng)回路、電力機車進行實時監(jiān)控，同時對系統(tǒng)進行遠程控制。例如：系統(tǒng)可以借助變電所內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備，檢測該變電所的輸入、輸出回路的功率因素、線電壓、電流等信息，通過通信系統(tǒng)上傳至監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)測，當出現(xiàn)異常情況時，監(jiān)控管理軟件自動分析故障原因，可以快速找到問題，再運用控制網(wǎng)絡進行遠程控制，調(diào)整參數(shù)或控制回路通斷，減少故障處置時間及成本。所以，在鐵路電力系統(tǒng)中運用自動化手段很重要。

隨著當前電力工程及其自動化技術(shù)的快速發(fā)展進步，其表現(xiàn)出較強的綜合性、適用性、先進性等特點，對鐵路工程施工建設(shè)中也取得較為廣泛的應用。如：在當前鐵路系統(tǒng)中應用電力工程及其自動化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)化的運行管理，讓火車運行的效率和安全性都得到較大程度地提升。與此同時，在對該項技術(shù)應用過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對鐵路牽引供電的自動化管控，對其供電調(diào)節(jié)、故障診斷等有著較為積極的作用，切實保證鐵路供電系統(tǒng)的安全可靠性，保證鐵路系統(tǒng)得以正常地運轉(zhuǎn)。根據(jù)其表現(xiàn)出來的優(yōu)勢，當前鐵路管理部門和施工部門需要對電力工程及其自動化技術(shù)的應用引起重視，在實際施工建設(shè)中結(jié)合后期應用需求，對該項技術(shù)的應用不斷進行優(yōu)化和改進，從而讓鐵路系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定、高效。

2鐵路電力供電系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.1饋線技術(shù)

饋線自動化是現(xiàn)階段鐵路電力工程中常用的自動化技術(shù)手段，基于技術(shù)特點分析，饋線模式可分為幾種類型，即集中式、分布式以及綜合式等幾種控制模式。第一，集中控制模式。該饋線模式下，主站以及通信系統(tǒng)和相關(guān)終端設(shè)施均已建成，而且可以保持安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。其中，主站利用通信系統(tǒng)收集終端設(shè)施信息，并且經(jīng)網(wǎng)絡拓撲進行綜合分析，精確定位故障位置。故障定位以后下達指令，采用遠程遙控等方法利用開關(guān)隔離故障區(qū)域，從而確保無故障區(qū)能夠正常通電。第二，綜合控制模式。該種饋線模式下，其基本原理與集中控制模式一致，雖然對故障問題能夠有效地進行處理，但是實踐中其效率相對較低，而且適用性差。第三，分布控制模式。實踐中可以看到，該種饋線模式下短時間內(nèi)可以快速區(qū)分故障與非故障范圍，將主站與終端任務相互分離開來，以此來有效提高故障問題的處理水平。

2.2以太網(wǎng)方式

以太網(wǎng)作為鐵路電力自動化系統(tǒng)組網(wǎng)方式之一，在信息網(wǎng)絡領(lǐng)域有著廣泛的應用。目前，正以高速的速度發(fā)展著，準備遍布數(shù)據(jù)通信的任何一個地方借助于工業(yè)交換機和通信系統(tǒng)中的通道形成了一個組網(wǎng)，這個組網(wǎng)可以讓信號數(shù)據(jù)在各個設(shè)備之間進行傳輸。這種以太網(wǎng)方式主要有以下幾個特點。

（1）寬帶大，傳輸速度快，因為有了以太網(wǎng)構(gòu)架的幫助，所以組網(wǎng)中的傳送帶寬是和以太網(wǎng)一樣的。所以帶寬大，傳輸速度也快。（2）可靠性高。在鐵路電力自動化系統(tǒng)組網(wǎng)中，使用工業(yè)以太網(wǎng)，就可以有效地組成一個環(huán)形冗余的網(wǎng)絡。這樣操作起來就會更方便，可以快速地解決問題，系統(tǒng)的恢復時間也比較短，有著較高的可靠性。（3）擴展性能好。在其他的系統(tǒng)組網(wǎng)中，只能用于信號數(shù)據(jù)的傳輸。而在以太網(wǎng)方式中，還可以用于視頻和語音的傳輸。語音、視頻等可以借助于編碼器轉(zhuǎn)換的幫助，變成相關(guān)的信息數(shù)據(jù)被接入網(wǎng)絡中。從而可以突破以前的傳統(tǒng)，形成一個“視頻、語音、數(shù)據(jù)”的三者合一。

2.3構(gòu)建完善網(wǎng)絡監(jiān)管系統(tǒng)

將電力工程及其自動化技術(shù)應用到鐵路施工中，對各個施工環(huán)節(jié)都有著更高的質(zhì)量要求，單純地依靠傳統(tǒng)的監(jiān)管方式，對整體應用質(zhì)量無法達到有效地管控，因此在此基礎(chǔ)上構(gòu)建網(wǎng)絡監(jiān)管系統(tǒng)具有較高的必要性。在具體的構(gòu)建和完善中，首先需要優(yōu)化和調(diào)整資源結(jié)構(gòu)，保證電力工程及其自動化技術(shù)在應用到鐵路施工中后能夠與實際需要相吻合，以確保其在實際施工中的應用價值;其次在電力自動化施工現(xiàn)場建立完善的網(wǎng)絡監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程化監(jiān)控，并且保證施工建設(shè)中不同建設(shè)區(qū)域所使用的系統(tǒng)具有統(tǒng)一性，有助于實現(xiàn)不同監(jiān)管系統(tǒng)之間的系統(tǒng)化關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)對整個鐵路施工過程的統(tǒng)一化監(jiān)管。實質(zhì)上，在施工建設(shè)過程中建立起鐵路系統(tǒng)內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，既能夠?qū)κ┕さ膶嶋H情況進行監(jiān)管，又能夠給后期運維管理帶來幫助，對現(xiàn)代鐵路建設(shè)的整體質(zhì)量提升有較大的幫助。

2.4加強對數(shù)據(jù)信息的應用

在當前大數(shù)據(jù)時代背景下，鐵路工程施工建設(shè)也需要重視對大數(shù)據(jù)信息的應用。首先，在施工建設(shè)的初期，需要結(jié)合實際現(xiàn)狀來建設(shè)相應的數(shù)據(jù)對接系統(tǒng)，提升信息共享、傳輸、接收等的時效性，通過規(guī)范化、系統(tǒng)化的電力工程施工建設(shè)，確保鐵路電力工程數(shù)據(jù)能夠進行安全的傳遞。其次，由于當前施工建設(shè)中信息數(shù)據(jù)的傳輸會受到通道速率的影響，影響到信息數(shù)據(jù)整體運用的有效性，尤其是一些重要的信息數(shù)據(jù)可能會因此被耽誤。因此，在實際的應用中可以采用變化數(shù)據(jù)優(yōu)先傳送的模式，以此來確保重要信息獲取的及時性。在這種運行模式之下，系統(tǒng)會將變化數(shù)值較大的數(shù)據(jù)信息優(yōu)先傳送到主站，然后對相應的信息進行動態(tài)監(jiān)測和分析，觀察其周期性變化趨勢，然后對系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性做出評價。

2.5數(shù)字通道方式

數(shù)字通道方式主要是借助于通信傳輸接入系統(tǒng)提供的數(shù)字接口的方式，來完成電力自動化系統(tǒng)的組網(wǎng)工作。而其中的數(shù)字接口主要是采用RS-232/V.24等型號的。數(shù)學通道的組網(wǎng)方式和音頻專線中的星型組網(wǎng)方式比較相像，不過數(shù)字通道的組網(wǎng)方式還需要有一個多路串口機。但也正是多路串口機的存在，導致了一些弊端的產(chǎn)生。當接口選用串口的形式時，那么通信之間的距離就會被縮短。而在直連的情況下，規(guī)定通信設(shè)備和電力設(shè)備兩端的間距是不允許超過16m。如果超過了這個規(guī)定的間距，就需要用MODEM來使得傳輸距離變長。然而接口的傳輸速率是有限的，不能超過64kibt/s。在這樣的情況下，鐵路電力化系統(tǒng)沒有再將這些組網(wǎng)方式納入使用范圍內(nèi)了。即使一些地區(qū)在以前采用了這種組網(wǎng)方式，也會在這幾年里進行慢慢的改造和升級。

結(jié)束語

鐵路交通是我國實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的重要環(huán)節(jié)，自動化技術(shù)的應用對鐵路建設(shè)至關(guān)重要，它需要我們進行更深入的研究，從而使電力供電系統(tǒng)性能更加完善、更加可靠，為鐵路實現(xiàn)跨越式發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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（作者單位：中鐵建電氣化局第三工程有限公司）