提高接觸網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)隔離開關(guān)監(jiān)控可靠性的探析

國(guó)能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司 張 鋒

隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，我國(guó)高鐵線路不斷增加，以此接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)越發(fā)的凸顯出重要價(jià)值。當(dāng)下工程項(xiàng)目也對(duì)接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)的監(jiān)控能力提出了更高的要求，需避免在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)誤動(dòng)、開關(guān)位置顯示錯(cuò)誤等方面問題。

1 接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)監(jiān)控面臨的問題

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)控制輸出

目前接觸網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)監(jiān)控基本上呈現(xiàn)兩種不同形式：一種是機(jī)構(gòu)箱電源輸入端安裝電動(dòng)閥未斷開關(guān)，在沒有開關(guān)操作時(shí)電動(dòng)微端處于斷開的狀態(tài)中，這樣就可保障機(jī)構(gòu)箱中主控制回路沒有通電，避免出現(xiàn)誤動(dòng)情況。但在控制回路中安裝這樣的開關(guān)，其隔離開關(guān)操作成功率間接受到增加的電動(dòng)微斷所影響，同時(shí)在電動(dòng)微斷出現(xiàn)損壞后就會(huì)直接影響到接觸網(wǎng)的隔離開關(guān)本體。因此在機(jī)構(gòu)箱與電動(dòng)微端都處于正常狀態(tài)中時(shí)才可實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)的運(yùn)動(dòng)操作。日常維護(hù)工作發(fā)現(xiàn)，微斷開關(guān)基本都是有電源波動(dòng)，以此導(dǎo)致對(duì)電源降壓位置造成一定的損壞或出現(xiàn)內(nèi)部齒輪卡滯、傳動(dòng)齒輪銹蝕等問題的出現(xiàn)。這樣的操作下大大降低了運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)的運(yùn)動(dòng)操作成功效率[1]。這樣的未斷開關(guān)可靠性較低，在當(dāng)下的設(shè)計(jì)中始終無法滿足高鐵線路中的一些惡劣應(yīng)用環(huán)境。

另一種類型是采用電纜直控方式，讓現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)僅保留電動(dòng)機(jī)構(gòu)并控制電源基于就近的原則，讓接觸網(wǎng)隔離開關(guān)控制站提供電源。在沒有進(jìn)行操作時(shí)控制電纜中不通電，僅在操作時(shí)網(wǎng)開關(guān)站才會(huì)接通控制回路帶能源，這樣就可避免出現(xiàn)開關(guān)誤動(dòng)問題。在接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)以及開關(guān)站的設(shè)計(jì)中，都是采用多芯電纜進(jìn)行連接，同時(shí)要求距離較短，因此就會(huì)日常使用中經(jīng)常出現(xiàn)電纜破損所引發(fā)的絕緣降低問題，同時(shí)出現(xiàn)一定的短路問題。在發(fā)生故障后無法很好的鎖定準(zhǔn)確位置。同時(shí)這種連續(xù)多芯控制電纜工藝方面有著較高要求，在進(jìn)行敷設(shè)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)一定的故障問題，一旦出現(xiàn)問題就會(huì)導(dǎo)致恢復(fù)時(shí)間消耗較長(zhǎng)。同時(shí)在對(duì)電纜進(jìn)行接線、校對(duì)以及線纜的測(cè)試時(shí)，也需消耗大量時(shí)間成本[2]。

在敷設(shè)直控電纜過程中，雖可有效控制拒動(dòng)問題，但在沿鐵路兩側(cè)進(jìn)行敷設(shè)電纜過程中會(huì)對(duì)低壓控制電纜造成不利影響。如，一旦在電纜某個(gè)位置出現(xiàn)絕緣降低問題，就會(huì)導(dǎo)致引發(fā)漏電、線纜損壞或接觸不良問題，讓高壓線纜的回路阻值不斷增大，這樣就會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)動(dòng)作的過程，其末端電壓比空載電壓較低，因此無法正常進(jìn)行運(yùn)行。這樣的開關(guān)拒動(dòng)問題直接影響到了運(yùn)動(dòng)操作的可靠性。

1.2 信號(hào)采集

使用RTU裝置時(shí)需采集機(jī)構(gòu)箱當(dāng)中的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將合位接點(diǎn)位置信息這2組信號(hào)當(dāng)做最終開關(guān)位置的判斷依據(jù)。而在當(dāng)下，2組節(jié)點(diǎn)都是同時(shí)由1組進(jìn)行導(dǎo)通的，一旦出現(xiàn)補(bǔ)丁態(tài)就無法確定開關(guān)的真實(shí)狀態(tài)，同時(shí)也導(dǎo)致無法對(duì)當(dāng)下的開關(guān)動(dòng)作是否到位進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，往往需要工作人員來到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查。

另外，在當(dāng)下采用的電纜質(zhì)控方式，使得在一些長(zhǎng)距離電壓信號(hào)的采集上，這種直流信號(hào)會(huì)在使用過程中各個(gè)開關(guān)站端的信號(hào)接收質(zhì)量較差。同時(shí)在電力機(jī)車經(jīng)過后，使得對(duì)外界會(huì)產(chǎn)生一定的電磁輻射，特別是在過分相時(shí)使電纜中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些干擾信號(hào)。這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致直流電壓出現(xiàn)變位的問題。而在利用交流信號(hào)之后也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)類似的問題。對(duì)這種問題的處理方法，需及時(shí)提升信號(hào)回路中的電流、最大程度降低外界的干擾因素，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致電路一部分元器件出現(xiàn)發(fā)熱問題。雖然可采用一個(gè)合理的電流信號(hào)，但在效果方面僅降低了干擾的相關(guān)影響[3]。

1.3 通信可靠性分析

在接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)通信過程中基本上都采用光纜進(jìn)行通信。這樣的通信方式有著傳輸距離遠(yuǎn)、延遲低等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)受外界電磁干擾的效果微乎其微。基本上都采用一收一發(fā)的光纖組成方式，在光纜或一些RTU內(nèi)光膜快出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)工作人員就需及時(shí)來到現(xiàn)場(chǎng)讓備用光纖接入其中，而在故障發(fā)生時(shí)會(huì)至少影響到一整天的運(yùn)動(dòng)監(jiān)控，這樣的情況對(duì)定下的高鐵運(yùn)輸造成極為不利的影響。

2 提升接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)監(jiān)控的可靠性措施

2.1 控制部分的優(yōu)化

在當(dāng)下較為分散的接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)而言，可采用光纖通信、RTU裝置現(xiàn)場(chǎng)控制，有效發(fā)揮出重要的價(jià)值。但在這樣的使用中也經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致線路出現(xiàn)一定的干擾，讓控制回路出現(xiàn)接收到一些能夠控制脈沖的效果，以此讓機(jī)構(gòu)箱當(dāng)中的控制回路繼續(xù)導(dǎo)通，另外也使電力機(jī)車在運(yùn)行過程中埋下十分嚴(yán)重的安全隱患。同時(shí)，在運(yùn)行過程的控制指令類軟件也會(huì)導(dǎo)致對(duì)開關(guān)的誤動(dòng)作造成影響，例如在一些錯(cuò)誤指令的出現(xiàn)后使得需對(duì)其開展全面優(yōu)化。

2.1.1 軟件優(yōu)化

首先需增加指令時(shí)間的校驗(yàn)。在接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)的RTU裝置上需安裝高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，以此在網(wǎng)開關(guān)站發(fā)出校時(shí)指令時(shí)可定時(shí)對(duì)當(dāng)下的時(shí)間誤差進(jìn)行修正。而遙控開關(guān)的操作時(shí)可以很好的發(fā)出帶有著遙控指令的RTU端數(shù)據(jù)。一旦在時(shí)間誤差方面超出5min時(shí)，就使得出現(xiàn)無效指令并將這些錯(cuò)誤代碼反饋到了調(diào)度端。這種RTU裝置的使用可有效提升高精度時(shí)間的校驗(yàn)程度，并避免出現(xiàn)過時(shí)的指令[4]。另外，也讓每次重要信號(hào)出現(xiàn)變位后、或一些十分重要的指令存入到裝置中，在日后的工作中可對(duì)后期的信息進(jìn)行準(zhǔn)確查詢，讓通信故障不會(huì)導(dǎo)致一些重要信息的丟失。

同時(shí)，還要增加接觸網(wǎng)運(yùn)動(dòng)的開關(guān)唯一識(shí)別碼。在遙控開關(guān)時(shí)不僅可基于各種開關(guān)站的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，同時(shí)還要增加一些唯一標(biāo)號(hào)，以此讓不同的運(yùn)動(dòng)隔離開關(guān)都具備這唯一的身份標(biāo)志。以此讓指令下發(fā)時(shí)讓RTU可接收到唯一的識(shí)別碼，與自身的記錄數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較分析，將一些錯(cuò)誤的代碼實(shí)現(xiàn)反饋，幫助調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行充分的核查，確保不同開關(guān)的唯一性，最大程度避免軟件在設(shè)置出現(xiàn)錯(cuò)誤后造成一定程度的誤動(dòng)。

2.1.2 控制回路的優(yōu)化

對(duì)機(jī)構(gòu)箱控制回路進(jìn)行的優(yōu)化處理工作，主要是可有效增加對(duì)電流部分的檢測(cè)，同時(shí)也是對(duì)當(dāng)下控制回路中的繼電器進(jìn)行自保系統(tǒng)的優(yōu)化與調(diào)整。在改進(jìn)后需RTU裝置轉(zhuǎn)件的控制，其導(dǎo)通的時(shí)間控制在5s以內(nèi)。在遇到異常情況下其接觸器發(fā)生吸合，以此斷開電源回路。

2.2 信息采集的優(yōu)化

對(duì)信號(hào)采集部門的優(yōu)化處理工作主要是對(duì)接觸網(wǎng)隔離開關(guān)分合位置進(jìn)行處理，同時(shí)由于線路側(cè)振動(dòng)效果較大，另外受到使用環(huán)境溫差、潮濕等因素影響，因此會(huì)讓二次線纜在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)接觸不良問題。另外在遇到外界強(qiáng)電磁干擾情況下，也會(huì)導(dǎo)致低壓二次回路中出現(xiàn)一定的錯(cuò)誤脈沖信號(hào)。

因此，在遙信回路中一般都采用光耦的方式進(jìn)行隔離外部信號(hào)的輸入。但由于在光耦導(dǎo)電時(shí)其電流基本都在7mA上下，因此電流較小，十分容易受到外界因素影響。為進(jìn)一步保障信號(hào)的可靠性，就需增加2個(gè)輔助判斷方式，讓編碼信號(hào)可對(duì)當(dāng)下的分合進(jìn)行接點(diǎn)的檢測(cè)，同時(shí)在電流采樣過程中對(duì)兩者的邏輯關(guān)系都成為一個(gè)全新的依據(jù)。而在電流采樣時(shí)，還要基于上述兩者進(jìn)行邏輯關(guān)系方面的驗(yàn)證。

在原本的基礎(chǔ)上，對(duì)電流檢測(cè)與編碼信號(hào)方面的建設(shè)創(chuàng)造出一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)信息依據(jù)，同時(shí)進(jìn)一步完善監(jiān)控系統(tǒng)的自我診斷功能，以直觀判斷出系統(tǒng)所存在的問題，并及時(shí)對(duì)當(dāng)下的故障問題進(jìn)行排除。相比較傳統(tǒng)單一性的信號(hào)檢測(cè)工作可提供出諸多的判斷依據(jù)。同時(shí)在出現(xiàn)不定態(tài)異常情況時(shí)，其控制器就可利用K3接觸器主動(dòng)切斷供電回路，同時(shí)也讓信息可及時(shí)上傳到調(diào)度主站當(dāng)中。

2.3 通信通道優(yōu)化

在當(dāng)下的管線通道構(gòu)建中，一般情況下都是利用一對(duì)單模光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)方面的接受，但往往其中一根光纖只要出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信無法得到有效的建立，同時(shí)沒有備用的冗余通道。

在主用光纖通道無法進(jìn)行通信時(shí)，該系統(tǒng)中可及時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換到備用光纖線路中，以此控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)傳統(tǒng)單通道的故障問題，并不會(huì)在這個(gè)系統(tǒng)中對(duì)運(yùn)動(dòng)監(jiān)控造成直接的影響，同時(shí)也為運(yùn)維人員爭(zhēng)取到更多故障處理時(shí)間。在啟動(dòng)備用通道后，使得網(wǎng)開關(guān)站可對(duì)原主用通道進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試分析，并可持續(xù)性的進(jìn)行錯(cuò)誤代碼率以及對(duì)一些丟包率的統(tǒng)計(jì)分析并形成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)告。這樣的處理方式下，是一種對(duì)當(dāng)下系統(tǒng)自我診斷功能的全面優(yōu)化，有效提升系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。在日后的運(yùn)行過程中，及時(shí)高效解決各種出現(xiàn)的問題，同時(shí)也能夠減小故障對(duì)系統(tǒng)所帶來的影響，避免出現(xiàn)故障擴(kuò)大的后果。另外，有關(guān)人員還需要加強(qiáng)可靠性分析，并在分析中得出準(zhǔn)確度較高的結(jié)論。

綜上，在當(dāng)下的系統(tǒng)構(gòu)建中，其控制系統(tǒng)中已增加了2個(gè)電流互感器，同時(shí)增加了檢測(cè)信號(hào)電路，并對(duì)其機(jī)構(gòu)箱控制回路同時(shí)增加一部分的輔助監(jiān)控功能，這樣就可在實(shí)際的運(yùn)行中最大程度上提升系統(tǒng)的整體可靠性及信號(hào)采集的準(zhǔn)確性。