淺談高速鐵路電力遠動在實際中的故障處理分析

牛建華

摘要：目前，電力遠動技術(shù)在高速鐵路中得到廣泛的應用，并在功能上得以增強，對確保運輸安全供電及快速搶修起到積極的作用。本文以高速鐵路電力遠動系統(tǒng)為例，介紹其構(gòu)成、功能及應用情況，并強合現(xiàn)場實際，對電力線路故障點判斷提出建議

關(guān)鍵詞：高速鐵路;電力遠動;故障判斷

0引言

國內(nèi)高速鐵路（以下簡稱高鐵）電力系統(tǒng)普編采用遠動技術(shù)，以增強供電的可靠性。高速鐵路電力遠動系統(tǒng)能夠為高鐵的運行所需要的各種信息進行全程監(jiān)控，這樣就能夠?qū)Ω哞F運行的情況進行綜合的分析判斷，更準確的與隱藏的風險進行查找，并采用有效的方法加以解決。

本文從鄭徐高鐵電力遠動系統(tǒng)既有采集量和實現(xiàn)的功能出發(fā)，詳細分析電力線路故障時數(shù)據(jù)的變化，提出如何從中提煉出所需要的數(shù)據(jù)，并給以正確的邏輯判斷，從而給出故障區(qū)段乃至故障點的判斷方法。

1高鐵電力遠動系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)簡介

高速鐵路的電力遠動采用10KV的電力遠動系統(tǒng)，通過計算機、網(wǎng)絡及通信技術(shù)實施全天候的實時監(jiān)控和遠程監(jiān)控。監(jiān)控的范圍主要是高鐵10KV配電所、高鐵車站10/0.4站房變電所、維修工區(qū)及貫通電力線路箱變等設(shè)施的高、低電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數(shù)等遙測信息以及進出線高壓開關(guān)位置、接地報警、熔斷器報警、當?shù)?遠方位置等遙信信息。并通過故障報警信息與主站的SCADA系統(tǒng)相配合，對線路故障性質(zhì)進行自動判斷、切除等功能。電力遠動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

1.2系統(tǒng)應用

在高速鐵路沿線的各遠動被控端（電力箱變）設(shè)有一級、綜合貫通高低壓配電設(shè)備。

電力2箱變由以下部分組成：一級貫通高壓環(huán)網(wǎng)柜、綜合貫通高壓環(huán)網(wǎng)柜、一級貫通變壓器、綜合貫通變壓器、一級貫通低壓配電柜、綜合貫通低壓配電柜、自動化柜、雙電源切換柜。

RTU負責環(huán)網(wǎng)柜高壓開關(guān)、熔斷器的監(jiān)控，主要功能包括：

1）“三遙”

遙信：進出線高壓開關(guān)位置、接地報警、熔斷器報警、當?shù)?遠方位置，以及電度脈沖信號等;

遙測：進出線三相電流、三相電壓、零序電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、直流電源等;

遙控：進出線開關(guān)、電抗器開關(guān)。

2）故障檢測功能：采集、記錄相間短路故障、單相接地故障的故障數(shù)據(jù)，快速上報至主站，與主站配合完成線路自動化功能。

2 線路故障時的數(shù)據(jù)分析及故障判斷

2.1 數(shù)據(jù)分析

目前，高鐵10KV貫通電力線路相鄰所間的供電一般采用接力式供電方式，如圖2所示，由甲配電所供電到乙配電所，由乙配電所供電到丙配電所，依次類推。

通常情況下，配電所貫通線路采用的保護及自動裝置有速斷保護、過流保護及失壓保護，一次自動重合閘和自動投入裝置。由速斷保護和過流保護完成對饋出線的保護工作。目前，高速鐵路電力貫通線均采用電纜線路，整條線路參數(shù)穩(wěn)定，在鄭州鐵路局《高速鐵路電力管理細則》中明確要求，饋線一次自動重合閘、備自投投入功能撤除。

當線路中某點發(fā)生永久性短路，主送所過流或速斷保護動作后，由于饋線保護沒有投入自動重合閘，備自投功能，這時線路上到接地點的各開關(guān)都感受到一次過電流。

根據(jù)以上短路數(shù)據(jù)變化分析，在線路故障時，應當采集各開關(guān)站帶有時標記錄的高壓電流值，或者采集各開關(guān)站帶有時標過流告警的遙信信息。

2.2 故障判斷舉例說明

電力線路供電系統(tǒng)構(gòu)成見圖3所示

對于鐵路電力線路發(fā)生永久性短路故障時，根所圖3所示的假設(shè)接地地點，A所饋線保護裝置進行速斷保護或過流保護完成對貫通線路的停電，箱變1-4的各開關(guān)感受到過電流，這樣可以根據(jù)箱變的電流趨勢法或者根據(jù)箱變的過電流遙信報警就能對故障區(qū)段進行定位。

上述判斷對遠動裝置的要求：

（1）以上各步操作可通過手動或自動方式完成，并且各步驟的操作都需要有提示并記錄下來，監(jiān)控系統(tǒng)對短路故障的區(qū)間隔離是基于后臺群判方式，所以對于通訊的要求比較高。

（2）雖然電力箱變電力測量采集裝置可以采集到精確密集的數(shù)據(jù)，但由于受到大數(shù)據(jù)量、傳輸?shù)确矫娴南拗?，只能有部分?shù)據(jù)遠程傳輸至SCADA系統(tǒng)，導致SCADA系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)描繪的曲線與現(xiàn)場實際存在差異。而SCADA系統(tǒng)廠家通常的做法是：抽樣數(shù)據(jù)上傳，如每分鐘實時傳輸一次，這樣數(shù)據(jù)量縮減3000倍，再如目前很多綜合自動化裝置，遙測數(shù)據(jù)每5分鐘實時傳輸一次，數(shù)據(jù)量減少15000倍。這就造成了在SCADA主站有時由于采集故障電流不及時，調(diào)取出來的故障電流曲線無法判斷故障區(qū)段。

（3）各被控站按短路計算值設(shè)置合適的過流定值，并在達到過流條件后準確提供報警信息，遙信的分辨率為毫秒級。

3. 故障定點的幾點思考

根據(jù)《高速鐵路電力管理細則》中第二十四條規(guī)定：設(shè)備故障時，使用供電遠動系統(tǒng)切除電力故障區(qū)段及設(shè)備，恢復非故障區(qū)段供電。而現(xiàn)階段供電調(diào)度故障判斷、隔離故障區(qū)段通常采用兩種判斷方法。一是利用電流趨勢法，查看相關(guān)箱變內(nèi)高壓開關(guān)電流數(shù)據(jù)變化情況，初步判斷故障點，再通過遠動分故障點兩側(cè)開關(guān)，隔離故障區(qū)段，由甲、乙配電所分別試送電。二是利用電流趨勢法無法判定或試送電不成功時，可采用優(yōu)選法。先斷中間開關(guān)，然后逐次試送電查找故障，直至隔離最小的故障區(qū)段（線路上兩個相鄰遠動箱變間）。這兩種隔離故障方法都是在利用供電調(diào)度的人為經(jīng)驗和專業(yè)素養(yǎng)，對故障線路進行一次或多次試送電，最終隔離故障區(qū)段。而現(xiàn)階段由于時代發(fā)展和技術(shù)進步，這就為電力線路的故障測距提供了有利條件：

（1）主站可以根據(jù)被控站上傳的過流報警信息，開發(fā)出相應的故障判斷模塊，自動判斷故障區(qū)間，隔離故障區(qū)段。

（2）被控站對電流電壓遙測數(shù)據(jù)量進行“閥值”管理，在某一時間段內(nèi)，篩選關(guān)鍵數(shù)據(jù)（重點變化較大數(shù)據(jù)），統(tǒng)一“打包”上傳，減少無用遙測數(shù)據(jù)的上傳，減少SCADA主站數(shù)據(jù)庫記錄壓力，以便更加快速準確的得到電流電壓曲線。

3. 結(jié)語

目前，我國的高速鐵路已經(jīng)開始廣泛應用電力遠動系統(tǒng)，大大提高了高速鐵路的穩(wěn)定性、安全性，為鐵路電力發(fā)展向著自動化、無人化趨勢邁進打下了堅實的基礎(chǔ)。在未來的發(fā)展中應不斷探討，加強交流，建設(shè)更加適合國內(nèi)鐵路實情的電力遠動系統(tǒng)。

參考文獻

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