配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

國能黃大鐵路有限責(zé)任公司 趙 麒

眾所周知，在我國交通經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，鐵路運(yùn)輸是其重要組成部分，并且也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動力，因此，在對其進(jìn)行建設(shè)時，相關(guān)工作人員要對其進(jìn)行重視。配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，其中鐵路的供電系統(tǒng)只要包括兩個部分，一個是指提供鐵路行車電源的牽引供電系統(tǒng)，另一個是指承擔(dān)牽引供電以外所有鐵路負(fù)荷的供電系統(tǒng)。鐵路供電系統(tǒng)的主要任務(wù)就是能夠保證鐵路的生活、生產(chǎn)、供水、車站及電源系統(tǒng)提供相應(yīng)的電力服務(wù)[1]，除此之外，鐵路供電的可靠性也會對鐵路的正常運(yùn)行有很重要的作用。配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅能夠有效期促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)可靠性的提高，而且也能夠有效促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)穩(wěn)定性得到提高，進(jìn)而使得鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)能夠正常平穩(wěn)運(yùn)行。

1 配電自動化技術(shù)和鐵路電氣工程概述

1.1 配電自動化技術(shù)簡介

配電自動化技術(shù)是一種新興的科學(xué)技術(shù)，并且也是多種科學(xué)技術(shù)融合的產(chǎn)物，因此配電自動化技術(shù)是一種綜合性的科學(xué)技術(shù)。其中配電自動化技術(shù)主要包括電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、自動控制技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)等[2]。當(dāng)今社會，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，配電自動化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，并且對其的應(yīng)用也產(chǎn)生了良好的效果，從而促進(jìn)了各行各業(yè)的發(fā)展。

1.2 鐵路電氣工程簡介

在配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用而言，相關(guān)工作人員要對鐵路電氣工程進(jìn)行充分了解，只有這樣才能更好地促進(jìn)鐵路電氣工程的。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣工程技術(shù)。在現(xiàn)階段，電氣工程在鐵路的建設(shè)過程中，起著很重要的作用。由于鐵路電氣工程所涉及的內(nèi)容較多，并且在具體的工作中，具有一定的復(fù)雜性，面對這一現(xiàn)象，相關(guān)工作人員要對其進(jìn)行重視，否則就可能會對鐵路建設(shè)的質(zhì)量造成影響。

2 鐵路供電系統(tǒng)的特點(diǎn)

在具體的發(fā)展過程中，相關(guān)工作人員要對鐵路供電系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行充分了解，只有這樣才能更好地促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)的發(fā)展。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的鐵路建設(shè)系統(tǒng)在不斷完善，并且智能化的設(shè)備也在不斷增多，這在一定程度上會促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)的發(fā)展。從供電結(jié)構(gòu)來看，鐵路供電系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力供應(yīng)模式具有一定的差異性。這主要是因?yàn)殍F路供電系統(tǒng)的特殊性，因此導(dǎo)致其在功能和系統(tǒng)構(gòu)成上和其他供電系統(tǒng)存在一定的區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 鐵路供電系統(tǒng)的接線清晰

在對鐵路供電系統(tǒng)進(jìn)行接線時，其接線思路是很清晰的，就像鐵路的軌跡一樣，各個變電系統(tǒng)的位置大都在鐵路沿線，并且各個變電系統(tǒng)之間都存在一定的聯(lián)系。在具體的工作中，鐵路供電系統(tǒng)較為常見的接線方式有兩種，一種是貫通形式的線型，一種是自閉形式的線型[3]。在具體的運(yùn)行過程中，這兩種線路通常是一起運(yùn)行的。因此供電系統(tǒng)需要把每個變電系統(tǒng)進(jìn)行連接，從而保證鐵路各項(xiàng)設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.2 電力供應(yīng)的可靠性

在鐵路發(fā)展的過程中，鐵路供電系統(tǒng)的可靠性很重要。從理論的角度來對其進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)鐵路供電系統(tǒng)負(fù)荷的斷電時間應(yīng)該控制在145ms以內(nèi)，如果超過了這個數(shù)值，那么就可能會對整個電路造成影響，進(jìn)而對鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響[4]。從電力供應(yīng)的等級來看，鐵路供應(yīng)系統(tǒng)現(xiàn)代荷載電壓屬于低級，因此，在對其進(jìn)行接線時沒有太大難度。在鐵路供電系統(tǒng)發(fā)展的過程中，供電系統(tǒng)是其平穩(wěn)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。如果出現(xiàn)了不良現(xiàn)象，那么就可能會導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，進(jìn)而給整個鐵路的運(yùn)行造成影響。在通常情況下，電力系統(tǒng)在投入使用的過程中，技術(shù)人員需要嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)的供應(yīng)模式來進(jìn)行工作。但在具體的工作中，該工作的電源需要采用雙電源供應(yīng)。而雙電源則是指主驅(qū)動電源和備用電源。在電控原件的支持下，如果主驅(qū)動電源出現(xiàn)不能工作的現(xiàn)象，那么就需要發(fā)揮備用電源的作用，從而保證整體工作的正常運(yùn)行。該類技術(shù)在正常的運(yùn)行過程中，因?yàn)樽冸娤到y(tǒng)本身的自閉線路或貫通線路，存在一定的自保功能，在信號反饋傳輸時可能會受到原件之間的耦合性影響，進(jìn)而導(dǎo)致原件的執(zhí)行存在一定的延時性，這在一定程度上會對線路造成一定影響。但如果使用配電自動化技術(shù)，那么就能夠很好地解決這一問題，進(jìn)而使得線路傳輸過程中存在的故障問題進(jìn)行精準(zhǔn)定位，工作人員能夠快速解決這一問題。除此之外，配電自動化技術(shù)也能夠提高系統(tǒng)內(nèi)自閉線路及貫通線路的工作質(zhì)量，在一定程度上增強(qiáng)鐵路供電系統(tǒng)運(yùn)營的穩(wěn)定性。

2.3 鐵路供電系統(tǒng)的接線方式相對簡單

在對鐵路供電系統(tǒng)進(jìn)行接線時，其接線方式較為簡單。在具體的工作中，鐵路供電系統(tǒng)的接線方式和鐵路線相對應(yīng)，在具體的工作的過程中，相關(guān)工作人員要選擇合適的接線方式來進(jìn)行接線。鐵路供電系統(tǒng)的接線方式包括貫通線和自閉線。在鐵路供電系統(tǒng)中既可以采用兩種接線混合使用的方式，也可以采用單一接線方式。除此之外，連接線除了能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰變電所間的電氣連接外還能夠?yàn)殍F路供電系統(tǒng)中最重要的負(fù)荷提供電能。

2.4 鐵路供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單

鐵路供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也較為簡單。從電力系統(tǒng)的角度進(jìn)行分析，由于負(fù)荷是終端負(fù)荷，因此該類對象就是最終用戶。面對這一現(xiàn)象，在具體的使用過程中，鐵路供電系統(tǒng)中的，要選擇合適的電力變電系統(tǒng)以及電伏，從而使得鐵路供電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。在具體的運(yùn)行過程中，相關(guān)工作人員要對鐵路供電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍以及功能要求進(jìn)行充分了解，只有這樣才能更好地促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)的運(yùn)行。鐵路供電系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該根據(jù)鐵路變配電所功能和結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，將變電所的功能作為一種標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行考慮。

2.5 鐵路供電系統(tǒng)的要求嚴(yán)格

在鐵路供電系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，對于其運(yùn)行要求也是很重要的，需要相關(guān)工作人員對其進(jìn)行重視。在具體的工作中，由于在供電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，負(fù)荷的一些參考值具有很高的要求，因此一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，否則就可能會導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行受到影響，進(jìn)而使得鐵路的整個工作造成影響。

3 配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 配電自動化的分布控制

在鐵路供電系統(tǒng)發(fā)展的過程中，配電自動化技術(shù)的運(yùn)用是很重要的，相關(guān)工作人員要對其進(jìn)行重視，并且也要采取一定措施來進(jìn)行解決。配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用，把鐵路供電系統(tǒng)中的牽引變電所保護(hù)與控制設(shè)備的電力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的集成電路保護(hù)和電磁保護(hù)轉(zhuǎn)變成電腦自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的保護(hù)，從而使得數(shù)據(jù)通訊、測量、監(jiān)控與保護(hù)的一體化能夠更好地發(fā)展[5]。配電自動化的分布控制主要是指配電自動化終端具有自動診斷、定位、隔離故障的能力，并且在具體的發(fā)展過程中，其能夠利用系統(tǒng)之間的配合來進(jìn)行運(yùn)作。在具體的發(fā)展過程中，對于配電自動化技術(shù)的分布控制主要包括電流計數(shù)型和電壓時間型。在具體的發(fā)展過程中，因?yàn)榭刂圃泶嬖谙拗?，所以在對分布控制方式進(jìn)行控制時，相關(guān)工作人員要選擇合適的方式。除此之外，相關(guān)工作人員也要對控制方式的缺陷進(jìn)行充分了解，并制定合理的措施來對其進(jìn)行解決。由此可見，該種配電自動化的控制方式只適合于接線相對簡單的鐵路供電系統(tǒng)，而對供電可靠性要求較高的鐵路供電系統(tǒng)不適用。

3.2 配電自動化的集中控制

配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)用的過程中，配電自動化的集中控制也是很重要的。在對其進(jìn)行運(yùn)用時，相關(guān)工作人員要對配電自動化集中控制的含義進(jìn)行充分了解，只有這樣才能更好地促進(jìn)對其的應(yīng)用。配電自動化集中控制主要是指用功能強(qiáng)大的主站控制系統(tǒng)為核心建立與實(shí)施的。但在具體的使用過程中，相關(guān)工作人員要注意該種控制方式主要是建立在應(yīng)用模塊能夠處理故障的基礎(chǔ)上來進(jìn)行的。配電自動化集中控制在進(jìn)行使用時，需要自動化終端接收、收集信息，并把信息傳遞到主系統(tǒng)中[6]。除此之外，在具體的工作中，相關(guān)工作人員也要對配電自動化集中控制主要功能進(jìn)行充分了解。該功能主要包括三個方面。第一，配電自動化終端通過對供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，并把所收集的信息傳遞到主系統(tǒng)中。第二，供電系統(tǒng)主站的控制中心對配電自動化終端上傳的信息進(jìn)行分析、處理，然后判斷系統(tǒng)發(fā)生故障的位置，并把相關(guān)信息進(jìn)行處理。然后根據(jù)整理的數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析，從而得出出現(xiàn)事故的原因。第三，供電系統(tǒng)主站的控制中心完成對整個供電系統(tǒng)的管理，以此優(yōu)化鐵路供電系統(tǒng)，保證其能夠正常、穩(wěn)定地運(yùn)行。

在配電自動化集中控制方式的使用過程中，對于供電系統(tǒng)的通信速率和可靠性要求較高，因此，如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，那么通訊系統(tǒng)就要及時對其進(jìn)行信息的傳輸，從而使得故障能夠快速的被相關(guān)工作人員知曉，進(jìn)而使得故障能夠被快速的解決。除此之外，對于這種方式的應(yīng)用也能夠?qū)崿F(xiàn)密碼管理功能、人工時間功能、網(wǎng)絡(luò)時間功能和模擬訓(xùn)練功能，并且也能夠提供友好界面。供電系統(tǒng)主站的控制中心通過傳輸通道與各個配電自動化終端進(jìn)行信息交流同時各個配電自動化終端能夠?qū)⒏鱾€單元的實(shí)時數(shù)據(jù)和信息及時、準(zhǔn)確地反饋給控制中心，以此實(shí)現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)對供電系統(tǒng)的有效控制。該種方式在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用，需要配置性能良好的通信系統(tǒng)。然而，鐵路供電系統(tǒng)自身沒有通信系統(tǒng)，需要利用鐵路系統(tǒng)的公共通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，而鐵路系統(tǒng)的公共通信系統(tǒng)受環(huán)境因素的影響相對較大，必須采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

3.3 集成式控制

在具體的發(fā)展過程中，對于集成式控制的使用很重要，因此，相關(guān)工作人員要引起重視。但在具體的運(yùn)用過程中，相關(guān)工作人員也要對其進(jìn)行充分了解。集成式控制主要是指分布控制與集中控制相結(jié)合的形式。該類控制方式適用于貫通以及自閉供電模式的故障處理中。在具體的工作中，該種方式的主要載體是分布式計算機(jī)，并且可以利用計算機(jī)來對其進(jìn)行控制，這樣能夠有效促進(jìn)對數(shù)據(jù)收集的效率，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而使得相關(guān)工作人員能夠更好地對故障進(jìn)行判斷。最后，同步控制兩側(cè)配電室，由故障所造成的停電區(qū)域進(jìn)行供電處理，以保證整個鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)中應(yīng)用的常見問題和解決措施

在鐵路供電系統(tǒng)發(fā)展的過程中，對于配電自動化技術(shù)的使用越來越廣泛，但在具體的運(yùn)用過程中還存在一些問題，面對這些問題要采取相應(yīng)的措施對其進(jìn)行解決，只有這樣才能更好地促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)的發(fā)展。由于鐵路供電系統(tǒng)受環(huán)境因素的影響，配電自動化技術(shù)在具體的運(yùn)行過程中，會出現(xiàn)一些不良現(xiàn)象。在現(xiàn)階段，我國所使用的還是用小電流接地故障定位方法來對常見的檢測方式。在具體的發(fā)展過程中，由于鐵路系統(tǒng)本身的特殊性，在具體的發(fā)展過程中，傳統(tǒng)鐵路供電模式已不能保證其供電的連續(xù)性，面對這一問題，相關(guān)工作人員需要采取措施，從而使得其問題能夠更好地被解決。除此之外，配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用很好地解決來傳統(tǒng)供電系統(tǒng)存在的問題，保障了鐵路全面安全運(yùn)營的安全性和連續(xù)性。在鐵路發(fā)展的過程中，如果供電系統(tǒng)發(fā)生問題，那么就可能會出現(xiàn)電流不穩(wěn)的現(xiàn)象，那么這在一定程度上就會導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)而影響鐵路的正常運(yùn)行。集中表現(xiàn)在變壓器上，會增大電力資源的耗損，增加系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷，使得系統(tǒng)設(shè)備呈現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備。本文提出了三種鐵路供電系統(tǒng)中配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用方式，分別是注入信號法、零序電流法、暫態(tài)功率方向法。

4.1 暫態(tài)功率方向法

在具體的運(yùn)行過程中，對于暫態(tài)功率方向法的使用也是十分重要的。在具體的工作中，鐵路供電系統(tǒng)中配電自動化的終端利用暫態(tài)功率方向法來對故障進(jìn)行計算，然后再對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，從而找出出現(xiàn)故障的位置，最后對其進(jìn)行修理。在具體的發(fā)展過程中，相關(guān)工作人員需要注意暫態(tài)功率方向法不需要在中性點(diǎn)投入電阻，也不需要向系統(tǒng)注入信號，并且不受中性點(diǎn)運(yùn)行方式以及間歇性電弧的影響。

4.2 零序電流法

在對零序電流法進(jìn)行使用時，相關(guān)工作人員要對該種方法的作用進(jìn)行充分了解，只有這樣才能更好地對其進(jìn)行使用。零序電流法的作用就是檢測鐵路供電系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)零序電流幅值，然后根據(jù)該值來進(jìn)行計算，最后對其進(jìn)行修理，該種故障定位檢測方法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、快捷。

4.3 注入信號法

在具體的工作中，對于注入信號法的使用也是很重要的，因此，相關(guān)工作人員要對其進(jìn)行重視。如果鐵路供電系統(tǒng)中的變電所向配電自動化系統(tǒng)施加特定頻率的現(xiàn)象出現(xiàn)，那么，相關(guān)工作人員可以采用固定或者移動的信號檢測裝置來判斷故障發(fā)生的區(qū)段。

總的來說，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，配電自動化技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，但在具體的運(yùn)行過程中，還存在一些問題，面對這些問題，相關(guān)工作人員要對其進(jìn)行充分了解，從而促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)的發(fā)展。對于配電自動化系統(tǒng)的使用，不僅能夠促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)信息的采集而且也能夠把所收集到的信息傳遞到主系統(tǒng)中，然后主系統(tǒng)對這些信息進(jìn)行處理，從而制定出合理的故障隔離方案，進(jìn)而降低故障對鐵路供電系統(tǒng)造成的影響，這在一定程度上能夠保證鐵路供電系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。由此可見，對于配電自動化技術(shù)的使用能夠有效促進(jìn)鐵路供電系統(tǒng)工作的效率。