电力技术论文：当代铁路电力技术的特征概述

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本文作者：康晓月工作单位：中铁五院集团公司

铁路电力系统的运行特点

电力负荷在铁路运行中，电力主要为以下的设备进行供电：自动闭塞信号，通信系统，集中调度，车站计算机联锁，自动化的驼峰等设备。在整个铁路运输系统中，每一个环节的供电都是很重要的。如果有任何一个环节出现了断电，都将影响了整个铁路的运行情况，将造成铁路运行停止严重时将造成人员伤亡。根据事故造成的后果将电力分成三个等级：一级负荷：中断供电将造成人员伤亡；造成铁路运输秩序的严重的混乱；中断供电将在政治经济上造成重大的损失。二级负荷：中断供电将在政治经济上造成较大的损失。将影响重要用电单位的正常工作，严重影响铁路的正常运输。三级负荷：不属于一级负荷，二级负荷的为三级负荷。铁路电力远动系统的结构铁路电力自动化系统的监控对象包括：变配电所，电气集中电源，信号电源，自动/贯通电力线路，各种高低压开关等。将调度自动化主站分为：供电段电力调度自动化系统和铁路局调度信息管理系统。供电段电力调度自动化系统是以生产运营为主的。铁路局调度信息管理系统是以信息管理为主的。铁路电力自动化系统由以下几个部分组成：铁路局自动化管理系统，变配电所自动化系统，信号电源和电气集中电源，自动化监控终端，通信系统，开关自动监控装置，水电段供电段电力调度自动化主站系统等部分组成。局级电力调度管理主站局级电力调度管理主站为铁路局的信息管理中心。它的自动化的监视和管理整个全局的每个供电段的电力系统的运行情况。将统计整个范围的电力生产信息，管理电力生产设备和牵引电力远动系统，行车调度的信息交换的接口。局级系统采用IOM/交换式以太网计算的环境。段级电力调度管理主站供电段电力调度系统是由：调度主站，信号电源监控装置，变配电所综合自动化系统，通信系统，车站开关监控系统。这些系统共同完成在其范围内的铁路电力运行的监视，报警，控制，和故障处理以及调度等工作。高速铁路有综合自动化调度系统将设置于综合维修中心中。而电力系统是该系统的一个子系统。信号电源监控信号电源对电源供应的要求很高，并且供电的运行较为复杂。信号电源监控由信号电源控制装置完成。它的主要任务是：对信号电源的监视，开关状态控制，施压报警和故障录波等功能，故障定位和隔离。变配电所自动管理系统变配电所自动管理系统是铁路电力管理系统的基本组成单元，完成的是：配电所内部的数据的传输，转发和遥控等命令的执行。它的主要功能有：SCADA监控，所内的保护，与监控车站开关相结合实现自动化控制功能。例如：故障定位，恢复和对故障的隔离向调度中心转发变配电所的实时数据。接受主站下发的相关命令。在变配电所系统中实现了无人留守的自动化的控制。在变配电所自动管理系统中实现了视屏的监视也是很有必要的，它能更好的使电力系统的运行完善化，更为有效。电力线路的自动化系统电力线路包括：自闭和贯通线的管理。具体是指：对较长的电力线路，进行分段，在每台分段开关处安装好开关监控器，对开关设备进行自动化的监控，还有对故障的定位，分析和排除恢复。铁路线路的供电距离较长，环境比较恶劣，自动化的供电管理保障了铁路供电的安全。车站的控制车站是整个铁路系统的基本单元，是保证铁路运行的重要组成部分。线路自动化分段的开关和车站信号电源都在车站中，实现了对信号电源和线路的监控工作。

机电设备的监控系统

铁路的机电设备监控系统首先采用的第三代的BAS技术，通常叫做：网络集成系统。这种系统在铁路设备的监控系统得到了广泛的应用。当这种系统应用于铁路中时，需要第二代的BAS技术作为补充。第三代的BAS技术主要包括：PLC等智能控制器。它是以太网为接口，遵循的是TCP/IP协议。使得系统的网络化的结构更为扁平。对于大型的车站和特别长的隧道，网络的结构可以选择环形网络结构或者是双层的网络结构。它属于整个系统的子系统。通过通信控制器将整个网络连通。为值班员提供相关的交互服务。为了增强抗干扰能力和延长网络化的距离，交换机可以选择光纤交换机。因为在变电所中自动化的装置比较密集。

中央监控站

中央监控站可以配置远程抄表和负荷管理工作站以及监控工作站。维护工作站，报表工作站，数据库服务器，通信服务器，打印机投影系统，UPS，WEB服务器，GPS。为了提高系统的可靠性，关键设备例如：数据库服务器，通信服务器，监控工作站等可以选择冗余设置。远程抄表以及负荷管理工作站，用电负荷的远程自动，负荷以及表计的控制。数据统计与分析。报表工作站主要用于自动编辑生成各种表，生产和统计计算报表。驱动打印机打印。监控工作站主要是为工作人员数据的监视，分析，模式，节能设备控制等等的控制。通信监控器主要用于中央监控站与各个子系统之间进行通信。完成了数据的处理和转发。通信监控器还可以作为BAS系统于其它系统例如：BAS系统等系统的接口装置。也可以配置单独的PC机来代替监控器。WEB服务器提供了WEB服务功能。这种服务器可以将历史数据和监控的数据以网页的形式传输出去。这样可以有效的完成了对铁路的监控任务。维护工作站用于系统维护人员执行参数整定，系统的配置，进程，网络管理以及系统的维护等任务。控制层应该根据受控制的对象和现场环境的具体要求选择合适的监控方案和设备。最为典型的方案是DDC监控器。对于变配电所等比较大的系统。这些系统需要许多设备终端。控制层可将这些终端连接起来组成子系统。并通过通信控制器接入通信网络。现场层是指：对各种仪器仪表和传感器进行数据采集包括，脉冲数据，模拟数据，数字量，交流量等。通过开关阀门来接收控制器以及上一级主站的命令。当然为了保证系统的正常运行，也需要配置相关的手动装置。以便现场维护任务尤其是在紧急情况下。

电力远动系统的硬软件组成

硬件系统：前置机，电力调度自动化工作站，数据库服务器，数字投影，多串口服务器，模拟屏，网络化的站端设备等。软件系统包括：支持软件和应用功能软件。在硬件系统中，前置机又叫做通信处理机，负责主站系统的数据采集和相关的数据处理。一般是双机冗余，两台前置机互为热备用。这样的配置提高了通信的可靠性能。电力调度自动化工作站完成了调度员的人机交换功能。是操作员对系统相关数据输入的接口。显示控制画面和系统配置图，接线配置图。数据和信息以及报表管理。数据查询等功能。多串口服务器：为了和上级系统进行通信，必须提供多路串口。扩充多路串口是用的是多串口卡或者是多串口服务器。可以提供4～16个串口。模拟屏和数字投影由调度工作站驱动显示电力网络的工作状态。网络化的站端设备：铁路中的站端设备有RTU，STU，FTU，配电所综合化系统。这些系统将直接通过光纤通信网络，满足TCP/IP协议接入网络交换机的。

机电监控，电力远动技术等系统在铁路电力运行中起了很大的作用。结合铁路实际，研究了远动技术在铁路用电中的应用，以及怎样实现对变配电所的监控和对无人值班变电站的实现。远动技术的供电调度将有效的获取变电站运行的实时信息，提高了工作的效率。并且根据变配电系统的运行情况，保证了铁路的安全运行，有效促进了相关的负荷分配的合理的管理。