铁路电力线路自动化技术的应用

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【摘要】在当前时代下，随着科学技术的迅猛发展，在我国国民经济中，铁路作为一项重要的组成部分，为人们的生产、生活做出了巨大贡献。基于近些年来我国铁路使用频率的大幅增多，人们对铁路建设也提出了愈来愈严格的要求。在整个铁路建设的过程中，铁路电力系统作为其中一项重要组成，铁路电力线路自动化技术也成为确保铁路设施安全供电的基础，属远程监控与管理的重要技术。本文就以郑西高速铁路电力系统为例，在阐述铁路电力系统特点的基础上，对该铁路电力远动系统的构成、功能与应用情况进行分析，以期借助于此，加速铁路电力建设的顺利、安全发展。

【关键词】铁路；电力线路；自动化技术；应用

自迈入21世纪后，随着我们日常生活质量的迅猛提升，日常出行、旅游、探亲等行为的普遍，也在极大程度上带动了各项交通事业的发展，而铁路作为一直以来无论是客运还是货运，人们主要选择的交通工具，对其在安全运行方面也提出了严格要求，关键在于其具备安全、经济、稳定、可靠的安全电力系统，以此来作为铁路正常运行的基本保障。就传统的远程监控技术及管理手段来说，随着近些年来高速铁路与重载铁路的高速发展，在这其中的应用也已经再也无法紧跟时代步伐，而在当前新社会、新的市场势态下，更是对铁路电力系统提出了更高要求，引入新型的电力线路自动化技术也已经成为大势所趋。

一．郑西高速铁路电力系统供电特点分析

郑西高铁为郑州至西安的铁路客运专线，线路穿越豫西山地和渭河冲击平原，沿线共设车站13个，线路全长505公里，最大年输送能力高达8340万人。郑西高铁电力系统的构成为低压配电网络、铁路沿线的变电所以及10千伏电力的贯通线路，主要负责的任务为铁路沿线的照明、通信、信号等生活生产供电，除了具备一般电力系统所存在诸如供电线路上等特点之外，还包括故障多发、负荷、供电臂长等诸多其他特性。在整个铁路电力系统的环节中，铁路电力线路自动化技术作为一项不可或缺的重要技术手段，其应用优点显而易见：有利于控制发生大面积停电的事故率，有利于电力专业管理及维护水平的提高，甚至杜绝电力故障的发生率，确保电力系统安全供电，为铁路电力系统的经济、安全运行提供基本保障。

二．郑西高铁电力线路自动化系统设计与应用

（一）电力远动系统概述

郑西高铁的电力线路自动化系统，是在借助于计算机网络技术、监控技术及自动检测、计算机软硬件等诸多技术的融合基础上，紧密连结铁路电力系统，以此来实现对包括贯通电路、车站10/0.4变电所以及铁路沿线10kv配电所内容在内的这些系统的自动监控与控制，属综合性、专业性、技术性较强的一项手段。通过铁路电力线路自动化系统的高质量应用，可实现实时监测功率因数、有功及无功功率、电流及高低电压等参数，以此来动态显示及远程控制电力网络的运行情况，及时甄别并处理现有故障，确保供电能够得到迅速恢复，将不必要的损失控制到最小。

（二）系统的应用情况

均有一级以及综合贯通高低压配电设备相应的配备于郑西高速铁路沿线的各个远动被控端中。首先对低压设备所监控的主要内容做以下介绍，其主要的监控内容为：①低压开关的状态；②低压相序异常报警遥信；③低压开关故障遥信；④1路三相电压与电流遥测量；⑤2路单相电压与电流遥测量；⑥各负荷电源低压开关的远程控制。其次，介绍一下高压设备的监控内容：①高压母线的三相电压遥测量；②接地报警遥测量；③高压负荷开关的远方控制；④负荷开关状态；⑤远方/就地状态；⑥高压进出线三相电流遥测量。在郑西高速铁路中，电力远动系统的应用优势表现可主要归纳为以下几点：同时将高压电流与电压互感器配备在高压设备上，首先可以起到有效、实时监测高压系统供电质量的目的，其次还能做到及时对线路故障所在之处做出判断，以便于及时切除故障。

三．线路故障发生时的数据分析及故障判断

（一）数据分析方面

当前就高铁10kv贯通电力线路相邻间的供电方法来看，从本质上来说其属于接力式的供电方法，通俗的讲来即为甲所向乙所供电、乙所再向丙所供电……通常，配电所贯通线路采用的保护动作为速断保护、失压保护、过流保护，另外还有自动投入装置以及一次自动重合闸装置。在这其中，速断保护及过流保护动作皆起到保护馈出线的作用，相较于此，失压保护、自动投入装置以及一次自动重合闸所承担的功能则是恢复馈出线的供电。一旦高压电路线路有故障发生，各个配电所及开关站数据都会以各不相同的线路故障性质作为基本依据，同时根据配电所线路保护模块动作的情况，发生以下各不相同的动作变化：

1.线路发生瞬时性故障，仅有主会所会做出过流及速断保护的动作。在这种情况下，发生的不论是主送所自动合闸动作，还是发生的被动所自动投入装置动作，都不会对送电持续性造成影响。也正是如此，主送所至故障点的各个开关都会感受到有一次过流电，但是故障点的另外一侧则不会感受到电流。

2.无论是主所还是备所，皆相应的配备速断保护、过流保护、备自投及一次重合闸功能。如果发生了久永兴的故障，在这种情况首先主送所会及时的做出过流保护动作或者是速断保护动作，其次备用所发生一次备自投动作、主送所发生一次自动重合闸动作。但是，不管是何种动作的发生，在完成相应的动作之后都会加速跳开。在这种情况下，故障点至重合闸的这一端各处开关会有两次过电流的感受，相反故障点另一侧仅有一次过电流感受。

3.不管是主所还是备所，皆设置有速断保护、过流保护，另外仅在备用所相应的设定有备自投动作，且在主所和备所无重合闸的设定。在线路发生了永久性短路故障之后，主送所会及时做出过流、速断的保护动作，在这之后备用所进行备自投动作，完成后加速跳开。基于备自投本身有一定的拖延时间，继而虽然整个线路都能感受到过电流，但以故障处为界点，其不同的两端感受到过电流的时刻也是不尽相同的。当线路发生故障时，应及时对各开关站高压电流值进行采集，同时应存在故障时刻时标。

（二）关于故障判断

当铁路电力线路发生了短路故障且该故障表现为永久性质，无论是先做出重合的动作还是自投的动作，位于沿线上的各个开关都会有过电流的感受，这样一来，若单一以电流警报作为判断依据，则无法实现对故障区段的判定。基于在首次过流速断及二次合闸后加速跳开的间隙存在的少些延迟，在做详细分析之后上报过电流的报警时间，可做到判定故障区段这一步，而在第一次过电流方向的最尾端及它远端相邻开关间，便是故障点的所在位置。基于上文故障判断的内容，对远动装置提出下列几点要求：

1.无论是手动还是自动完成上述各操作环节，都应对每一个操作步骤做详细、对应的记录，进一步严格对通讯的要求。

2.基于严格要求信息产生时间的情况，在主控站进行对各被控站的对时工作时，若各个被控站皆设有GPS时钟系统，可获得更佳效果。

3.一旦主控站满足故障判断的启动要求条件，应先将相关数据信息从故障线路的各个被控站中完整、精确的提取出来。结束语就当前来看，铁路电力线路的自动化技术顺应了时代的发展趋势，借助于该技术的应用，可在极大程度上促进供电可靠性的提高，强化对电力自动化的管理，有利于保障供电质量及设备管理水平。除上述几点优点之外，铁路电力线路自动化技术的应用还能在很大程度上在降低劳动强度的同时，提高劳动生产率，可有效满足铁路提出的跨越式发展需求，不仅具有极佳的社会效益，而且还能实现经济效益的最大化。作为在铁路电力建设中不可或缺的一个重要组成，电力线路自动化技术也必然会受到更多关注，且获得广泛应用，成为代表当今铁路电力发展的方向。

作者:袁华荣 单位:中铁建电气化局集团南方工程有限公司