铁路电力远动系统的研究与分析

iliqoyuheae

文档管理报表打印机、实时监视及卫星时钟同步等外围设备。
应用软件是整个系统的灵魂，应用软件协调完成同各个远动终端的数据通讯任务；应用软件把硬件系统采集的各种数据如电压、电流、电量等经过计算后以合理的方式显示出来供操作人员参考；操作人员的操作也要通过应用软件才能执行；应用软件还有很多其它功能。应用软件的好坏将直接影响整个远动系统的应用水平。
1.2　运动终端
运动终端设备分为配电所监控终端（RTU）、杆上开关监控终端（FTU）及信号电源监控终端（STU）。
运动终端采集的数据有利于分析正常时的负荷变化和故障时的变化情况，为科学分析判断故障和合理调配资源提供了依据。
配电所综合自动化安装集中式RTU，根据整个系统的配电功能要求，RTU实现对配电所的遥测、遥信和遥控，将配电所基础单元的所有保护信息通过远动系统上送主站，以满足远方遥测、遥信、遥控、遥视等在线监测和远方诊断及维护的要求。
杆上开关控制终端FTU以配电远动控制终端为核心单元，配以不锈钢控制箱体、操作机构、智能充电装置、免维护蓄电池以及其它外围设备。它主要安装在电力贯通线、自闭线的分段开关上，用来检测和控制开关的运行状态，测量电路的电流、电压和有功功率及无功功率等电气量，采集高压远动负荷开关、高压线路过流、短路遥信、高压线路接地遥信等遥信量，保存十个故障录波数据供系统事故分析。
信号电源监控终端STU设在沿线车站信号机械室内，实现对信号楼电源遥测、遥信、遥控功能。STU以配电远动控制平台为核心单元，与杆上开关监控终端FTU等远动控制终端共同组成车站的监控节点，并转发它们的数据至远动控制主站，完成远动控制功能。它主要检测电力贯通线经变压器输出的信号电源的电器参量，采集信号电源相电压、相电流及有功功率、功率因数、正序、负序等模拟量及低压远动断流器过流、短路遥信等遥信量。记录两路信号电源的低压远动断路器在发生过流、速跳闸时故障点前后各5个周期的电压、电流波形曲线，保存十个故障录波数据供系统故障分析。另外还记录发生越限时，越限点前后各5s的电压、电流有效值的故障曲线。
远动终端主要包括数据输入输出模块、数据通讯部分、电源部分等三个部分组成。
1.3　通信信道
通信信道是远动系统中的最重要的组成部分。借助于通信信道，各远动终端盒远动控制主站得以相互交换信息和信息共享，提高了电力系统运行的可靠性，减少了连接电缆和设备数量，实现终端远方监控。
远动通道物理结构一般采用由光缆构成的环形结构，动态备用运行方式；远动控制主站通过远动通道查询报文查询远动终端的数据，远动终端如有数据则上送远动控制主站，如无数据则回答正常应答报文。
由于铁路电力远动系统本身没有通信线路，远动控制主站通过铁路通信系统提供的专用主／备光纤数字通道与被控终端进行通信，实现远程监控，光纤数字通道采用环形结构。主控站采用双以太网配置，在逻辑上与被控站通信构成点对点通信方式。
2　电力远动系统的主要功能
铁路电力远动系统的主要任务就是将表征电力系统运行状态和各发电厂和变电所的有关实时信息采集到远动控制主站；把远动控制主站的命令发往远动终端，对设备进行调节和控制。
从远动终端发往控制主站的信息有测量量和状态量，测量量有有功功率、无功功率、电压、电流、频率和水库的水位等。状态量有断路器、隔离开关的位置状态、自动装置、继电保护的动作状态，发电机组、远动设备的运行状态等。
主要功能包括遥测、遥信、遥控、打印；具有对线路故障进行检测的能力；有对实时数据采集、传输、分析和处理的能力；具有对远动终端在线自检和显示的功能；对用户画面和用户数据库实现在线修改、编辑和定义的功能；所有计算机有自启动、自恢复功能；冗余配置的双主机系统，有可自动切换和手动切换的功能；对操作人员可进行模拟培训和演示功能等。
2.1　遥测、遥信及遥控功能
遥测、遥信和遥控功能是铁路电力远动系统的最基本的功能。应用通信技术传送被测变量的测量值称之为远程测量，简称遥测；应用通信技术完成对设备状态信息的监视称之为远程信号，简称遥信；调度控制中心发送给发电厂或变电所的远程命令有控制命令及调节命令，应用通信技术完成改变运行设备状态的命令称之为远程命令，又称之为遥控。
当调度中心需要直接抑制发电厂、变电所中的某些设备，就会发出相应的控制命令，这种应用通信技术完成对有两个确定状态的运行设备的控制成为远程切换。在中国，通常把远程切换称为遥控。
随着科技的进步，铁路远动系统的功能根据电力系统的实际需要还在不断地扩展，为了有助于分析电力系统的事故、保证远动装置的正常运行和便于维护，还具有自检查、自诊断等功能等。
2.2　线路故障检测
远动系统在线路故障检测也发挥了重要的作用，当故障发生时采用过电流检测原理，即可判断线路电流是否超过整定值来检测故障。由FTU检测到故障并上报主站，主站系统首先要完成故障的自动定位，在确认线路失电的情况下自动遥控断开故障线段两侧的负荷开关，隔离故障点，然后，自动下发遥控命令闭合两侧配电所出现开关，恢复非故障线段的供电，并给出提示信息和故障的处理报告，供调度员进一步分析。故障发生时，主站自动查找故障区间内所有的FTU暂态3I0值，找到最大值所在的FTU，则故障点位于该FTU相邻的一侧。然后比较该FTU两侧的暂态3I0值，找到较大者，并比较最大值与较大值暂态零序电流的方向，如果相同，则故障点位于最大值FTU的另一侧；如果相反，则故障点位于两者之间。同时利用零序电压3I0值作为故障处理的启动条件和闭锁条件，提高故障检测和定位的准确性。主站系统根据FTU上报的线路电压数据，高压断相故障的位置应该在第一个出现任意线电压或相电压低于断相故障电压上限门槛值（如小于180V），而且大于断相电压下限门槛值（不为0）的开关和与其相邻的上游开关之间。
3　电力远动系统存在的问题
就目前而言，我国的电力远动系统尚在建设之中，还没有形成规模，在铁路的供电网络、路网供电方供电设备等与国外的差距还是很大[2-3]，从而导致供电网络运行水平偏低，线路操作、倒闸作业、故障抢修、恢复供电等效率偏低，频繁的导致了许多重特大安全事故的发生，造成了重大的人员和财产损失，故应加快铁路电力远动系统建设提高供电网络整体运行水平，减少人员使用量，减少事故发生概率。
3.1　运动系统设备的干扰
远动系统设备属高度集成化的弱电设备，其绝缘水平较低，对外界的干扰较为敏感，对于雷电等强电磁脉冲和过电压的耐受能力很低。而远动设备工作环境却是极易受到电磁干扰的强电场所，这些干扰对数据的采集、传输、处理产生影响，进而影响系统的准确性与稳定性。这些干扰主要包括来自自然环境的干扰，放电过程产生的干扰和来自电网的干扰等。
为了防止此类干扰对远动系统的影响，可采取一些措施，如屏蔽措施、系统接地设计、滤波器的设计以及印刷电路板的设计等[3]，采用合理的抗干扰措施能够明显的电力远动监控系统的安全性及可靠性。
3.2　运动系统的通讯通道
路电力远动系统中通讯通道的设置方式主要以利用公网远程拨号方式为主。这种方式产生的原因主要由铁路电力远动系统技术发展的历史原因所造成。电力远动技术进人铁路电力系统时，全路还未组建DMIS、TMIS等系统。为了解决电力远动的通讯通道问题，可以采取以下解决方案，如：电力线载波、利用公网各站端远程拨号上网、用户单位自行敷设通讯线等。随着时间的推移，利用公网各站端远程拨号上网方式逐渐在路内电力远动系统中占据主导地位。随着铁路内部DMIS、TMIS等系统的组建，铁路电力远动系统完全可以借用它们的通讯通道，与这些系统组成综合管理或综合调度中心。铁路电力系统是为铁路通信信号设备供电的系统，该系统的正常工作是铁路通信信号设备正常工作的基本条件，因此，该系统的信息也应该属于行车安全信息。由此可见，铁路电力远动系统应该可以与DMIS、TMIS等系统合并，形成综合管理或综合调度系统。
3.3　远动系统的软硬件设计
由于现代铁路运输和指挥控制系统都是电气化系统，以及一些跟列车行驶有关的新设备都更多的引入了自动化，铁路用户对铁路电力远动系统的稳定性、可靠性提出了更高的要求，所以需要建立可靠、完善的铁路电力远动系统，这里主要的是远动系统的软硬件设计[4]。
在软件设计上尽量使该软件的稳定性达到最好，功能齐全，并且有着严密的逻辑，减少外界干扰对系统的干扰，引起由于软件故障导致的事故发生。在硬件上有优秀的电路设计方案，并与该系统的软件设计相互配合，完成信号的处理与短信息收发等。一旦出现故障能及时发现并使主机或维修人员第一时间获得信息，及时处理。
4　总结
总之随着铁路事业的快速发展，对铁路电力远动系统的要求也在不断的提高，进一步的完善远动系统提高了故障分析的全面性，使主管部门及领导能及时了解系统运行状态，并且远程操作提高故障处理的速度，较少了事故发生的概率，适应经济发展的要求。
参考文献
[1]　钱清泉著，电气化铁道远动监控技术[M].中国铁道出版社，2000
[2]　李焱.从德国铁路电力看我国铁路电力的发展[J].铁道标准设计，2006（2）：93—95
[3]　郭丽，浅谈铁路电力的远动控制技术[J].黑龙江科技信息，2011（1　5）：20
[4]　李翔.关于铁路电力配电网智能监控系统的探究[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2011，28（5）：24—25