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鐵路供電系統總結報告

時間:2017-04-21 07:58 來源:電工之家

 一、鐵路電力遠動的組成
  一般鐵路電力遠動系統由遠動控制主站、遠動終端和通信通道三部分組成。其中,遠動終端又可分為車站監控系統和變、配電所監控系統兩部分。系統使用的技術涉及到鐵路電力工程設計、各級電力調度管理模式、遠動終端的數據采集和處理、各級遠動控制主站與遠動終端之間數據通信及計算機系統等多個方面及專業,是一項復雜的系統工程。
  (1)車站監控系統
  該系統包括高壓監控系統、低壓監控系統。高壓監控系統主要是對車站10 kV變壓器高壓側輸入電壓、輸入電流的監控。它包括對輸入電壓值、輸入電流值的監測,以及對安裝于10 kV電線路上的高壓斷路器的控制。低壓監控系統主要對車站10 kV變壓器低壓側輸出電壓、輸出電流的監控。它包括對輸出電壓值、輸出電流值的監測,對低壓配電盤中低壓斷路器的控制。
  二、電力線路遷改技術要求
  一是根據現行《架空送電線路設計技術規程》(SDJ3-87)、《架空配電線路設計規程》(SDJ206-87)、《110kV∼750kV架空輸電線路設計規范》(GB50545-2010)、《66kV及以下架空送電線路設計技術規程》(GB50061-97)、《鐵路電力設計規范》(TB10008-2006)中有關要求,鐵路兩側征地紅線及車站征地紅線范圍內的電力線路及電力設施,不滿足電氣化鐵路安全界限標準及有關規程、規范要求的電力線路需進行遷改。
  二是所有遷改后的桿塔須位于鐵路征地界外,平行電力線路的桿塔距高速鐵路鐵路最鄰近股道中心的距離大于桿高加3m的要求;交叉跨越時桿塔外緣至軌道中心距離原則上大于桿塔高度,困難時應大于50m,距接觸網正饋線帶電部分的距離需滿足規范要求。
  三是原則上按電力線路現狀技術條件進行遷改,所有遷改后的電力線路原則上不提高技術標準和線路等級。
  四是遷改后電力線路所采用的導線、電纜、電桿等主要材料和電力設備應符合國家現行的有關標準,導線應采用LGJ型鋼芯鋁絞線,應等于或者大于原導線截面,且不小于35mm2。
  五是考慮電氣化鐵路的因素,10kV及以下電力線路與高速鐵路鐵路交叉跨越時,應采用電纜穿保護鋼管過軌的方案。電力線路遷改采用電纜方式過軌時,應滿足下列要求:
  第一、電纜應采用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝銅芯電力電纜,電纜截面應等于或大于原導線截面,且管內不得有接頭。
  第二、電纜過軌應穿管保護,每處穿管采用兩根鋼管保護管(一根穿纜,一根備用),并在保護管兩端、征地界外各設電纜井一處。保護管采用熱鍍鋅直縫鋼管,內徑應不小于管內電纜外徑的1.5倍,路基以下不應設置電纜接頭。過軌鋼管敷設長度超過40m時,鋼管應做防渦流處理(順鋼管開槽)。
  第三、路基下鋼管埋深距路基底面不得小于1.0m(或按路基專業要求),若需同時穿越排水溝,其埋深不得小于溝底面0.5m;路基外電纜直埋部分其電纜外皮距地面的深度:一般地段不得小于0.7m,耕地不得小于1.0m。城市道路邊的電纜徑路和敷設方式應符合規劃部門要求。電纜從高擋暀W引下及從電桿引下入地(地下0.3m至地上2.0m范圍)處應加熱鍍鋅直縫鋼管保護。直埋電纜的上、下面應鋪墊不少于100mm厚的砂或軟土,并加蓋混凝土板或磚,覆蓋寬度應超出電纜兩側各50mm。
  六是平行接近高速鐵路的電力線路作外移處理,平移的電力線路選擇新的路徑方案時,應經濟合理,盡可能控制電力線路的長度,原則上按原線路標準根據地形地貌采用架空方式進行遷改,無徑路條件時可采用電纜方式進行遷改。
  七是35kV及以上架空電力線路與高速鐵路交叉跨越不滿足跨越高度要求、跨越桿(塔)位于高速鐵路征地界內時,原則上采用自立型鐵塔升高、外移方式遷改;升高、外移后的電力線路跨越檔導線支持方式應采用雙掛點、雙固定或耐張型方式,跨越檔內的導線不允許有接頭;遷改后的電力線路導線對軌頂高度采用標高控制方式;導線最大弧垂按導線溫度為70℃計算。導線截面不低于原線路供電能力,并滿足相關設計要求。如果桿塔形式或絕緣子形式不滿足相關規范,原則上要加以改造,以滿足規范要求。跨越桿(塔)應接地,其接地電阻不宜大于30歐。
  三、電力線路遷改施工中應該注意的事項
  一是電力線路在遷改前,應對原線路狀況做詳細的調查,確定經濟、技術合理的遷改方案,并取得產權單位的認可。
  二是在實施電力遷改時必須考慮架橋機影響,盡可能一次遷改到位,避免二次遷改。
  三是所有遷改后的電力線路均應滿足現行國家、鐵道部及電力行業頒布的有關規程、規范要求和高速鐵路技術要求。
  四是高速鐵路溝槽管線多,在實施電力遷改時一定要根據站前工程的相關要求,密切和設計單位、施工單位配合,避開正式工程的溝槽管線的位置。
  五是對站、段、場、所范圍內的電力線路作地埋過軌處理時,一般不在站、段、場、所內作地埋過軌處理,盡可能改為繞行。
  六是對路內外重要負荷電源線路的遷改應慎重指定遷改方案,并制定應急預案,盡量保證重要負荷的供電和電網安全。
  四、電力遠動系統的故障判斷
  在鐵路的電力線路發生永久性短路時,我們都可以在沿線的開關檢測到有電流的通過,不管是先自投還是先重合,而僅是單一的通過是否有電流經過不能夠對故障區進行定位,這是因為在第一次過流速斷和重合閘之后,加速跳開期間有一定的延時,也就是說這期間時間的長短是由備用電池所決定的,所以就要保證沿線的各個RTU存在的時間的誤差要小于一個定值的前提下通過上報的過電流的報警時間來進行分析,可以對發生故障的區域來進行定位,因為故障點的地方就在電流第一次通過的遠端和最末端的相鄰的兩個開關之間。整個故障判斷的方法步驟如下:
  (1)故障判斷的啟動條件是根據配電所的貫通饋出線重合閘這個動作后,所產生的加速跳閘,或者是對末端的備自投的動作的后加速動作。
  (2)監控設備先后會得到跳閘動作的數據分別是:備自投后加速跳閘、過流速斷跳閘、重合閘后加速跳閘。
  (3)根據備自投和重合閘和線路的情況設定延時。
  (4)按照電流的流向讀取RTU最后一次所檢測到的跳閘時間來為主站的故障定位。
  (5)根據以上數據對故障進行分析,得出故障原因和故障地點。
  鐵路電力論文范文二:鐵路電力遠動系統的研究與分析
  前言
  鐵路是國家的重要基礎設施、國家的大動脈、大眾化交通方式之一,它具有運輸能力大、成本低、能耗少、速度高、適應性強等眾多優點。在綜合交通體系中處于骨干地位,如果沒有鐵路的現代化就難以實現國家的現代化。由于中國幅員遼闊、內陸深廣、人口眾多,資源分布及工業布局不均衡,鐵路運輸在各種運輸方式中的優勢更加突出,在國民經濟和社會發展中具有特殊的地位和作用。
  鐵路技術裝備和信息技術的現代化是實現鐵路現代化的重點任務之一,鐵路技術裝備是鐵路運輸的物質基礎,它包括線路、車站、電力、通信信號設備,機車、車輛、裝備、給水設備和建筑物以及電氣化鐵路的供電設施等。
  近年來隨著運行管理模式的改革和技術進步,提高了電網安全、經濟運行水平、改善供電質量,達到了減人增效的目的,提高處理事故的靈活性和電網的穩定性、安全性,提高了鐵路供電單位的經濟效益和勞動生產率。先進的電力裝備、良好的供電質量記憶一流的服務水平,已成為鐵路對電力需求的重要組成部分。在電力的管理中,需要有一套完善的用電管理系統,電網運行狀態進行實時監測,及時掌握低壓配電網運行狀況。利用高科技手段提高用電效率,節約成本,給用電管理提供直接、便利的技術支持,為符合預測、電力調度、用電管理、配套服務奠定堅實的基礎。
  1 典型鐵路電力遠動系統組成
  為了充分發揮鐵路電力的貫穿作用,確保鐵路用電的安全可靠,減少其對鐵路運輸生產造成的影響,所以電力遠動技術被引入到鐵路電力系統中,電力遠動系統在我國的廣泛應用時間并不長,大致經歷了三個階段,分別是:有觸點式階段、布線邏輯式階段和軟件化階段等。
  鐵路10kV電力遠動系統是一個綜合的鐵路供電和設備運行管理系統,由鐵路供電的特殊要求決定其需要采集的數據量。鐵路電力遠動系統一般選用分層分布式系統結構,主要包括遠動控制主站、運動終端和通信通道三部分。
  鐵路電力遠動系統對鐵路供電所、電力線路及信號電源進行情況等的實時監測控制,消滅了事故隱患、加快事故的處理速度、保證了鐵路行車的供電需求。
  鐵路電力遠動系統采用N鏈式結構,即一臺遠動控制主站對應著N個被控端,系統一般除了具有遙控、遙信、遙控功能外,還應具有判斷和切除線路故障的功能。鐵路電力遠動系統如圖所示:
  1.1 遠動控制主站
  遠動控制主站主要是指在電網調度控制中心的計算機控制系統,它是整個電網調度管理控制系統的心臟部分,一般采用計算機局域網結構,分布式控制系統,以計算機設備為核心,以網絡節點為單元進行配置。它主要負責相關信息的收集與處理及綜合管理等,對沿線配電所及各站信號電源實施遙測、遙信和遙控,對個站貫通線和自閉線上的高壓分段開關實現遙控與遙信。
  系統的硬件配置主要有前置機、后臺處理機、維護工作站、模擬屏、操作員節點機等網絡節點設備及相應的人機接口設備,設置了實時數據打印,文檔管理報表打印機、實時監視及衛星時鐘同步等外圍設備。
  應用軟件是整個系統的靈魂,應用軟件協調完成同各個遠動終端的數據通訊任務;應用軟件把硬件系統采集的各種數據如電壓、電流、電量等經過計算后以合理的方式顯示出來供操作人員參考;操作人員的操作也要通過應用軟件才能執行;應用軟件還有很多其它功能。應用軟件的好壞將直接影響整個遠動系統的應用水平。
  1.2 運動終端
  運動終端設備分為配電所監控終端(RTU)、桿上開關監控終端(FTU)及信號電源監控終端(STU)。
  運動終端采集的數據有利于分析正常時的負荷變化和故障時的變化情況,為科學分析判斷故障和合理調配資源提供了依據。
  配電所綜合自動化安裝集中式RTU,根據整個系統的配電功能要求,RTU實現對配電所的遙測、遙信和遙控,將配電所基礎單元的所有保護信息通過遠動系統上送主站,以滿足遠方遙測、遙信、遙控、遙視等在線監測和遠方診斷及維護的要求。
  桿上開關控制終端FTU以配電遠動控制終端為核心單元,配以不袗控制箱體、操作機構、智能充電裝置、免維護蓄電池以及其它外圍設備。它主要安裝在電力貫通線、自閉線的分段開關上,用來檢測和控制開關的運行狀態,測量電路的電流、電壓和有功功率及無功功率等電氣量,采集高壓遠動負荷開關、高壓線路過流、短路遙信、高壓線路接地遙信等遙信量,保存十個故障錄波數據供系統事故分析。
  信號電源監控終端STU設在沿線車站信號機械室內,實現對信號樓電源遙測、遙信、遙控功能。STU以配電遠動控制平臺為核心單元,與桿上開關監控終端FTU等遠動控制終端共同組成車站的監控節點,并轉發它們的數據至遠動控制主站,完成遠動控制功能。它主要檢測電力貫通線經變壓器輸出的信號電源的電器參量,采集信號電源相電壓、相電流及有功功率、功率因數、正序、負序等模擬量及低壓遠動斷流器過流、短路遙信等遙信量。記錄兩路信號電源的低壓遠動斷路器在發生過流、速跳閘時故障點前后各5個周期的電壓、電流波形曲線,保存十個故障錄波數據供系統故障分析。另外還記錄發生越限時,越限點前后各5s的電壓、電流有效值的故障曲線。
  遠動終端主要包括數據輸入輸出模塊、數據通訊部分、電源部分等三個部分組成。
  1.3 通信信道
  通信信道是遠動系統中的最重要的組成部分。借助于通信信道,各遠動終端盒遠動控制主站得以相互交換信息和信息共享,提高了電力系統運行的可靠性,減少了連接電纜和設備數量,實現終端遠方監控。
  遠動通道物理結構一般采用由光纜構成的環形結構,動態備用運行方式;遠動控制主站通過遠動通道查詢報文查詢遠動終端的數據,遠動終端如有數據則上送遠動控制主站,如無數據則回答正常應答報文。
  由于鐵路電力遠動系統本身沒有通信線路,遠動控制主站通過鐵路通信系統提供的專用主/備光纖數字通道與被控終端進行通信,實現遠程監控,光纖數字通道采用環形結構。主控站采用雙以太網配置,在邏輯上與被控站通信構成點對點通信方式。
  2 電力遠動系統的主要功能
  鐵路電力遠動系統的主要任務就是將表征電力系統運行狀態和各發電廠和變電所的有關實時信息采集到遠動控制主站;把遠動控制主站的命令發往遠動終端,對設備進行調節和控制。
  從遠動終端發往控制主站的信息有測量量和狀態量,測量量有有功功率、無功功率、電壓、電流、頻率和水庫的水位等。狀態量有斷路器、隔離開關的位置狀態、自動裝置、繼電保護的動作狀態,發電機組、遠動設備的運行狀態等。
  主要功能包括遙測、遙信、遙控、打印;具有對線路故障進行檢測的能力;有對實時數據采集、傳輸、分析和處理的能力;具有對遠動終端在線自檢和顯示的功能;對用戶畫面和用戶數據庫實現在線修改、編輯和定義的功能; 所有 計算機有自啟動、自恢復功能;冗余配置的雙主機系統,有可自動切換和手動切換的功能;對操作人員可進行模擬培訓和演示功能等。
  2.1 遙測、遙信及遙控功能
  遙測、遙信和遙控功能是鐵路電力遠動系統的最基本的功能。 應用通信技術傳送被測變量的測量值稱之為遠程測量,簡稱遙測;應用通信技術完成對設備狀態信息的監視稱之為遠程信號,簡稱遙信;調度控制中心發送給發電廠或變電所的遠程命令有控制命令及調節命令,應用通信技術完成改變運行設備狀態的命令稱之為遠程命令,又稱之為遙控。
  當調度中心需要直接抑制發電廠、變電所中的某些設備,就會發出相應的控制命令,這種應用通信技術完成對有兩個確定狀態的運行設備的控制成為遠程切換。在中國,通常把遠程切換稱為遙控。
  隨著科技的進步,鐵路遠動系統的功能根據電力系統的實際需要還在不斷地擴展,為了有助于分析電力系統的事故、保證遠動裝置的正常運行和便于維護,還具有自檢查、自診斷等功能等。
  2.2 線路故障檢測
  遠動系統在線路故障檢測也發揮了重要的作用,當故障發生時采用過電流檢測原理,即可判斷線路電流是否超過整定值來檢測故障。由FTU檢測到故障并上報主站,主站系統首先要完成故障的自動定位,在確認線路失電的情況下自動遙控斷開故障線段兩側的負荷開關,隔離故障點,然后,自動下發遙控命令閉合兩側配電所出現開關,恢復非故障線段的供電,并給出提示信息和故障的處理 報告,供調度員進一步分析。故障發生時,主站自動查找故障區間內所有的FTU暫態3I 0值,找到最大值所在的FTU,則故障點位于該FTU相鄰的一側。然后比較該FTU兩側的暫態3I 0值,找到較大者,并比較最大值與較大值暫態零序電流的方向,如果相同,則故障點位于最大值FTU的另一側;如果相反,則故障點位于兩者之間。同時利用零序電壓3I 0值作為故障處理的啟動條件和閉鎖條件,提高故障檢測和定位的準確性。主站系統根據FTU上報的線路電壓數據,高壓斷相故障的位置應該在第一個出現任意線電壓或相電壓低于斷相故障電壓上限門檻值(如小于180V),而且大于斷相電壓下限門檻值(不為0)的開關和與其相鄰的上游開關之間。
  3 電力遠動系統存在的問題
  就目前而言,我國的電力遠動系統尚在建設之中,還沒有形成規模,在鐵路的供電 網絡、路網供電方供電設備等與國外的差距還是很大 [2-3],從而導致供電網絡運行水平偏低,線路操作、倒閘作業、故障搶修、恢復供電等效率偏低,頻繁的導致了許多重特大安全事故的發生,造成了重大的人員和財產損失,故應加快鐵路電力遠動系統建設提高供電網絡整體運行水平,減少人員使用量,減少事故發生概率。
  3.1 運動系統設備的干擾
  遠動系統設備屬高度集成化的弱電設備,其絕緣水平較低,對外界的干擾較為敏感,對于雷電等強電磁脈沖和過電壓的耐受能力很低。而遠動設備 工作 環境卻是極易受到電磁干擾的強電場所,這些干擾對數據的采集、傳輸、處理產生影響,進而影響系統的準確性與穩定性。這些干擾主要包括來自自然環境的干擾,放電過程產生的干擾和來自電網的干擾等。
  為了防止此類干擾對遠動系統的影響,可采取一些措施,如屏蔽措施、系統接地設計、濾波器的設計以及印刷電路板的設計等[3],采用合理的抗干擾措施能夠明顯的電力遠動監控系統的安全性及可靠性。
  3.2 運動系統的通訊通道
  路電力遠動系統中通訊通道的設置方式主要以利用公網遠程撥號方式為主。這種方式產生的原因主要由鐵路電力遠動系統技術 發展的歷史原因所造成。電力遠動技術進人鐵路電力系統時,全路還未組建DMIS、TMIS等系統。為了解決電力遠動的通訊通道問題,可以采取以下解決方案,如:電力線載波、利用公網各站端遠程撥號上網、用戶單位自行敷設通訊線等。隨著時間的推移,利用公網各站端遠程撥號上網方式逐漸在路內電力遠動系統中占據主導地位。隨著鐵路內部DMIS、TMIS等系統的組建,鐵路電力遠動系統完全可以借用它們的通訊通道,與這些系統組成綜合 管理或綜合調度中心。鐵路電力系統是為鐵路通信信號設備供電的系統,該系統的正常工作是鐵路通信信號設備正常工作的基本條件,因此,該系統的信息也應該屬于行車安全信息。由此可見,鐵路電力遠動系統應該可以與DMIS、TMIS等系統合并,形成綜合管理或綜合調度系統。
  3.3 遠動系統的軟硬件設計
  由于現代鐵路運輸和指揮控制系統都是電氣化系統,以及一些跟列車行駛有關的新設備都更多的引入了自動化,鐵路用戶對鐵路電力遠動系統的穩定性、可靠性提出了更高的要求,所以需要建立可靠、完善的鐵路電力遠動系統,這里主要的是遠動系統的軟硬件設計 [4]。
  在軟件設計上盡量使該軟件的穩定性達到最好,功能齊全,并且有著嚴密的邏輯,減少外界干擾對系統的干擾,引起由于軟件故障導致的事故發生。在硬件上有優秀的電路設計方案,并與該系統的軟件設計相互配合,完成信號的處理與短信息收發等。一旦出現故障能及時發現并使主機或維修人員第一時間獲得信息,及時處理。
  4  總結
  總之隨著鐵路事業的快速發展,對鐵路電力遠動系統的要求也在不斷的提高,進一步的完善遠動系統提高了故障分析的全面性,使主管部門及領導能及時了解系統運行狀態,并且遠程操作提高故障處理的速度,較少了事故發生的概率,適應 經濟發展的要求

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