铁路供电设备状态管理信息系统应用_1

铁路供电设备状态管理信息系统应用
发布时间：2021-06-17T12:17:25.290Z 来源：《基层建设》2021年第7期作者：王宇
[导读] 摘要：随着经济和交通行业的快速发展，供电系统是铁路安全运行的保证，但随着运量的提升或者运行的电力机车编组方式变化，部分老旧铁路的牵引供电系统已不能满足机车的正常运行，存在过负荷或者跳闸现象，急需对牵引供电系统进行改造，以适应目前铁路的运量和保证机车的正常运行。

沈阳局集团公司调度所辽宁沈阳 110000
摘要：随着经济和交通行业的快速发展，供电系统是铁路安全运行的保证，但随着运量的提升或者运行的电力机车编组方式变化，部分老旧铁路的牵引供电系统已不能满足机车的正常运行，存在过负荷或者跳闸现象，急需对牵引供电系统进行改造，以适应目前铁路的运量和保证机车的正常运行。

本文通过对既有电气化铁路牵引供电系统能力提升改造的分析，提出一些改造设计注意事项供大家参考。

关键词：可视化；接地；电气联锁；安全
引言
对各种铁路供电设备跳闸事故进行分析，初步阐述了以人为管控要因的重要性，同时强调了在铁路运输这种容易引发公共安全事件的特殊行业里，供电设备非正常跳闸事故的发生对公众的影响是巨大的。

针对铁路行业结果导向安全的相关要求，结合人是安全管理要因的事实，本文提出了一种在倒闸操作接地开关合闸时（因倒闸操作安全措施需要有明显断开点，为保证作业人员安全，往往将设备状态置于维护接地状态即母线/线路断路器及接地开关在合位），通过现场高清摄像头对设备操作前位置及编号确认，操作过程中操作步骤逻辑联锁控制，开关刀闸分合闸质量监视，操作后状态观察等全过程管理，实现对接地开关刀闸分合闸的远程操作及监控，以提高Pscada倒闸操作的安全性及可靠性的观点。

1供电能力及牵引供电设施分布
牵引供电系统应保证可靠性、独立性和完整性，综合考虑牵引供电设施分布和牵引供电能力，影响供电方案的主要因素包括：（1）结合枢纽总体规划，统筹考虑牵引供电设施的分布方案；（2）选择合理的牵引供电方式；（3）枢纽内与相邻线牵引供电设施之间需要考虑供电能力匹配、相位匹配和相互支援；（4）不同的运输系统原则上分开供电；（5）动车所、机务段等设置独立电源，便于运营维护；（6）越区供电时与相邻牵引变电所的相互支援能力、故障影响范围。

2铁路供电设备状态管理信息系统应用措施
2.1可视化接地系统
根据站级设备管理特性或用户需求和变配电所实际运行工况，在系统调试前预置闭锁条件或相关处理逻辑条件，条件预置完成后通过微处理器或逻辑处理单元进行存储，通过通信转换设备/接口设备与现场设备进行实通信使现场状态与工控机显示状态保持一致。

当现场需要实际操作时，值班人员根据系统权限在工控机控制软件上进行登录，登录完成后对待操作的设备进行模拟操作，模拟操作主要目的是对设备目前所处状态与需操作设备预置逻辑设置的符合性进行验证，如果由于操作人员失误点击等操作设备错误，即会由于逻辑设置-目前设备状态“逻辑不符”的提示对话框，延时后显示操作超时或操作不成功，从而阻止由人为操作失误而引起设备误动作。

实际倒闸操作时，值班人员需严格按照已经模拟操作完成的操作卡片顺序进行操作，且应当派监护人员现场监护，到高压电气设备室需现场就地手动操作一次高压设备时，按照钥匙管理单元的提示将钥匙管理单元插入相应的编码锁内，通过其传感器（有线或无线）检测锁具操作的对象是否正确，若正确则显示可操作提示信息，同时开放锁具闭锁回路或机构解锁成功，这时就可以进行一次设备倒闸操作。

模拟操作单元主要工作原理：首先根据相应系统开发出与主接线图完全一致的一次设备倒闸操作界面，界面中应包含所有具有遥控功能的设备（断路器、隔离开关、接地开关、有载调压开关、快速接地开关、负荷开关等），其表示符号应与综自后台监控单元显示符号保持一致。

钥匙管理单元主要工作原理为值班人员按操作卡片的操作顺序在微机或逻辑控制单元上操作正确后，逻辑处理单元将自动记录当次操作票所列设备操作顺序，并将设备操作顺序进行存储，通过有线/无线通信设备将逻辑控制器记录的操作顺序传给钥匙管理单元，钥匙管理单元收到相关操作记录后，将顺序转化为附有语音提示功能的开锁顺序，当值班人员要操作现场开锁进行倒闸操作时，钥匙管理单元将会发出提示音，值班操作人员按提示音进行相应间隔的开锁工作。

开锁前值班人员利用钥匙管理单元与现场锁具进行无线通信核对，当提示音提示核对正确时，表示值班操作人员开锁间隔正确，否则将视为值班操作人员误入间隔。

2.2提高牵引变电所备用能力
（1）枢纽内牵引变电所故障退出运行后对铁路运输影响非常严重时，可采用整个牵引变电所备用方式，即主变及馈线备用、综自及交直流系统等部分设备备用；也可采用由相邻牵引变电所进行越区供电的全备用方式，且相邻牵引变电所的主供电源不能同时停电，例如广州枢纽。

枢纽内三眼桥牵引变电所与广州牵引变电所和广州南牵引变电所供电能力互备，三眼桥牵引变电所广州方向馈线仅越区供电时投入。

（2）为进一步提高供电可靠性，可以研究在枢纽内设置多个单相牵引变电所，外部电源均来自相同的电源点，供电范围分区间可设置电分相以减少电压差；同时，“完善两部制电价制度，两部制电力用户可自愿选择按变压器容量或合同最大需量缴纳电费，也可选择按实际最大需量缴纳电费”的要求，若不考虑基本电费投入，牵引变电所可采用相同的牵引变压器安装容量。

2.3接地
所亭接地设计除应满足工作接地的需要外，还应满足人身安全要求，由于以前水平接地体采用扁钢—40×5，垂直接地极采用LDB－ 20×2500mm，运行一段时间后，考虑接地网的腐蚀等，可能存在接地电阻值已不满足要求，故对接地网进行重新敷设。

①接地体牵引变电所设置以水平接地体为主的网格式接地装置。

接地网由埋深为0.8m（冻土区段埋深在冻土层以下）的硬铜绞线水平接地体为主，相隔适当距离加垂直接地体（长2.5m，纯铜接地棒）为辅的复合接地网组成，均压带平均间距为5m-10m。

在变电所的进、出口处，埋设帽檐形辅助均压带，所内道路维持既有标准不变。

牵引变电所接地网的接地电阻按系统短路电流进行计算确定，并应满足接触电位差和跨步电位差的要求。

当各所的接地电阻实测值达不到要求时，可采用复合接地极以降低接地电阻。

2.4同相供电技术
采用同相供电技术，能够从根本上解决以负序为主的电能质量问题和电分相问题。

同相供电技术主要通过对牵引供电系统的改造，牵引变压器原边不再轮换，变电所单相供电，能够使电气化铁路各供电区段具有相同的电压相位，继而从根本上去除电分相；通过同相供电装置实现三相/单相的对称变换，解决了电能质量问题。

随着电力电子技术的快速发展，现在的同相供电技术可通过实时检测系统的综合补
偿电流，控制潮流控制器，达到平衡三相、滤除无功电流的目的。

同相供电装置由常规牵引变压器和同相补偿装置组成，同相补偿装置应用现代电力电子技术和微处理器控制技术进行补偿，消除系统的三相不平衡，实现牵引系统的单边或者双边贯通式供电。

结语
供电系统网络可进一步研究枢纽内牵引变电所的相互备用方案，结合不同电费计量方式，在提高供电可靠性的基础上，最大限度降低运行成本，实现技术经济性最优。

有良好的易统维护性，在使用过程中能取得良好的效果。

同时，结构的复杂性对功率器件的控制和调制策略提出了更高的要求，需要进一步研究高性能的拓扑结构和控制方式来达到良好的运行效果和取得较好的经济效益。

参考文献：
[1]吴广宁.电气设备状态监测的理论与实践[M].清华大学出版社，2016.
[2]桓为刚.牵引变电所主设备在线监测信息系统的研究[D].西南交通大学.
[3]苑舜.高压开关设备状态检测与诊断技术[M].机械工业出版社，2020.。