接触网隔离开关监控系统方案研究
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由于该铁路电气化工程通信、 信号备用电源均由 车站综合变提供， 因此， 电气化工程未直接利用综合 变拆除的 S7 型变压器， 而是将其作 为检修备用变压 器使用。
4 结束语
a . 节能措施可能增加工程的初期投资， 但从 工程的全寿命考虑， 节约能源与工程全寿命费用存在 有机的联系， 追求工程的全寿命最低费用就是找出因 节约能源而节省的运营费用与因节能而增加的初期 投资之间的平衡点， 从而兼顾工程的初期投资与长
and analysis of the characteristics of each scheme， the design ideas for different application occasions are summed up.
Key words Catenary isolating switch Remote monitoring system Wireless communication Wired communication
子站就近安装在隔离开关附近， 每个子站对应一 个或多个隔离开关， 完成数据采集、 处理、 发送、 接 收， 以及输出执行等功能。
通信网络是实现接触网隔离开关监控的物理传输 介质， 决定了整个系统的可靠性和投资规模， 应根据 隔离开关与牵引变电设施的相对位置决定采用何种监 控方式。 1． 1． 1 调度中心与主站之间的通信方式
关键词 接触网隔离开关 远动监控系统 无线 通信 有线通信
0 引言
接触网隔离开关是电气化铁道牵引供电系统的 重要设备之一， 主要用于接触网的故障切除、 分段 停电检修、 分段停电作业及改变供电运行方式等。 随着我国电气化铁路事业的飞速发展， 为满足运输 急需， 保证站场安全可靠， 要求牵引供电系统更加 快捷、 可靠、 灵活地供电， 将接触网隔离开关纳 入远动监控系统是实现这一目标的重要保障手段之 一， 而远动系统日臻完善， 也为该系统的优化提供 了条件。
一般需要纳入远动监控系统的隔离开关包括： 接 触网电分相处及枢纽内场间联络隔离开关、 车站两端 绝缘锚段关节处及长大隧道出入口处的隔离开关、 供 电线上网隔离开关、 枢纽内其它隔离开关， 如货物装 卸线、 旅客列车整备线、 机车整备线、 路外专用线、 大型车站或车场内分束供电等隔离开关。
1 监控方案论述
适用于站场 范围内无牵 引变电设施 的场合， 需 要通信专业 单独提供通 道， 房建专 业提供单独 的设备机 房。
表 3 监控系统主站与子站通信方式比较 Tab. 3 Comparison between communication modes in master station and substation of the monitoring system
网络 拓扑结构
多个点对点配置
多点环形配置
特点
1 结构简单， 当一个 通信链路出现问题时， 不影响其余设备的正常 工作； 2 便于故障查找； 3 通信距离受制于光纤 的模式即单模、 多模的 选择， 单模通信距离可 以 达 到 20 km， 多 模 通 信 距离 为 5 km； 如转接 则熔接头多， 势必造成 光能量损耗加大， 通信 距离下降； 通信链路断 开， 则通信中断； 4 光缆需求量大； 5 投资大。
方式一： 当主站为监控屏时， 监控屏通过综自系 统接入远动系统。
方式二： 当主站为综自系统时， 直接接入远动 系统。
方式三： 当主站为监控屏时， 通过独立的通信接 口设备， 连入铁路专用通信网络， 实现远动功能。
网络拓扑图见图 1。
图 1 调度中心与主站网络拓扑图 Fig. 1 Dispatching center and the master
Abstract The electric railway catenary isolating switch is incorporated into the remote monitoring system， which is one of the important means to achieve reliability and flexibility of traction power supply system. At present， there are various monitoring schemes for design and engineering implementation. By comparison
使用年限 / 年 年末残值 / 元 资产消耗成本 / 元 等额资金回收系数 年运营成本 / 元 一次支付终值系数 年平均使用成本 / 元
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5 340
660
1 . 080 0
2 657 . 9
0 . 925 9
3 797 . 9
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4 680
1 320
0 . 560 7
2 681 . 8
0 . 857 3
调度中心安装一套监控软件， 通过铁路数据专 用网络， 实现操作终端对隔离开关的遥信和遥控 功 能。
主站安装在操作人员便于到达的场所， 如牵引 变电所、 分区所、 开闭所等牵引变电设施或车站通
42 Aug. 2010 Vol. 29 No. 8 418
信 机械室内， 可设置单独的接触网隔离开关监控屏 （以下简称监控屏） 或利用综合自动化系统 （以下简 称综自系统） 作为主站， 实现远距离控制、 监视等 功能。
6
2 040
3 960
0 . 216 3
2 936 . 2
0 . 630 1
3 778 . 0
7
1 380
4 620
0 . 192 0
3 039 . 5
0 . 583 4
3 787 . 5
8
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5 280
0 . 174 0
3 158 . 8
0 . 540 2
3 800 . 8
年平均使用成本为 3 771. 7 元。 因此 S7 - 80 kVA 变压 器可作为热备变压器使用， 使用 4 年后需进行更新。
表 1 监控系统方案比较 Tab. 1 Comparison of monitoring system schemes
监控系统 方案
方案一
方案二
特点
1 分工明确， 接触网开关 监控的功能主要由各组成部 分单独实现， 且主站与子站 常为同一厂家生产， 不存在 接口问题； 2 在牵引变电设施内， 能 实现隔离开关的监控； 3 光缆数量及敷设工程量 较大； 4 投资大。
1 光缆芯数需求量的确 定需考虑应用、 备份、 扩容三方面； 2 光缆通过光调制解调 器连接实现中继， 传输 距离大大加大， 突破了 单模、 多 模 光 缆 对 通 信 距 离 的 限 制； 3 通信链路有冗余； 4 每一台主站和子站都 需要增加光纤环网通信 模块； 5 由于环形通信， 如果 链路上有两个断点， 则 造成中间通信点丢失。
供电与配电
接触网隔离开关监控系统方案研究
尹 磊 （中国中铁二院工程集团有限责任公司， 成都市 610031） Research on the Scheme of Catenary Isolating Switch Monitoring System Yin Lei （China Railway Eryuan Engineering Group Co.， Ltd.， Chengdu 610031， China）
1 需通信专业在子 站处提供纳入铁路 数据专用网的通信 接口； 2 无法在牵引变电 设施内实现隔离开 关监控； 3 不需要敷设专用 光缆。
表 2 监控系统调度中心与主站通信方式比较 Tab. 2 Comparison between communication modes in dispatching center and master station of the monitoring system
通信方式
方式一
方式二
方式三
特点
1 分工明确， 单独设置监控屏 完成主站功能； 2 通信简单， 利用综自通道实 现数据传输； 3 当应用于既 有牵引变电设施 时， 改造工程量 小， 不涉及既有 二次线路变动。
1 可利用综自系 统通过实回线监 控隔离开关； 2 或在综自屏上 设置光端机， 但 同方式一和三相 比， 仅少一面屏 体 （一般不这样 使用）； 3 适用于距牵引 变电设施很近的 隔离开关。
2010 - 05 - 07 来稿 2010 - 07 - 23 修回
41
接触网隔离开关监控系统方案研究 （尹磊） 417
BUILDING
2 0 1 0 年 第 8 期 ELECTRICITY
摘 要 电气化铁路接触网隔离开关纳入远动监 控系统是实现牵引供电系统可靠性和灵活性的重要保障 手段之一， 目前设计及工程实施中监控方案多样， 通过 比较、 分析各方案的特点， 总结出不同应用场合的设计 思路。
表 4 S7 - 80 kVA 变压器热备时不同使用年限下年平均使用成本 Tab. 4 Annual average use cost of S7 - 80 kVA transformer under the different servi百度文库e life when used as hot standby transformer
远利益。 b . 技改工程中是否采用拆除的可利用设备， 应
视设备在工程中的作用并根据设备的经济寿命及年使 用成本进行决策。 合理利用拆除设备的原则是： 既要 节省初期投资， 又要降低运营费用， 从而使工程的全 寿命费用达到最低。
参考文献
［1］ 全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员 会. 工程造价管理基础理论与相关法规. 北京： 中国计划 出版社， 2006： 76 - 81．
station network topology
1． 1． 2 主站与子站之间的通信方式 当隔离开关距离牵引变电设施较近 （< 1 km） 时，
可通过综自系统经控制电缆对隔离开关进行监控。 当隔离开关距离牵引变电设施较远 （> 1 km） 时，
由于隔离开关的位置反馈信号一般为干接点信号， 而 开关量输入一般采用 DC 24V、 DC 110V 或 AC 220V 作为输入继电器的启动信号， 在远距离供电情况下， 由于线路电压损失及电磁干扰， 易引起隔离开关位 置反馈信号错误和控制失效， 因此， 宜采用光缆进
根据近几年牵引供电系统设计及实施方案， 接触 网隔离开关监控系统有无线和有线两种控制方案。 无 线控制方案由于控制范围较窄， 且经常出现拒动的情 况， 已逐渐失去市场； 有线控制方案为现阶段设计的 主流方向。 下面针对有线控制方案进行研究。 1． 1 监控方案一
接触网隔离开关监控系统由调度中心操作终端、 主站、 当地子站及通信网络构成。
图 3 环形拓扑结构 Fig. 3 Ring topology
1． 2 监控方案二 接触网隔离开关监控系统由调度中心操作终端、
当地子站及通信网络构成。 子站就近安装在隔离开关 附近， 每个子站控制一个或多个开关。 子站作为牵引 变电所、 分区所的同级设备， 纳入通信环网。
与监控方案一比较， 方案二取消了主站设置， 适 用于隔离开关附近无牵引变电设施的场所， 如单线末 端分相处隔离开关。
3 784 . 0
3
4 020
1 980
0 . 388 0
2 721 . 5
0 . 793 8
3 775 . 3
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3 360
2 640
0 . 301 9
2 777 . 2
0 . 735 0
3 771 . 7
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2 700
3 300
0 . 250 4
2 848 . 7
0 . 680 5
3 772 . 6
2 方案比较与总结
上述两个监控系统方案的比较见表 1， 监控系统 调度中心与主站通信方式的比较见表 2， 监控系统主 站与子站通信方式的比较见表 3， 各种用途的隔离开 关监控方案见表 4。
3 结语
接触网隔离开关监控是涉及接触网、 牵引变电、 通信、 房建等多个专业的复杂工程， 各专业相互协调 配合是实现整个系统可靠运行及减小投资的关键。
供电与配电
行信息交换及控制， 采用的网络拓扑结构主要有以下 两种：
a . 多个点对点配置。 主站 （监控屏） 通过各自 链路与多个子站相连的一种配置， 主站与各子站可同 时交换数据。 拓扑结构如图 2 所示。
图 2 点对点拓扑结构 Fig. 2 Point to point topology
b . 多点环形配置。 所有站之间的通信链路相连 成环状的一种配置。 拓扑结构如图 3 所示。
4 结束语
a . 节能措施可能增加工程的初期投资， 但从 工程的全寿命考虑， 节约能源与工程全寿命费用存在 有机的联系， 追求工程的全寿命最低费用就是找出因 节约能源而节省的运营费用与因节能而增加的初期 投资之间的平衡点， 从而兼顾工程的初期投资与长
and analysis of the characteristics of each scheme， the design ideas for different application occasions are summed up.
Key words Catenary isolating switch Remote monitoring system Wireless communication Wired communication
子站就近安装在隔离开关附近， 每个子站对应一 个或多个隔离开关， 完成数据采集、 处理、 发送、 接 收， 以及输出执行等功能。
通信网络是实现接触网隔离开关监控的物理传输 介质， 决定了整个系统的可靠性和投资规模， 应根据 隔离开关与牵引变电设施的相对位置决定采用何种监 控方式。 1． 1． 1 调度中心与主站之间的通信方式
关键词 接触网隔离开关 远动监控系统 无线 通信 有线通信
0 引言
接触网隔离开关是电气化铁道牵引供电系统的 重要设备之一， 主要用于接触网的故障切除、 分段 停电检修、 分段停电作业及改变供电运行方式等。 随着我国电气化铁路事业的飞速发展， 为满足运输 急需， 保证站场安全可靠， 要求牵引供电系统更加 快捷、 可靠、 灵活地供电， 将接触网隔离开关纳 入远动监控系统是实现这一目标的重要保障手段之 一， 而远动系统日臻完善， 也为该系统的优化提供 了条件。
一般需要纳入远动监控系统的隔离开关包括： 接 触网电分相处及枢纽内场间联络隔离开关、 车站两端 绝缘锚段关节处及长大隧道出入口处的隔离开关、 供 电线上网隔离开关、 枢纽内其它隔离开关， 如货物装 卸线、 旅客列车整备线、 机车整备线、 路外专用线、 大型车站或车场内分束供电等隔离开关。
1 监控方案论述
适用于站场 范围内无牵 引变电设施 的场合， 需 要通信专业 单独提供通 道， 房建专 业提供单独 的设备机 房。
表 3 监控系统主站与子站通信方式比较 Tab. 3 Comparison between communication modes in master station and substation of the monitoring system
网络 拓扑结构
多个点对点配置
多点环形配置
特点
1 结构简单， 当一个 通信链路出现问题时， 不影响其余设备的正常 工作； 2 便于故障查找； 3 通信距离受制于光纤 的模式即单模、 多模的 选择， 单模通信距离可 以 达 到 20 km， 多 模 通 信 距离 为 5 km； 如转接 则熔接头多， 势必造成 光能量损耗加大， 通信 距离下降； 通信链路断 开， 则通信中断； 4 光缆需求量大； 5 投资大。
方式一： 当主站为监控屏时， 监控屏通过综自系 统接入远动系统。
方式二： 当主站为综自系统时， 直接接入远动 系统。
方式三： 当主站为监控屏时， 通过独立的通信接 口设备， 连入铁路专用通信网络， 实现远动功能。
网络拓扑图见图 1。
图 1 调度中心与主站网络拓扑图 Fig. 1 Dispatching center and the master
Abstract The electric railway catenary isolating switch is incorporated into the remote monitoring system， which is one of the important means to achieve reliability and flexibility of traction power supply system. At present， there are various monitoring schemes for design and engineering implementation. By comparison
使用年限 / 年 年末残值 / 元 资产消耗成本 / 元 等额资金回收系数 年运营成本 / 元 一次支付终值系数 年平均使用成本 / 元
1
5 340
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1 . 080 0
2 657 . 9
0 . 925 9
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1 320
0 . 560 7
2 681 . 8
0 . 857 3
调度中心安装一套监控软件， 通过铁路数据专 用网络， 实现操作终端对隔离开关的遥信和遥控 功 能。
主站安装在操作人员便于到达的场所， 如牵引 变电所、 分区所、 开闭所等牵引变电设施或车站通
42 Aug. 2010 Vol. 29 No. 8 418
信 机械室内， 可设置单独的接触网隔离开关监控屏 （以下简称监控屏） 或利用综合自动化系统 （以下简 称综自系统） 作为主站， 实现远距离控制、 监视等 功能。
6
2 040
3 960
0 . 216 3
2 936 . 2
0 . 630 1
3 778 . 0
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4 620
0 . 192 0
3 039 . 5
0 . 583 4
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0 . 174 0
3 158 . 8
0 . 540 2
3 800 . 8
年平均使用成本为 3 771. 7 元。 因此 S7 - 80 kVA 变压 器可作为热备变压器使用， 使用 4 年后需进行更新。
表 1 监控系统方案比较 Tab. 1 Comparison of monitoring system schemes
监控系统 方案
方案一
方案二
特点
1 分工明确， 接触网开关 监控的功能主要由各组成部 分单独实现， 且主站与子站 常为同一厂家生产， 不存在 接口问题； 2 在牵引变电设施内， 能 实现隔离开关的监控； 3 光缆数量及敷设工程量 较大； 4 投资大。
1 光缆芯数需求量的确 定需考虑应用、 备份、 扩容三方面； 2 光缆通过光调制解调 器连接实现中继， 传输 距离大大加大， 突破了 单模、 多 模 光 缆 对 通 信 距 离 的 限 制； 3 通信链路有冗余； 4 每一台主站和子站都 需要增加光纤环网通信 模块； 5 由于环形通信， 如果 链路上有两个断点， 则 造成中间通信点丢失。
供电与配电
接触网隔离开关监控系统方案研究
尹 磊 （中国中铁二院工程集团有限责任公司， 成都市 610031） Research on the Scheme of Catenary Isolating Switch Monitoring System Yin Lei （China Railway Eryuan Engineering Group Co.， Ltd.， Chengdu 610031， China）
1 需通信专业在子 站处提供纳入铁路 数据专用网的通信 接口； 2 无法在牵引变电 设施内实现隔离开 关监控； 3 不需要敷设专用 光缆。
表 2 监控系统调度中心与主站通信方式比较 Tab. 2 Comparison between communication modes in dispatching center and master station of the monitoring system
通信方式
方式一
方式二
方式三
特点
1 分工明确， 单独设置监控屏 完成主站功能； 2 通信简单， 利用综自通道实 现数据传输； 3 当应用于既 有牵引变电设施 时， 改造工程量 小， 不涉及既有 二次线路变动。
1 可利用综自系 统通过实回线监 控隔离开关； 2 或在综自屏上 设置光端机， 但 同方式一和三相 比， 仅少一面屏 体 （一般不这样 使用）； 3 适用于距牵引 变电设施很近的 隔离开关。
2010 - 05 - 07 来稿 2010 - 07 - 23 修回
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接触网隔离开关监控系统方案研究 （尹磊） 417
BUILDING
2 0 1 0 年 第 8 期 ELECTRICITY
摘 要 电气化铁路接触网隔离开关纳入远动监 控系统是实现牵引供电系统可靠性和灵活性的重要保障 手段之一， 目前设计及工程实施中监控方案多样， 通过 比较、 分析各方案的特点， 总结出不同应用场合的设计 思路。
表 4 S7 - 80 kVA 变压器热备时不同使用年限下年平均使用成本 Tab. 4 Annual average use cost of S7 - 80 kVA transformer under the different servi百度文库e life when used as hot standby transformer
远利益。 b . 技改工程中是否采用拆除的可利用设备， 应
视设备在工程中的作用并根据设备的经济寿命及年使 用成本进行决策。 合理利用拆除设备的原则是： 既要 节省初期投资， 又要降低运营费用， 从而使工程的全 寿命费用达到最低。
参考文献
［1］ 全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员 会. 工程造价管理基础理论与相关法规. 北京： 中国计划 出版社， 2006： 76 - 81．
station network topology
1． 1． 2 主站与子站之间的通信方式 当隔离开关距离牵引变电设施较近 （< 1 km） 时，
可通过综自系统经控制电缆对隔离开关进行监控。 当隔离开关距离牵引变电设施较远 （> 1 km） 时，
由于隔离开关的位置反馈信号一般为干接点信号， 而 开关量输入一般采用 DC 24V、 DC 110V 或 AC 220V 作为输入继电器的启动信号， 在远距离供电情况下， 由于线路电压损失及电磁干扰， 易引起隔离开关位 置反馈信号错误和控制失效， 因此， 宜采用光缆进
根据近几年牵引供电系统设计及实施方案， 接触 网隔离开关监控系统有无线和有线两种控制方案。 无 线控制方案由于控制范围较窄， 且经常出现拒动的情 况， 已逐渐失去市场； 有线控制方案为现阶段设计的 主流方向。 下面针对有线控制方案进行研究。 1． 1 监控方案一
接触网隔离开关监控系统由调度中心操作终端、 主站、 当地子站及通信网络构成。
图 3 环形拓扑结构 Fig. 3 Ring topology
1． 2 监控方案二 接触网隔离开关监控系统由调度中心操作终端、
当地子站及通信网络构成。 子站就近安装在隔离开关 附近， 每个子站控制一个或多个开关。 子站作为牵引 变电所、 分区所的同级设备， 纳入通信环网。
与监控方案一比较， 方案二取消了主站设置， 适 用于隔离开关附近无牵引变电设施的场所， 如单线末 端分相处隔离开关。
3 784 . 0
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4 020
1 980
0 . 388 0
2 721 . 5
0 . 793 8
3 775 . 3
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3 360
2 640
0 . 301 9
2 777 . 2
0 . 735 0
3 771 . 7
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2 700
3 300
0 . 250 4
2 848 . 7
0 . 680 5
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2 方案比较与总结
上述两个监控系统方案的比较见表 1， 监控系统 调度中心与主站通信方式的比较见表 2， 监控系统主 站与子站通信方式的比较见表 3， 各种用途的隔离开 关监控方案见表 4。
3 结语
接触网隔离开关监控是涉及接触网、 牵引变电、 通信、 房建等多个专业的复杂工程， 各专业相互协调 配合是实现整个系统可靠运行及减小投资的关键。
供电与配电
行信息交换及控制， 采用的网络拓扑结构主要有以下 两种：
a . 多个点对点配置。 主站 （监控屏） 通过各自 链路与多个子站相连的一种配置， 主站与各子站可同 时交换数据。 拓扑结构如图 2 所示。
图 2 点对点拓扑结构 Fig. 2 Point to point topology
b . 多点环形配置。 所有站之间的通信链路相连 成环状的一种配置。 拓扑结构如图 3 所示。