基于光纤控制的接触网隔离开关常见远动故障原因分析及改进措施

基于光纤控制的接触网隔离开关常见远动故障原因分析及改进措施

发表时间：2018-09-17T11:04:43.827Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：王静怡

[导读] 摘要：随着电气化铁路的发展，电动接触网隔离开关被广泛应用于牵引供电系统。

中国铁路上海局集团有限公司南京供电段 210000

摘要：随着电气化铁路的发展，电动接触网隔离开关被广泛应用于牵引供电系统。20世纪90年代，隔离开关普遍采用电缆控制，由于易受到接触网的电气干扰、控制及信号的可靠性不高、工程成本高等缺点[1]，本文主要对光纤控制的接触网隔离开关常见故障进行分析，并提出改进措施。

关键词：接触网隔离开关；光纤控制；误动；拒动；误显示

0引言

接触网隔离开关简称网开关，是牵引供电系统的重要组成部分，用于枢纽站场、电分相、牵引所亭上网点等处。其作用是连通或切断接触网供电分段间的电路，增加供电的灵活性，以满足检修和不同供电方式运行需要[3]。网开关具有一般高压隔离开关的特点，但又有所区别，是一种专用于电气化铁路的特殊隔离开关。高铁和客专线网开关的操作与监控纳入SCADA 系统，电调通过远方操作，达到及时隔离故障、缩小事故范围、分段作业区段等目的。

1基于光纤控制的接触网隔离开关控制方式及原理

由于光纤具有抗干扰能力强、传输距离远、通信可靠性高等优点，而广泛应用于牵引供电SCADA系统中的接触网隔离开关控制。光纤传输模式下接触网隔离开关的控制方式分为：调度主站遥控、网开关监控屏按钮控制、网开关本体控制，接触网隔离开关监控系统[4]原理框图如图1所示。

图1 接触网隔离开关监控系统

调度主站遥控时，主站分、合命令下发至所内网开关监控盘RTU（远动终端单元），RTU主通信模块处理后，通过光纤将命令下发至网开关本体远动终端，启动操作机构远方控分、控合回路，实现网开关分、合。网开关监控屏按钮控制时，按下屏面分、合按钮，RTU采集模块采集按钮信息，发出对应的遥控指令，主通信模块处理后通过光纤将命令下发至网开关本体远动终端，启动操作机构远方控分、控合回路，实现网开关分、合。网开关本体控制时，按下操作机构箱分、合闸按钮，直接启动操作机构当地控分、控合回路，实现网开关分、合。

光纤控制方案的优点有：（1）接触网隔离开关安装位置分散,很多距离变电所距离较远,而光纤的通信距离远,能够充分克服所级监控主站和远方终端之间的通信障碍。（2）光纤通信抗电磁干扰能力强,这是其天然优势。（3）光纤并非导电介质,能够充分避免户外雷电冲击传入变电所。缺点:（1）分散安装于轨旁的远程监控单元、操作机构二次回路，易受强电磁干扰，系统的安全可靠性，受到一定程度且不便于维护。（2）在高寒地区，户外尾纤受低温影响，容易发生冻损。（3）系统集成设备多，且分别不一，出现问题后排查麻烦。不利于后期维护。

2 基于光纤控制的接触网隔离开关常见远动故障原因

2.1接触网隔离开关误动作

2.1.1操作机构电机电源连接线松动等接触不良故障

当调度台发出命令后不能执行操作，但操作机构二次回路保持了这个操作命令，在随后运行中，松动的连接线可能恢复，操作命令随即作用导致开关动作。

图2 接触网隔离开关操作电机电源连接图

2.1.2 RTU与操作机构信号控制电缆连线受到干扰

此类故障导致的接触网隔离开关误动作，可以从以下三方面得到印证：

1）发生接触网隔离开关误动后，工区人员在现场进行测量，停掉外部220V电源后，依然在此连接线处测量到40—90V交流电压； 2）接触网隔离开关操作机构箱内的空气开关，在接触网故障时经常发生跳闸，从而印证确实有感应电压（电流）存在，只不过是干扰了不同的回路；

3）操作机构箱内加热回路经常报非正常工作，同样可以证实干扰的存在。

此外，如果220V电源火零线接反，RTU出口继电器可能断的是零线，隐患更大，在恶劣天气下，如果连线绝缘降低或瞬间接地，将直接导致发出操作命令。

2.1.3 RTU的装置码地址冲突

如果接触网隔离开关本体RTU的装置码地址与其他网开关重复，调度远动操作与本开关相同地址码的网开关，会导致该开关误动作。

此现象多发生于新更换RTU时，更换人员不精心所致。

2.2接触网隔离开关拒动

2.2.1隔离开关操作机构箱内空气开关跳闸

接触网隔离开关本体监控系统包含RTU工作电源空开、操作机构供电空开、操作机构电机电源空开、操作机构二次控制回路电源空开，四个开关中任一开关跳闸，都会导致接触网隔离开关拒动。运行中跳闸最多的是操作机构电机电源空开。此现象多发生于接触网故障区间，受到干扰所致。

2.2.2传输通道中断

由于光纤故障或者通信设备故障，造成传输通道中断，RTU接收不到控制指令而导致的拒动。

2.3接触网隔离开关位置信号误显示

2.3.1牵引变电所综自远动管理机在主备通道切换时误显示

SCADA综自远动管理机通道切换使用时，主备管理机数据不同步，会误报开关动作信息。2.3.2 RTU或操作机构线路板受干扰误显示 RTU或者操作机构箱控制回路受到干扰导致遥信误显示。

3 改进措施

3.1防止接触网隔离开关误动的措施

已经投运的接触网隔离开关远动，防止误动的措施主要有两个：

3.1.1借鉴德国直接控制电机电源模式抗干扰强的优点，不操作的情况下断开操作电源，实现电机控制回路的双重控制；采取操作机构电机电源空开加操作机构后，操作机构电机电源空开正常处于分闸状态，不再会浪涌动作引起跳闸。操作电源不被接通时的接触网隔离开关动作一般可以判断为误信息而忽略。同时增强了调度人员判断接触网隔离开关是误动还是误显示的办法。

此方式在接触网隔离开关远动时，需要RTU软件执行遥控命令时分成两步操作，一是合上操作电源，二是发出操作命令。

3.1.2操作机构箱内自保持继电器的自保持功能定时释放，避免在操作时不动，而没有操作时误动。

3.2防止接触网隔离开关拒动的措施

在所内监控主站与本体监控单元之间，采用双光纤通道，配置双路光电转换装置，一主一备，防止个别光电转换器损坏或者接触不良造成遥控拒动和遥信丢失，提高系统可靠性。

3.3防止接触网隔离开关位置信号误显示的措施

3.2.1接触网隔离开关监控屏与SCADA直接相连，不再经过综自系统。防止经过综自系统后引起开关位置误显示。

3.2.2 RTU、操作机构箱内电机控制、工作回路应设置自检报警，当线路出现问题不能正常工作时，应向调度台报警。此时，所有开关动作信息将被忽略。

3.2.3改单点遥信为双点遥信，增加合分不定状态的表达，以免造成误显示。

3.2.4 RTU、操作机构箱内电机控制、工作回路应设置自检报警，当线路出现问题不能正常工作时，应向调度台报警。此时，所有开关动作信息将被忽略。

3.2.5改单点遥信为双点遥信，增加合分不定状态的表达，以免造成误显示。

4 结束语

总而言之，解决接触网隔离开关误动、拒动、开关位置误显示问题的基本指导思想一是消除干扰，二是强化控制，即使干扰存在也不会误动。因此接触网隔离开关远动故障的消除应积极做好标准施工及安全接地外，还应侧重于强化控制，减少故障的发生。

参考文献

[1]李万松.接触网隔离开关的常见故障探讨[J].城市建设理论研究（电子版）,2015(35)：235-235.

[2]李焱.高速铁路接触网隔离开关远动控制技术的研究[J].电气化铁道，2015（2）：1-3.

[3]刘占通.接触网隔离开关监控系统常见故障分析[J].动力与电气工程，2017（9）:61-62.

[4]陈奇志.铁路供电调度自动化与信息化[M].第1版；中国铁道出版社，2013.