对铁路牵引变电所自动化操作的理性思考
摘要：随着中国电气化铁道的迅速发展，大量的新型技术在电气化铁道牵引供电系统中得到广泛应用，变电所综合自动化系统利用计算机技术，现代电子技术，通信技术和信号处理技术，实现对变电站供电设备的自动监视、控制、测量和微机保护及网络通信功能，其具有功能综合化，运行管理智能化，变电所（站）小型化等特点，可使变电所实现无人值守，提高了牵引供电系统的可靠性及管理水平。
关键词：电气化；铁路；变电所；自动化；操作
一、电气化铁路牵引变电所综合自动化系统应用和研究的现状
近年，国内许多干线铁路均采用了综合自动化技术，而牵引变电所综合自动化技术本身对于铁道电气化专业的同行来讲，也属于新课题，牵引变电所综合自动化系统的选择原则和方法的确定就显得十分必要。特别是在高速铁路方面的运行经验，是十分有意义的。由于综合自动化系统采用了比较先进的技术，对铁路用户来讲，选择合适的综合自动化系统显然非常重要。本文结合铁路电化铁道牵引供电系统扩能改造工程，对牵引供电综合自动化系统的功能需求进行分析，对铁路牵引变电所综合自动化系统监控功能需求分析，包括各种遥测，遥控及电气状态监测功能需求分析。微机保护功能需求分析：根据铁路牵引变电所主设备情况，对牵引变压器监控、保护、馈线监控保护，电容器组监控保护的保护功能及监控功能提出需求及设计原则。对牵引变电所综合自动化系统的结构形式进行需求分析；对牵引变电所综合自动化系统的现场总线形式进行需求分析；对牵引供电综合自动化系统的调度控制系统进行功能及站级通信网络进行功能需求分析；对牵引变电所进行继电保护整定计算的研究和思考。电气化铁路具有高速、重载、对环境无污染等特点，使得铁道电气化已成为铁路发展的必然趋势，目前我国电气化铁路通车里程已在铁路总干线中呈发展趋势。在铁路牵引供电综合自动化方面应用较多的产品是由西南交大许继公司开发的TA21牵引变电所综合自动化系统。
二、牵引变电所综合自动化系统的科学运用
牵引变电所综合自动化系统操作在电气化铁路整体运行中具有十分重要的意义，它和传统的微机保护与控制系统加RTU（远动终端）有什么区别，这一直是一个学术界争论不休的问题。一个典型的牵引变电所综合自动化系统是在分散的多套微机保护与控制装置加RTU（远动终端）的基础上，利用高可靠性的光纤网络，重新设计整个系统结构，整个变电所的保护、测量、控制和通信功能由一套系统（或装置）完成。与传统的方式相比具有以下特点：所有的间隔单元集保护、测量、控制于一体，从而取消了控制屏和中央信号屏及RTU，对于集中组屏方式来讲，屏数减少近一半，电缆节约1/3；所有以前由RTU实现的四遥功能均通过间隔层经过所内高速光纤网实现，节省了大量电缆和施工工作量；所有的报表都可实现远方实时打印，易于实现无人值班，进一步降低运营成本；与传统的远动系统相比可提供更加丰富的实时运行信息，可实现实时的远动功能。使牵引供电综合自动化系统的实现成为可能；为供电段生产指挥中心的牵引供电管理系统的实现打下了坚实的基础。供电段技术人员可在段部对每一个变电所的每一个装置的运行情况非常清楚，可进行远方试验、远方故障诊断、整定等等。当事故发生后，能在供电段生产指挥中心了解到最新情况，做出科学、快速的反应。
三、牵引变电所综合自动化系统的合理选择
变电所综合自动化系统间隔单元之间的通讯必须采用光纤，否则通讯会受到电磁干扰变得不可靠；在整个系统设计中，我们必须考虑到，任何一个环节或单元坏，均不会影响系统工作。所内的网络拓扑结构建议采用双环无主总线自愈光纤网。该结构取消了通讯管理机和双层网络，全部采取TCP/IP的通讯协议，所内的间隔单元、后台是平等的。取消变电所所内局域工业控制网，整个系统演变为一个由电调中心、间隔单元组成的广域网，从而完成了由牵引变电所综合自动化系统向牵引供电自动化系统的演变，这是综合自动化系统的发展方向。间隔单元应采用集保护、测量、控制于一体的装置。对于用户来讲，既可节省装置，又可节省中央控制室的空间、相关的电缆、屏体及开关等。要达到一套装置完成相关功能，间隔单元必须采用32位以上的CPU系统，否则必须以牺牲装置的性能为代价，如每个工频周期的采样点减少，采样精度降低等。同时考虑到，间隔单元除了保护功能具有测量功能，高精度的采样器件必须采用。SMT（表面贴装技术）、多层印制板技术的应用，可进一步提高间隔单元的抗干扰能力。
综上所述，电气化铁路牵引变电所在选择国内产品时，应考虑采用具有成熟运行经验的产品，特别是在干线铁路上，有成功运行经验的产品，国内某些产品就是从电力系统低压自动化站移植过来的，存在着技术落后，不能很好地适应牵引供电的特点的问题，在选择一个产品时，建议用户到该产品实际投运的地方去实际考察一下，做一个客观的比较。当然最好采用国内大的专业工厂的产品。在技术的先进性上，售后服务上都能得到很好的保证。当资金十分充足时，国外产品是一种选择。一般来讲，用户在选择国内产品时，应选择牵引变电所内必须采用双路光纤为通讯媒体的工业局域网、间隔单元上具有双光纤接口、间隔单元采用32位CPU系统、无集线器、任何一个部件损坏，均不影响系统运行的可靠性原则，同时还应该选择大厂的产品。
参考文献：
1、商国才.电力系统自动化[M].天津大学出版社,1996.
2、邬明宽.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京航空航天大学出版社,1996.
（作者单位：神华准能大准铁路公司供电段）
关键词：电气化；铁路；变电所；自动化；操作
一、电气化铁路牵引变电所综合自动化系统应用和研究的现状
近年，国内许多干线铁路均采用了综合自动化技术，而牵引变电所综合自动化技术本身对于铁道电气化专业的同行来讲，也属于新课题，牵引变电所综合自动化系统的选择原则和方法的确定就显得十分必要。特别是在高速铁路方面的运行经验，是十分有意义的。由于综合自动化系统采用了比较先进的技术，对铁路用户来讲，选择合适的综合自动化系统显然非常重要。本文结合铁路电化铁道牵引供电系统扩能改造工程，对牵引供电综合自动化系统的功能需求进行分析，对铁路牵引变电所综合自动化系统监控功能需求分析，包括各种遥测，遥控及电气状态监测功能需求分析。微机保护功能需求分析：根据铁路牵引变电所主设备情况，对牵引变压器监控、保护、馈线监控保护，电容器组监控保护的保护功能及监控功能提出需求及设计原则。对牵引变电所综合自动化系统的结构形式进行需求分析；对牵引变电所综合自动化系统的现场总线形式进行需求分析；对牵引供电综合自动化系统的调度控制系统进行功能及站级通信网络进行功能需求分析；对牵引变电所进行继电保护整定计算的研究和思考。电气化铁路具有高速、重载、对环境无污染等特点，使得铁道电气化已成为铁路发展的必然趋势，目前我国电气化铁路通车里程已在铁路总干线中呈发展趋势。在铁路牵引供电综合自动化方面应用较多的产品是由西南交大许继公司开发的TA21牵引变电所综合自动化系统。
二、牵引变电所综合自动化系统的科学运用
牵引变电所综合自动化系统操作在电气化铁路整体运行中具有十分重要的意义，它和传统的微机保护与控制系统加RTU（远动终端）有什么区别，这一直是一个学术界争论不休的问题。一个典型的牵引变电所综合自动化系统是在分散的多套微机保护与控制装置加RTU（远动终端）的基础上，利用高可靠性的光纤网络，重新设计整个系统结构，整个变电所的保护、测量、控制和通信功能由一套系统（或装置）完成。与传统的方式相比具有以下特点：所有的间隔单元集保护、测量、控制于一体，从而取消了控制屏和中央信号屏及RTU，对于集中组屏方式来讲，屏数减少近一半，电缆节约1/3；所有以前由RTU实现的四遥功能均通过间隔层经过所内高速光纤网实现，节省了大量电缆和施工工作量；所有的报表都可实现远方实时打印，易于实现无人值班，进一步降低运营成本；与传统的远动系统相比可提供更加丰富的实时运行信息，可实现实时的远动功能。使牵引供电综合自动化系统的实现成为可能；为供电段生产指挥中心的牵引供电管理系统的实现打下了坚实的基础。供电段技术人员可在段部对每一个变电所的每一个装置的运行情况非常清楚，可进行远方试验、远方故障诊断、整定等等。当事故发生后，能在供电段生产指挥中心了解到最新情况，做出科学、快速的反应。
三、牵引变电所综合自动化系统的合理选择
变电所综合自动化系统间隔单元之间的通讯必须采用光纤，否则通讯会受到电磁干扰变得不可靠；在整个系统设计中，我们必须考虑到，任何一个环节或单元坏，均不会影响系统工作。所内的网络拓扑结构建议采用双环无主总线自愈光纤网。该结构取消了通讯管理机和双层网络，全部采取TCP/IP的通讯协议，所内的间隔单元、后台是平等的。取消变电所所内局域工业控制网，整个系统演变为一个由电调中心、间隔单元组成的广域网，从而完成了由牵引变电所综合自动化系统向牵引供电自动化系统的演变，这是综合自动化系统的发展方向。间隔单元应采用集保护、测量、控制于一体的装置。对于用户来讲，既可节省装置，又可节省中央控制室的空间、相关的电缆、屏体及开关等。要达到一套装置完成相关功能，间隔单元必须采用32位以上的CPU系统，否则必须以牺牲装置的性能为代价，如每个工频周期的采样点减少，采样精度降低等。同时考虑到，间隔单元除了保护功能具有测量功能，高精度的采样器件必须采用。SMT（表面贴装技术）、多层印制板技术的应用，可进一步提高间隔单元的抗干扰能力。
综上所述，电气化铁路牵引变电所在选择国内产品时，应考虑采用具有成熟运行经验的产品，特别是在干线铁路上，有成功运行经验的产品，国内某些产品就是从电力系统低压自动化站移植过来的，存在着技术落后，不能很好地适应牵引供电的特点的问题，在选择一个产品时，建议用户到该产品实际投运的地方去实际考察一下，做一个客观的比较。当然最好采用国内大的专业工厂的产品。在技术的先进性上，售后服务上都能得到很好的保证。当资金十分充足时，国外产品是一种选择。一般来讲，用户在选择国内产品时，应选择牵引变电所内必须采用双路光纤为通讯媒体的工业局域网、间隔单元上具有双光纤接口、间隔单元采用32位CPU系统、无集线器、任何一个部件损坏，均不影响系统运行的可靠性原则，同时还应该选择大厂的产品。
参考文献：
1、商国才.电力系统自动化[M].天津大学出版社,1996.
2、邬明宽.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京航空航天大学出版社,1996.
（作者单位：神华准能大准铁路公司供电段）
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