張忠義

（中鐵電氣化鐵路運管公司，北京100036）

電力遠動技術在我國鐵路上應用，已有近20年歷史，近年來新建鐵路均設計了電力遠動系統(tǒng)。使用遠動系統(tǒng)，可以使電力調(diào)度迅速直觀地了解各變電所的設備運行情況，可以縮短倒閘操作時間，提高檢修天窗利用率；可以實現(xiàn)變電所無人或少人值班。鐵路電力遠動系統(tǒng)的實施，大大提高了鐵路供電的可靠性，減少了電力管理維護工作量，極大地推進了鐵路供電管理的現(xiàn)代化進程，發(fā)展前景十分廣闊，是鐵路系統(tǒng)向著高速化、安全化和自動化發(fā)展的必然趨勢。

1 電力線路自動化控制的實現(xiàn)方式

目前，電力線路自動化控制主要有三種實現(xiàn)方式：電壓-時間（V-T）方式、電流控制（I-T）方式和遠方控制方式。

1.1 電壓-時間方式

電壓-時間方式也稱V-T方式，是利用配電所出線開關和線路重合器的時間配合，實現(xiàn)故障自動定位和隔離。線路上安裝自動重合器或帶有重合器控制器的開關，作為線路分段開關，一般以車站為分段點。電壓-時間方式能夠自動隔離故障點，縮小故障范圍，并能夠根據(jù)開關動作時間估計故障位置，為快速檢修提供依據(jù)，投資小見效快，但其本身不具有遠動和實時監(jiān)控功能，故障分析和管理功能有限。

1.2 電流控制方式

電流控制方式也稱I-T方式，是由重合器或斷路器與線路分段器或帶有自動控制器的負荷開關配合，實現(xiàn)線路遠動功能。分段器是一種有智能化的負荷開關，分段器控制器能夠記憶斷路器或重合器的分合次數(shù)，并進行計數(shù)，在達到預先整定的次數(shù)后自動分閘，并閉鎖于分閘狀態(tài)。電流控制方式系統(tǒng)構成比V-T方式要簡單一些，分段器動作次數(shù)少，但出線開關仍然要進行三次重合操作。如果線路上有兩個以上分段器，它們之間動作電流整定配合比較復雜。

1.3 遠方控制方式

遠方控制方式，即遠動方式，就是利用線路自動化遠方終端（FTU）對分段開關進行實時監(jiān)控，并將故障檢測結果送至控制中心或主站，由控制中心判斷故障位置(故障定位)，人工遙控或者自動隔離故障線路，恢復非故障線段供電。

如圖1所示，線路分段開關處均安裝FTU進行實時監(jiān)控，與控制中心或主站通信完成SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition，即監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集)監(jiān)控和故障管理功能。一般以車站分段開關為監(jiān)控點。

圖1 遠方控制方式

在線路上F點發(fā)生永久故障后，經(jīng)過“備投-重合過程”，甲所出線開關跳閘，該過程由FTU監(jiān)視，并將故障檢測結果送往車站。在此例中，S1、S2、S3處FTU檢測到故障電流。主站根據(jù)FTU上報的故障檢測結果，確定出故障點F，人工或自動下發(fā)遙控命令，將故障點兩側開關跳開，隔離故障區(qū)間，然后下發(fā)遙控命令依次將配電所出線開關、分段開關閉合，恢復非故障線段供電。

2 遠動工作模式分析

鐵路電力線路供電運行方式如圖2所示：

圖2 線路供電運行方式

甲、乙兩個配電所分別供電，兩所之間由若干車站開關作為線路分段開關，正常情況下，甲所作為主供電源，乙所作為備用電源；自閉作為主供電源，貫通線為備用電源。

當線路F點發(fā)生短路故障時，甲所自閉線出線開關迅速斷開，線路失電；乙所在監(jiān)測到線路失電后自動投切，如果故障消失，則線路恢復正常供電，如果故障沒有消失，乙所迅速跳閘，背投不成功；甲所經(jīng)過重合閘時間后，再次合閘，如果故障消失，則線路恢復正常供電，如果故障沒有消失，甲所再次跳閘，重合不成功，線路失電退出運行。這個過程稱為“備投－重合過程”。

此時，信號、通信設備由貫通線供電。這時應及時排除故障，恢復自閉線正常供電，否則如果貫通線路再發(fā)生永遠故障，將導致信號、通信設備供電中斷事故。有些情況下，鐵路沿線沒有自閉線，只有貫通線，當貫通線發(fā)生永遠故障后，會立即導致供電中斷。另外，鐵路電力系統(tǒng)還經(jīng)常使用“重合－備投”方式，工作過程與“備投－重合”類似。

遠動系統(tǒng)主要功能包括：

（1）車站開關的日常運動監(jiān)控。車站開關的日常運動監(jiān)控，即通常所說的遙信、遙測、遙控“三遙”等遠動功能。通過遠方遙控，可以做到線路的分段停送電，當進行線路維護和開關檢修時，可以縮小正常檢修造成的停電范圍，提高供電可靠性。

（2）故障管理功能。由于區(qū)間線路一般達數(shù)十km，而且多在荒郊野外，所以人工查找故障點非常困難。實現(xiàn)線路電力遠動后，就可以迅速確定故障類型（相間短路故障還是單相接點故障）和故障位置（精度為兩個分段開關的距離），立即安排技術人員進行搶修；而且可以實施遠程控制隔離故障線段，恢復非故障線路供電，縮小停電范圍。實現(xiàn)線路故障的自動處理，可以大大縮小故障停電范圍，縮短了線路故障查找、維修和恢復供電的時間，提高了供電可靠行，這是實現(xiàn)線路自動化的主要意義所在。

3 鐵路電力遠動工作系統(tǒng)應用案例分析

在神朔電氣化新增二線的施工中，曾出現(xiàn)過一個電調(diào)臺在一個天窗內(nèi)辦理12張工作票，一個供電臂有5～6個作業(yè)組同時作業(yè)的情況，停送電完全由電力調(diào)度一人控制，不容出現(xiàn)任何差錯，調(diào)度員安全壓力可想而知。如果不采用遠動系統(tǒng)，電力調(diào)度直接下令給變電所值班人員進行停送電操作，由于變電所值班人員并不掌握供電臂上作業(yè)組作業(yè)情況，變電所值班人員對命令內(nèi)容是否正確根本無從判斷，增加變電所操作這一環(huán)節(jié)，反會增加犯錯的機率，并不能起到增加安全系數(shù)的作用。

先從電力調(diào)度的作業(yè)流程來分析：作業(yè)前一日工區(qū)申報作業(yè)計劃(內(nèi)容包括停電范圍、作業(yè)地點)——電力調(diào)度審核工作票——作業(yè)時電力調(diào)度給變電所發(fā)令停電(或遠動操作停電)——工區(qū)作業(yè)完畢消令——電力調(diào)度發(fā)令送電(或遠動操作送電)。

此過程中存在三個關鍵環(huán)節(jié)：要進行遠動操作的開關與計劃中要求停電開關是否一致；電力調(diào)度下令時，作業(yè)命令中作業(yè)組要求的停電開關是否確已停電；作業(yè)完成后進行送電時，此開關所涉及的供電臂上的所有工作是否已全部完成。

將以上三個環(huán)節(jié)交由遠動系統(tǒng)控制，將大大減少因電力調(diào)度或變電所值班員人為失誤造成的誤停送電。方法如下：

（1）建立一個停電作業(yè)數(shù)據(jù)庫，包含工作票號、工區(qū)名稱、作業(yè)地點、計劃停電的開關號、開關狀態(tài)、作業(yè)開始及完成時間等項目。在輸入后，遠動系統(tǒng)自動核查作業(yè)地點與停電開關是否相符。

（2）倒閘操作時，遠動系統(tǒng)自動核查開關號是否在計劃數(shù)據(jù)庫內(nèi)，是則執(zhí)行，否則警告出錯。

（3）作業(yè)命令發(fā)出前，執(zhí)行校驗開關狀態(tài)，逐一核查開關遙信狀態(tài)是否與要求的一致，全部正確則通過，否則發(fā)出警告并要求確認。

（4）作業(yè)完成消令后，調(diào)度員在對話框內(nèi)填入作業(yè)完成時間，存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

（5）開關送電時，遠動系統(tǒng)自動查找對應的作業(yè)是否完成，是則執(zhí)行送電，否則發(fā)出警告并要求確認。

4 結束語

目前，電力遠動系統(tǒng)已應用于多條鐵路線上，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。如果我們進一步深入考慮現(xiàn)場應用的實際情況，在遠動系統(tǒng)中依次改善設備產(chǎn)品質(zhì)量，提高現(xiàn)有電力系統(tǒng)的自動化水平，就能實現(xiàn)電力系統(tǒng)及線路的自動監(jiān)視和控制。有故障時，能夠自動檢測故障和自動確定故障位置，通過線路分段實現(xiàn)故障線段自動隔離；非故障線段快速恢復供電，縮小停電范圍，減少停電時間，提高供電可靠性，以滿足列車安全、可靠、高效運行的需要。

[1]錢清泉.電氣化鐵道遠動技術[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[2]盛壽鱗，尹更生.電力系統(tǒng)遠動原理及應用[M].北京：水利電力出版社，2004.