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        關(guān)于鐵路10?kV配電所綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)的探討

        2015-05-30 12:25:34尤繼國(guó)
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2015年35期
        關(guān)鍵詞:探討設(shè)計(jì)

        尤繼國(guó)

        摘 要:鐵路電力供電設(shè)備具有鐵路電力設(shè)備線路長(zhǎng)、負(fù)荷單一而且較小、供電可靠性要求高的特點(diǎn),鐵路配電所又是鐵路電力供電系統(tǒng)的主要組成部分,專(zhuān)門(mén)為鐵路信號(hào)、通信、信息、隧道、橋梁等鐵路設(shè)施供電。隨著變配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在鐵路新建的變配電所的廣泛應(yīng)用,因此對(duì)變配電所新建設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足技術(shù)先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)合理性、供電可靠性、運(yùn)行維護(hù)方便以及經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。該文對(duì)鐵路10 kV配電所綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行分析與討論,并提出相應(yīng)的建議。

        關(guān)鍵詞:鐵路10 kV配電所 設(shè)計(jì) 探討

        中圖分類(lèi)號(hào):TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)12(b)-0155-03

        鐵路配電所是鐵路電力供電系統(tǒng)的主要組成部分,是維持鐵路運(yùn)輸正常秩序的電力供應(yīng)中樞,具有設(shè)備多而集中、技術(shù)復(fù)雜的特點(diǎn)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,國(guó)家對(duì)鐵路運(yùn)輸業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)和新建工程的投資不斷加大,新技術(shù)和新設(shè)備在鐵路電力設(shè)備中得到大力的推廣和應(yīng)用。近年來(lái)鐵路配電所的新建項(xiàng)目也越來(lái)越多,而配電所的保護(hù)可靠性、操作靈活性、檢修維護(hù)簡(jiǎn)單、管理方便是保證其供電質(zhì)量的前提,從而凸顯出鐵路10 kV配電所綜合自動(dòng)化合理設(shè)計(jì)尤其重要。

        1 鐵路10 kV配電所綜合自動(dòng)化的設(shè)計(jì)思路與比較

        變配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、通信和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電所二次設(shè)備的各種功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì),從而對(duì)變配電所所有設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量、控制和保護(hù)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。

        配電所自動(dòng)化系統(tǒng)是將微機(jī)監(jiān)控、測(cè)量、保護(hù)、通信和防誤動(dòng)功能通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)集成為一個(gè)整體的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

        配電所自動(dòng)化系統(tǒng)不僅可以完成配電所保護(hù)及自動(dòng)監(jiān)控功能,而且是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn),其發(fā)展趨勢(shì)是把所內(nèi)數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至調(diào)度中心、將管理和調(diào)度功能上移,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班。

        變配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為3個(gè)層,分別為站控層-調(diào)度端、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元;網(wǎng)絡(luò)層-雙環(huán)光纖網(wǎng)、以太網(wǎng)以及通信單元(包括網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備,如協(xié)議轉(zhuǎn)換器、路由器、通訊管理機(jī)等);間隔層-保護(hù)測(cè)控裝置、同時(shí)交直流系統(tǒng)等智能設(shè)備通過(guò)通用通信裝置納入配電所的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中。

        變配電所自動(dòng)化系統(tǒng)一般采用由間隔層(一次設(shè)備)和站控層組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。間隔層裝置面向一次設(shè)備完成數(shù)據(jù)采集、保護(hù)與監(jiān)控功能,而站控層采用通信處理機(jī)裝置與工業(yè)PC機(jī)完成與上級(jí)調(diào)度自動(dòng)化主站通信及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能。

        配電所自動(dòng)化系統(tǒng)既可集中組屏,亦可分散布置。本文主要就集中布置結(jié)構(gòu)和分布分散布置結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、闡述。

        集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為緊湊,實(shí)用性好。不過(guò)其存在調(diào)試繁瑣、運(yùn)行過(guò)程中不直觀,檢修和維護(hù)不方便,施工任務(wù)量及難度都較大等缺點(diǎn)。

        采用集中式結(jié)構(gòu)是將測(cè)控、保護(hù)裝置設(shè)置在控制室集中組屏后,在保護(hù)屏對(duì)相應(yīng)回路實(shí)現(xiàn)各種模擬量、開(kāi)關(guān)量采集,完成配電所的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控和保護(hù)等功能。

        各開(kāi)關(guān)柜(回路)與控制(保護(hù))屏需要通過(guò)二次(控制)電纜相連接,測(cè)控、保護(hù)裝置至后臺(tái)主機(jī)通過(guò)通信電纜連接。一個(gè)中等規(guī)模的配電所(2路電源進(jìn)線、11臺(tái)斷路器)為例,一般情況下需要二次(控制)電纜的數(shù)量在122條,長(zhǎng)度達(dá)到3.5 km之多,這會(huì)增加工程投資,加大施工難度,調(diào)試復(fù)雜,并且在以后的運(yùn)行過(guò)程中增加了運(yùn)行維護(hù)的強(qiáng)度,一旦二次(控制)電纜出現(xiàn)故障,將影響故障處理的時(shí)間和速度,這關(guān)系到鐵路供電的安全可靠性。

        分布分散式結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是按照配電所的元件,斷路器間隔進(jìn)行設(shè)計(jì),間隔級(jí)控制單元的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化使系統(tǒng)使用率更高。

        此結(jié)構(gòu)是將配電所一個(gè)斷路器間隔所需的全部數(shù)據(jù)采集、保護(hù)和控制功能集中由一個(gè)或幾個(gè)智能化的測(cè)控單元完成。測(cè)控單元可以直接安裝在高壓柜上,相互之間用光纖或特殊通訊電纜連接,減少了電纜傳送信息的電磁干擾,且具有很高的可靠性,比較好的實(shí)現(xiàn)了部分故障不相互影響,方便維護(hù)和擴(kuò)展,大量現(xiàn)場(chǎng)工作可一次性在設(shè)備制造廠由廠家來(lái)完成。

        分散保護(hù)直接將需要進(jìn)行保護(hù)的單元設(shè)置在高壓開(kāi)關(guān)柜上就地保護(hù),僅僅通過(guò)通信光纜將其連接,不需要大量的二次(控制)電纜,這將降低工程投資,減少設(shè)備安裝調(diào)試的工作量,降低運(yùn)行維護(hù)人員的工作強(qiáng)度,發(fā)生故障便于查找,會(huì)大大縮短故障處理時(shí)間,為保證安全可靠供電奠定了基礎(chǔ)。

        筆者認(rèn)為分布分散結(jié)構(gòu)還具有以下優(yōu)點(diǎn):

        (1)為實(shí)現(xiàn)配電所無(wú)人值班提供了有利條件。

        (2)分散保護(hù)布置結(jié)構(gòu)可靠性更高,檢修方便。

        2 鐵路10 kV配電所綜合自動(dòng)化布置方式的實(shí)際運(yùn)用

        我們新建的某鐵路10 kV配電所(共計(jì)26面高壓柜、2路電源進(jìn)線、17臺(tái)斷路器)為例,其綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用了分布分散結(jié)構(gòu),通過(guò)圖1不難看出其無(wú)論在施工,還是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中都取得了不錯(cuò)的效果,與集中式結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)勢(shì)。

        2.1 施工方面

        (1)分散保護(hù)大幅減少了施工工作量。設(shè)備安裝減少保護(hù)屏2面、計(jì)量屏1面;二次(控制)電纜敷設(shè)數(shù)量減少至43條,減少了115條達(dá)到2/3之多,長(zhǎng)度減少3 km左右,并且省去了二次回路配線的校對(duì)、連接工作等,施工時(shí)就可大大減少了設(shè)備安裝工作量。

        (2)采用分散保護(hù)降低了施工的難度,減少了施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝調(diào)試的工作量,可以加快施工進(jìn)度,縮短大約1周的施工工期,降低施工費(fèi)用,并且對(duì)于目前要點(diǎn)停電計(jì)劃兌現(xiàn)較難的情況下就顯得尤為關(guān)鍵。

        (3)采用分散保護(hù)由于保護(hù)屏、計(jì)量屏以及二次(控制)電纜的減少,簡(jiǎn)化了配電所二次部分的配置,整體布局更加緊湊,可減少占地面積15㎡左右,節(jié)約了控制室的空間。

        (4)分散保護(hù)與集中保護(hù)相比經(jīng)濟(jì)效益大幅提高。

        采用集中保護(hù)工程投資需80萬(wàn)元左右,費(fèi)用包含:控制保護(hù)屏2面:25萬(wàn)元;交直流屏20萬(wàn)元;計(jì)量屏4萬(wàn)元;二次(控制)4.5km:25萬(wàn)元;控制室建筑6萬(wàn)元。

        (3)分散保護(hù)所需工程投資:測(cè)控保護(hù)裝置18套:18萬(wàn)元;交直流屏20萬(wàn)元;計(jì)量4萬(wàn)元;二次(控制)1.2 km:7萬(wàn)元;控制室建筑5萬(wàn)元,合計(jì)費(fèi)用54萬(wàn)元左右。

        (4)通過(guò)對(duì)比可以看出分布分散保護(hù)工程投資僅為集中保護(hù)的68%,可節(jié)省32%的投資,這就大大降低了工程投資,大幅增加了經(jīng)濟(jì)效益。

        2.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用方面

        (1)由于二次(控制)電纜大大減少,從而降低了運(yùn)行值班人員日常維護(hù)的工作強(qiáng)度。

        (2)分散保護(hù)提高了配電所整體自動(dòng)化水平,使設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠,為實(shí)現(xiàn)配電

        所無(wú)人值班提供了有利條件。

        (3)在實(shí)際運(yùn)用中分散保護(hù)布置結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了保護(hù)單元一對(duì)一,更加直觀,為配電所日常的維護(hù)、檢修工作提高了便利。

        (4)由于分布分散結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔明了,可靠性更高,為減少事故的發(fā)生提供了保障。

        (5)如果發(fā)生故障便于查找、處理和恢復(fù),將大大縮短故障影響時(shí)間,為保證持續(xù)供電打下了基礎(chǔ)。

        3 結(jié)語(yǔ)

        為適應(yīng)鐵路技術(shù)發(fā)展,根據(jù)《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》中第5.4.2條“10 kV變電所、10 kV配電所、35 kV及以上變電所控制保護(hù)設(shè)備可采用就地分散布置”的相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)要求以及上述分布分散式結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)點(diǎn),筆者建議以后新建鐵路10 kV配電所綜合自動(dòng)化時(shí)應(yīng)盡量采用分布分散式布置結(jié)構(gòu)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 王遠(yuǎn)璋.變電站綜合自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)與運(yùn)行維護(hù)[M].中國(guó)電力出版社,2004.

        [2] TB10008-2006鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2007.

        [3] 閻曉霞,蘇小林.變配電所二次系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.

        [4] 胡書(shū)強(qiáng).高速鐵路配電作業(yè)指導(dǎo)書(shū)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2014.

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