付春華

摘 要：分析了我國(guó)牽引供電系統(tǒng)變電所亭無(wú)人值班運(yùn)行中的缺點(diǎn)和不足，并研發(fā)了一種在變電所通過(guò)鐵路電話網(wǎng)絡(luò)對(duì)分區(qū)亭進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了分區(qū)亭的無(wú)人值班，提高了牽引供電的可靠性。

關(guān)鍵詞：牽引供電系統(tǒng)；SCADA；分區(qū)亭；供電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.104

隨著我國(guó)電氣化鐵路的快速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)中的牽引變電所亭大量增加。但因企業(yè)的減員增效等要求，相應(yīng)的值班人員未同步增加，導(dǎo)致值班人員的數(shù)量非常緊缺。目前，絕大部分電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中均已建立供電SCADA系統(tǒng)，具備無(wú)人值班的基本條件。但因SCADA系統(tǒng)龐大、功能眾多，且涉及多個(gè)廠家的多種設(shè)備，運(yùn)維單位不同，導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性不高，常因通信通道故障或通訊設(shè)備故障而無(wú)法正常使用。因此，全國(guó)大多數(shù)變電所亭未能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班。

1 解決方案

在牽引供電系統(tǒng)中，分區(qū)亭和AT所的設(shè)備數(shù)量較少，其在供電系統(tǒng)中的重要性較低。如果能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，則可大大緩解值班人員數(shù)量緊缺的局面。

目前，在人員數(shù)量嚴(yán)重緊缺的供電段和SCADA系統(tǒng)可靠性較高的高速鐵路，其分區(qū)亭和AT所實(shí)行了無(wú)人值班。這些所亭一般分為2種：①在非高鐵線路，其牽引負(fù)荷較小，分區(qū)亭一般開(kāi)環(huán)運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)因SCADA系統(tǒng)故障而影響天窗檢修；缺點(diǎn)是分區(qū)亭退出運(yùn)行后會(huì)失去末端電壓，且供電靈活性較低。②在高速鐵路或繁忙干線，分區(qū)亭退出運(yùn)行后會(huì)嚴(yán)重影響供電質(zhì)量，因此，分區(qū)亭必須閉環(huán)運(yùn)行。其缺點(diǎn)是當(dāng)SCADA系統(tǒng)故障或檢修停用時(shí)必須取消天窗檢修，且為了防止發(fā)生供電故障，常要緊急變更供電方式，并必由相關(guān)供電段緊急派人值班。綜上所述，這2種無(wú)人值班的效果無(wú)法令人滿意。

研發(fā)基于鐵路電話撥號(hào)通信的遠(yuǎn)距離后臺(tái)操作，將分區(qū)亭后臺(tái)機(jī)的功能轉(zhuǎn)移到相鄰的牽引變電所。當(dāng)現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)故障時(shí)，由牽引變電所值班人員在得到供電調(diào)度命令后操作分區(qū)亭開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)分區(qū)亭AT所的無(wú)人值班。該系統(tǒng)避免了上述無(wú)人值班的缺點(diǎn)，在無(wú)人值班的情況下大大提高了供電可靠性。

2 系統(tǒng)組成

根據(jù)最初的工作設(shè)想，為了提高運(yùn)行可靠性，為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了主控站和被控站兩套設(shè)備，分別安裝在選定的變電所和需要控制的分區(qū)亭，總體思路如下。

具備主控站（變電所）操作、被控站（分區(qū)亭）開(kāi)關(guān)，并能監(jiān)視開(kāi)關(guān)動(dòng)作變位信號(hào)、運(yùn)行電壓等功能；采用成熟、可靠的PLC和HMI等工控設(shè)備，具有較強(qiáng)的電磁兼容性能，可長(zhǎng)期、可靠運(yùn)行；鐵路電話網(wǎng)絡(luò)和中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)雙網(wǎng)連接至被控站；操作軟件界面與分區(qū)亭主接線圖相同，運(yùn)用觸摸屏HMI提供人機(jī)接口界面，便于值班人員操作。

主控站安裝于牽引變電所內(nèi)，由觸摸屏HMI提供人機(jī)接口界面，供值班人員操作。操作命令、遙信信息等經(jīng)過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器經(jīng)由鐵路電話網(wǎng)絡(luò)連接被控站，GSM調(diào)制解調(diào)器借助中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供備用通信通道。

被控站安裝于分區(qū)亭、AT所內(nèi)，如圖1所示。采用PLC采集各開(kāi)關(guān)位置和接觸網(wǎng)末端網(wǎng)壓等遙信、遙測(cè)信息，并輸出分合閘控制信號(hào)，經(jīng)繼電器板輸出后連接至各個(gè)開(kāi)關(guān)的分合閘控制線，從而控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的分合。被控站觸摸屏可用于檢修中的試驗(yàn)和查看操作記錄等方面。

整個(gè)系統(tǒng)與既有SCADA系統(tǒng)無(wú)任何聯(lián)系，可確保不受SCADA系統(tǒng)設(shè)備故障的影響，并且不對(duì)SCADA系統(tǒng)造成影響。

3 操作過(guò)程

當(dāng)SCADA系統(tǒng)故障，急需操作相關(guān)分區(qū)亭開(kāi)關(guān)或了解其開(kāi)關(guān)位置、末端網(wǎng)壓等時(shí)，由供電調(diào)度下令道相鄰的牽引變電所值班員。值班人員使用該系統(tǒng)，通過(guò)鐵路電話撥號(hào)連接分區(qū)亭，查看末端網(wǎng)壓、開(kāi)關(guān)位置，并可遙控相關(guān)開(kāi)關(guān)。

當(dāng)使用該系統(tǒng)操作開(kāi)關(guān)時(shí)，操作該系統(tǒng)遙控分區(qū)亭或AT所內(nèi)加裝的“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換繼電器打開(kāi)至當(dāng)?shù)匚恢?。此時(shí)，即使SCADA系統(tǒng)恢復(fù)正常，供電調(diào)度也無(wú)法操作該設(shè)備，從而可避免出現(xiàn)一機(jī)雙調(diào)度的現(xiàn)象。使用該系統(tǒng)操作時(shí)，既有SCADA系統(tǒng)顯示為當(dāng)?shù)夭僮鳌?/p>

4 安全保障

該系統(tǒng)的安全保障分為以下4方面：①該系統(tǒng)具有來(lái)電識(shí)別功能，可確保分區(qū)亭設(shè)備只接受特定號(hào)碼的撥號(hào)連接，拒絕其他電話的撥號(hào)連接。②當(dāng)需要使用該系統(tǒng)操作開(kāi)關(guān)時(shí)，必須使該系統(tǒng)分區(qū)亭中的“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”繼電器打至當(dāng)?shù)匚恢?，避免供電調(diào)度被同時(shí)控制。使用該系統(tǒng)對(duì)分區(qū)亭操作時(shí)，現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)顯示為當(dāng)?shù)夭僮?。③撥?hào)連接使用專用加密通信協(xié)議，可確保通信過(guò)程安全。④系統(tǒng)具有短信通知功能，當(dāng)分區(qū)亭開(kāi)關(guān)發(fā)生變位或出現(xiàn)事故、報(bào)警時(shí)，相關(guān)信息將自動(dòng)發(fā)送到預(yù)先設(shè)置好的值班人員的手機(jī)上。

5 結(jié)論

該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，在不降低供電可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上，牽引變電所亭可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班；平時(shí)處于斷開(kāi)連接狀態(tài)，只有當(dāng)現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)故障時(shí)，才根據(jù)需要連接；只具有查看開(kāi)關(guān)位置、監(jiān)視末端網(wǎng)壓、控制開(kāi)關(guān)和事故報(bào)警等簡(jiǎn)單功能，可避免因系統(tǒng)復(fù)雜而降低可靠性；利用現(xiàn)有鐵路電話通信，不需要架設(shè)專用通信通道，通道建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用基本為0，加之系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單，設(shè)備投資較低。

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〔編輯：張思楠〕