夏輝

河南省鄭州市中鐵電氣化局集團(tuán)第三工程有限公司，中國·河南 鄭州 450000

1 引言

隨著高速鐵路供電系統(tǒng)自動化程度不斷發(fā)展和提高,接觸網(wǎng)對接觸網(wǎng)開關(guān)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性要求也在不斷提高。接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠?qū)﹁F路供電系統(tǒng)中的接觸網(wǎng)開關(guān)實(shí)時狀態(tài)和分合閘位置進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)控和遠(yuǎn)動操作,還能夠使接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定和可靠。論文結(jié)合南三龍鐵路擴(kuò)能改造工程遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，討論鐵路供電系統(tǒng)對接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求。

2 分布式接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

根據(jù)中國高速鐵路接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，基本分為統(tǒng)一監(jiān)控模式和分布式監(jiān)控模式兩種。統(tǒng)一監(jiān)控模式雖然造價低容易實(shí)現(xiàn)，但集中采用會受到鐵路高壓線路、環(huán)境場地等制約。采用光纖分布式遠(yuǎn)動監(jiān)控模式具有故障排查簡單、設(shè)計施工靈活、檢修率低、系統(tǒng)耦合度低等優(yōu)點(diǎn)。此模式使用光纖傳輸信號既減少了鐵路電力的電磁干擾，也具有造價低廉、信號傳輸穩(wěn)定、不受場地和地形制約等諸多優(yōu)點(diǎn)。

3 光纖分布式監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

光纖分布式監(jiān)控系統(tǒng)（如圖1所示）通過把智能化遠(yuǎn)程I/O監(jiān)控單元分散安裝在每臺接觸網(wǎng)開關(guān)附近，然后通過光纖傳輸與附近的接觸網(wǎng)開關(guān)主控箱連接，通過現(xiàn)場開關(guān)主控箱與調(diào)度臺監(jiān)控軟件進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對鐵路沿線的接觸網(wǎng)開關(guān)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。智能化遠(yuǎn)程I/O監(jiān)控單元實(shí)時采集接觸網(wǎng)開關(guān)狀態(tài)，同時向上級監(jiān)控平臺和調(diào)度中心系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時交互通信，實(shí)現(xiàn)遙控和遙信的功能。為了提高整個遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性，設(shè)計采用把蓄電池作為后備電源為整個監(jiān)控系統(tǒng)供電，在外部電源斷電的情況下也能遠(yuǎn)動和監(jiān)控接觸網(wǎng)開關(guān)。

圖1 光纖通信分布式監(jiān)控系統(tǒng)

4 接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺結(jié)構(gòu)及作用

整個監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺由監(jiān)控主站平臺、接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控屏、接觸網(wǎng)開關(guān)主控箱、交直流盤、自動化電源管理單元、終端RTU和接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控箱組成。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)戶外箱體采用防水和防潮設(shè)計，箱體接地與鐵路高壓備區(qū)分獨(dú)立接地，各輸入端口采取了多級分流限壓措施，并進(jìn)行濾波處理，絕緣性能滿足規(guī)范要求。各裝置增加了防雷電及過電壓沖擊的防護(hù)措施，具有較強(qiáng)的防雷防浪涌作用，能夠達(dá)到4級電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。

第一，終端RTU安裝在接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控箱體內(nèi)部，通過光纖與接觸網(wǎng)開關(guān)主控箱進(jìn)行交互通信，從而避免了電磁干擾和雷電沖擊。其主要負(fù)責(zé)對接觸網(wǎng)開關(guān)的工作狀態(tài)信號的實(shí)時采集，并將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時上傳到接觸網(wǎng)開關(guān)主控箱，同時接收調(diào)度系統(tǒng)和監(jiān)控平臺下達(dá)的指令，從而實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)開關(guān)的遠(yuǎn)程遙控。

第二，接觸網(wǎng)開關(guān)主控箱一般設(shè)計安裝在線路隧道洞室或戶外離電源較近的場所，將監(jiān)控箱采集到的隔離開關(guān)信息分析處理后上傳給監(jiān)控主站和調(diào)度中心，調(diào)度中心就可以實(shí)現(xiàn)對區(qū)間內(nèi)接觸網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行集中監(jiān)控管理。為了保證設(shè)備的高可靠性，在硬件設(shè)計各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)均采用并聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)，設(shè)計有一主、一備兩個網(wǎng)絡(luò)連接通道，傳輸更加穩(wěn)定，充分滿足接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時性的要求[1]。

第三，智能化電源管理單元對監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備提供多級電壓的工作電源，智能電源管理單元的進(jìn)線電源為AC220 V和DC220 V、110 V，經(jīng)整流變換后輸出設(shè)備所需的工作電壓。同時，對蓄電池進(jìn)行管理控制，采集蓄電池的工作狀態(tài)，自動控制充電和放電，有利于延長蓄電池使用壽命，保證后備電源供電時間保持和高于設(shè)計時間2小時。

第四，交流盤一般安裝在牽引變電所控制室和沿線箱變內(nèi)，交流電源采用兩回AC220 V進(jìn)線，容量為5 kVA，并且兩回交流電源均能實(shí)現(xiàn)投切備用功能。交流盤的輸出的電源狀態(tài)也在終端RTU的監(jiān)控范圍內(nèi)，當(dāng)交流電源失電時，電源失壓監(jiān)測裝置同時向RTU和調(diào)度中心發(fā)送失電信號。

第五，監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺的主要功能包括遙信遙控、實(shí)時報警、報表和記錄查詢等。調(diào)度中心平臺和監(jiān)控主站系統(tǒng)啟動登錄以后，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控分合開關(guān)等操作，在界面上顯示接觸網(wǎng)開關(guān)當(dāng)前的分、合閘狀態(tài)并報警。

5 接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試要求

接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試涉及鐵路四電施工各專業(yè)和鐵路運(yùn)營調(diào)度中心等多部門配合，調(diào)試前應(yīng)優(yōu)先根據(jù)設(shè)計圖紙核對RTU控制箱電源、光纜等線路接線正確、回路牢靠，開關(guān)編號及監(jiān)控屏被控關(guān)系與設(shè)計一致。

根據(jù)接觸網(wǎng)專業(yè)提供的最終示意圖對網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控屏及調(diào)度中心端后臺模擬母線圖進(jìn)行錄入和修改，并核對一致。對現(xiàn)場接觸網(wǎng)開關(guān)RTU控制箱內(nèi)遠(yuǎn)動模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，使其與網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控屏、調(diào)度中心系系平臺數(shù)據(jù)對應(yīng)一致。核對調(diào)度中心至監(jiān)控屏、監(jiān)控屏至主控箱、主控箱至被控RTU控制箱等通信信號傳輸正常。

對控制箱內(nèi)蓄電池模塊進(jìn)行安裝，并對蓄電池充放電進(jìn)行試驗(yàn)，保證蓄電池處在良好工作狀態(tài)。仔細(xì)核對接觸網(wǎng)供電示意圖和接觸網(wǎng)開關(guān)的位置、桿號、開關(guān)編號是否一致。網(wǎng)開關(guān)調(diào)試人員須熟悉接觸網(wǎng)供電分段示意圖和現(xiàn)場接觸網(wǎng)開關(guān)的位置，了解開關(guān)設(shè)置意圖，接觸網(wǎng)供電方式及電源來電方向等內(nèi)容。聯(lián)絡(luò)線中接觸網(wǎng)開關(guān)調(diào)試必須同運(yùn)營單位接觸網(wǎng)專業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)，確認(rèn)無電后方可進(jìn)行。聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間所有接觸網(wǎng)開關(guān)調(diào)試結(jié)束后必須恢復(fù)至調(diào)試前位置狀態(tài)，防止發(fā)生誤操作和發(fā)生安全事故。接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)對照設(shè)計點(diǎn)表逐項(xiàng)調(diào)試核對遙信遙控、事件記錄、遙信告警等功能。

調(diào)試前組織相關(guān)專業(yè)人員召開會議，在會上分析存在的安全風(fēng)險項(xiàng)，制定相應(yīng)的安全防護(hù)措施。調(diào)試時再次對監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢查，電源情況、設(shè)備安裝情況、通信信號通道等運(yùn)行狀況應(yīng)滿足調(diào)試條件。準(zhǔn)備相關(guān)圖紙、資料等，并逐一進(jìn)行復(fù)核，確保開關(guān)位置信息、編號等無誤。聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間應(yīng)緊密與供電調(diào)度和相關(guān)專業(yè)人員，確認(rèn)接觸網(wǎng)設(shè)備開通范圍及帶電開關(guān)狀態(tài)等。按規(guī)定提前上報調(diào)試計劃，調(diào)試作業(yè)按高速鐵路工作票管理制度執(zhí)行，接觸網(wǎng)開關(guān)調(diào)試操作完成后應(yīng)恢復(fù)至調(diào)試前狀態(tài)，并同運(yùn)營單位及調(diào)度中心人員確認(rèn)其位置正確。

6 結(jié)語

論文所述接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)，能夠滿足接觸網(wǎng)開關(guān)的遠(yuǎn)距離集中控制與監(jiān)控。經(jīng)現(xiàn)場運(yùn)行和運(yùn)營單位反饋表明，此系統(tǒng)設(shè)計合理、操作簡便、兼容性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、維修率低、方便管理，現(xiàn)場運(yùn)行穩(wěn)定可靠。已成功應(yīng)用于南三龍鐵路擴(kuò)能改造工程和南昌至贛州高鐵工程等接觸網(wǎng)開關(guān)遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)，各項(xiàng)功能參數(shù)均達(dá)到設(shè)計技術(shù)要求。