牵引供电远动系统

牵引供电远动系统（精选9篇）

牵引供电远动系统 第1篇

1.1 系统应当具备的功能

作为铁路牵引供电远动系统, 应当具备以下功能:

1.1.1 调度员控制。

系统应当能够实现调度人员对被控制端设备的监控, 而且还应当能够实现以下功能:遥控命令的正确执行、报警以及事项显示;实现历史数据信息的查询以及图形、报表的打印;实现通信监视和预报。

1.1.2 集中控制。远动系统应当在不改变被控端设备的前提下, 与之进行相应的信息采集和交换, 以达到几种控制的目的。

1.1.3 网络监视。系统应当具有对硬件设备以及网络数据信息监视以及优化配置的功能。

1.1.4 图形及数据库维护。

系统应具有对图形的编辑功能, 并在编辑的过程中能够自行生成数据库信息, 而且还要具备对各类数据库信息的增减、删除和修改等功能。

1.1.5 权限划分。

系统应当能够按照具体的需要对调度员的操作权限进行相应地划分, 简单来讲就是各个调度台仅仅需要对自己管辖区域内的设备进行监视和控制即可。

1.2 系统应具备的特点

由于铁路牵引供电对远动系统某些方面的需求, 系统还应具备以下性能特点:其一, 安全性。因远动系统是建立在网络这一平台的基础之上, 为此其在网络上以及Web服务技术这两大的方面的安全性必须具备较高的安全性能;其二, 准确性。远动系统在实现信息采集和各种命令执行的过程中要求必须准确可靠;其三, 可扩展性性。为了进一步体现出系统自身的强大功能, 可扩展性是其必须具备的性能特点之一, 该特点能够是其在不修改内部程序的前提下, 便可以实现扩容, 同时还可以满足多种形式Web浏览以及复视的需要;其四, 易维护性。即图形编辑和数据库修改等均必须简便、快捷、容易操作;其五, 共享性。通过软硬件接口的建立和预留, 实现较大范围的互联互通以及数据共享。

2 铁路牵引供电远动系统维护子系统的设计与实现

2.1 系统功能模块的划分

本系统由以下几个模块组成, 下面分别对各个模块进行介绍:

2.1.1 网络监控。

该模块主要是实现对系统上各个网络节点实际运行状态的监视和控制, 通过对各个节点的具体进程的运行情况进行监视和启停操作来完成对各个网络节点的配置工作。

2.1.2 数据采集。

该模块通过与被控制端设备的通讯实现对整个供电系统的实时信息采集, 然后将采集的这些实时数据传输至系统数据库当中, 再将调度人员给出的命令信息发送给被控制端设备进行执行。

2.1.3 图形维护。

该模块是远动系统维护的重要组成部分之一, 通过这一模块功能可以实现:对原有画面的修改、画面对象实时属性的设置、各种图形画面的编辑与生成;数据库映射信息的生成等等。

2.1.4 数据库维护。该模块可以实现对系统所有数据表的查询、增减、删除和修改等操作, 进而达到维护系统运行的目的。

2.1.5 系统监视与控制通过调度员监视画面, 可以对各被控端设备状态进行监视。

相应的断路器、隔离开关的状态、遥测量和有关状态量信息在界面上显示出来。调度员可通过界面上的控制操作对被控端的设备进行控制, 实现断路器、隔离开关的分、合操作;相关状态量的设置操作, 如某个保护的投入和退出操作。设备加标示牌操作。监视报警信息, 通过报警级别的定义, 用不同颜色进行显示.

2.2 图形维护设计

图形维护是系统维护的重要功能, 其业务流程简单描述如下:

2.2.1 用户通过登录, 进入图形编辑界面, 可以进行图形的编辑和修

改, 否则, 显示输入错误的信息, 需要重新输入。

2.2.2 登录完成后即可对图形进行相应的操作。可对图形进行新建、打开、修改、保存、缩放、移动、图层设置等操作。

2.2.3 对图形进行编辑和修改过程中可对图形中的内容进行剪切、复制、粘贴、删除、组合、拆分、前置、后置等操作。

2.2.4 对图形进行编辑时可从图元库中选择所需要的图元。

2.2.5 对于基本图元如:直线、矩形、圆形等可以设置相应的属性, 改变线的宽度、图形的填充样式和颜色等。

2.2.6 对图形中的设备图元需设置其属性, 可从列表中选取所属厂站, 并输入设备的名字。对于遥测量和状态量的图元属性设置是一样的。

2.2.7 如果需要新的图元还需进行图元的添加和编辑操作。

2.2.8 图形绘制完成, 设置拓扑区域和拓扑文件名, 生成拓扑关系。

2.2.9 生成连接关系, 将图元信息映射到数据库中, 再对图形文件进行保存和同步。

用户在系统登录页面输入用户的信息, 如果为合法用户则进入图形维护界面。一般用户仅限于系统管理员级别的用户。用户可以选择原有图形进行修改和编辑, 也可建立新的图形。对于所需要的图元可到相应的图元库中选择, 没有的图元要进行新图元的编辑。所有控制图元要给予相应的名字。图形编辑完成后要建立拓扑关系和生成连接关系, 进行同步和保存, 这样设备的信息就会自动在数据库中生成。

2.3 数据库维护设计

数据库的维护主要是实现对数据库信息的相应操作。用户在数据库维护界面输入用户的信息进行登录, 如果为合法用户 (一般为超级用户) 则进入数据库维护界面, 可对各种数据表进行增加、修改、查询、删除、排序操作, 完成后通过保存将数据库信息保存到应用数据库中, 然后再对系统所有节点的数据库信息进行同步, 保持数据库的一致性。其业务流程简单描述如下:

2.3.1 用户在数据库维护界面上进行登录, 输入正确, 显示出登录的状态, 否则, 显示输入错误的信息, 需要重新输入。

2.3.2 选择所要操作的数据表进行相应的操作。可对各种数据表进行增加、修改、查询、删除、排序等操作。

2.3.3 当需要增加记录时, 只要选择新增记录就可在选定的数据表中增加新的记录。

对于所有的单点遥信量信息来说, 都是通过增加记录的方式加到相应的数据表中。

2.3.4 当要查找一条记录信息时, 如某一开关的信息, 首先查找其所属

的线路系统, 然后查找所属的遥信表, 再选择厂站信息, 通过筛选找到开关的信息。

2.3.5 当对记录进行修改时, 先查找到所要修改的记录, 然后进行相应的修改。

参考文献

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[2]朱永利.黄敏.邸剑.基于广域网的电力远动系统的研究[J].中国电机工程学报, 2009 (8) .

[3]嵇嫒.肖华锋.Oracle数据库在远动系统中的应用探索[J].电力自动化设备, 2008 (6) .

[4]王轫.高速铁路牵引供电自动化网络通信系统研究[J].四川西南交通大学, 2007 (5) .

牵引供电远动系统 第2篇

本标准规定了电气化铁道牵引供电远动系统的技术要求、试验、检验及标志、包装、运输、贮存等。

本标准适用于电气化铁道牵引供电远动系统。2 引用标准

GB/T 13729 远动终端通用技术条件

GB/T 13730 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件

GB 2887 计算站场地技术要求

GB 191 包装、贮运、指示、标志 3技术要求

3.1 正常工作条件 3.1.1环境温度

控制站：15～30℃；

被控站：－10～45℃。3.1.2 相对湿度

控制站：10％～75％；

被控站：不大于95％。3.1.3大气压力66～108kPa；86～108kPa。3.1.4 周围环境要求

3.1.4.1

大气中不含有导致金属或绝缘损坏的腐蚀性气体。3.1.4.2周围介质不允许有严重霉菌。

3.1.4.3 设备安装场所采取防尘措施，控制站还应采取防静电措施。3.1.4.4 设备的接地要求参照GB 2887的有关规定。

3.1.4.5 被控站装置安装于单相交流25kV电气化铁道附近。装置应采取有效的抗震动及防电磁干扰措施。3.2

电源条件 3.2.1 控制站

3.2.1.1 交流电源频率50Hz±2.5Hz。

3.2.1.2

交流电源波形为正弦波，畸变系数不大于5％。

3.2.1.3

交流电源电压波动范围为额定电压的＋15％～－10％；＋10％～－15％。3.2.2 被控站

3.2.2.1 交流电源频率为50Hz±2.5Hz。

3.2.2.2 交流电源波形为正弦波，畸变系数不大于5％。

3.2.2.3

交流电源电压波动范围为额定电压的＋15％～－25％。3.2.2.4 直流电源电压波动范围为额定电压的±20％。3.2.2.5直流电源电压波纹系数不大于5％。

3.2.3

远动系统应配置不停电电源装置（UPS）。交流失电后应维持供电时间为：

控制站：不少于30min；

被控站：不少于2h。3.3

系统结构、机型和主要设计要求

3.3.1 系统结构采用1：N（M：N）的集中监控方式。系统的通信规约采用问答式（Polling），其规约标准可参照电力部门的相应标准。3.3.2机型一般采用计算机型。

3.3.3 系统的硬件、软件设计除要满足功能要求外，还应考虑系统的可靠性、可维护性和可扩性，各单元的逻辑设计应采用校验技术，留有适当的逻辑余量。控制站的主机及外设配置应有适当的备用。电气化铁道牵引供电远动系统技术条件(TB/T 2831—1997)3.3.4人机接口设备宜具有汉化的友好的对话界面；操作方式要求灵活简便。

3.3.5 软件的配置要考虑通用性，除系统软件、应用软件外，还应配置在线故障诊断和在线修改的功能。软件设计应遵循模块化和向上兼容的原则。软件的技术规范、汉字编码、点阵、字型等都应符合有关的国家标准。3.4 系统功能 3.4.1遥控

3.4.1.1

遥控内容分单个对象的控制（简称单控）和多个多象的程序控制（简称程控），前者为本系统的基本遥控功能，它包括断路器、负荷开关、隔离开关的控制、遥控试验及某些必要的复归操作等，后者包括站内及站间的操作卡片的程序控制。3.4.1.2

遥控操作应分选择、执行两步操作（复归操作除外）操作方式应安全可靠。3.4.遥信

3.4.2.位置信号

正常运行时，牵引供系统中各变电所、开闭所、分区所和接触网的有关开关设备之运行状态应能在控制站显示。3.4.2.2 故障信号

当变电所（开闭所、分区所）发生事故跳闸或设备异常状态时，应将其故障信息内容及发生故障的时间送往控制站进行显示和音响报警，音响报警分事故音响和予告音响两种。

3.4.2.3 遥信显示设备可以是模拟屏、控制台、CRT屏幕、大屏幕投影仪等各种型式，也可其中两者兼而有之。3.4.3 遥测

3.4.3.1 遥测方式一般包括随机召唤遥测、定时自动遥测等方式。3.4.3.2 对于馈电线故障点参数的遥测，一般都要求进行加工处理，除直接显示遥测值外，还要显示故障点位置。3.4.4 制表打印

3.4.4.1对于操作事件和故障事件要进行两者有所区别的打印记录，记录内容一般包括事件发生地点、时间及其内容。3.4.4.2 打印记录的文字采用汉字。

3.4.4.3 系统应具备一定的数据处理能力，可以按用户事先规定的格式进行制表打印，如日报、月报等。3.4.5 部分接口要求

3.4.5.1 当系统配置模拟盘时，应能与模拟盘驱动器可靠接口，并完成不下位的各种操作，不再另设模拟盘的微机系统。

3.4.5.2 控制站系统宜具有与其它系统的接口能力。

3.4.5.3装置除能与常规遥测量（电流、电压、功率、电度）接口外，还能与各种不同的馈电线故测仪（输出量为数字量或模拟量）接口，并能根据需要取值进行计算。3.4.5.4 装置的遥控输出与遥信输入应按与配电盘直接接口方式设计，不宜另设过渡转接装置，遥控输出接点容量应满足用户要求。

3.4.5.5 远动终端可选配与配电盘的串行接口装置。

3.4.5.6 远动终端与传输通道的接口应设有过电压保护装置。3.4.6 自检

3.4.6.1系统应具有在线自检程序和一定的容错能力。

3.4.6.2系统应具有“超时监视”、“计次重执”、“程序自恢复”等功能。3.4.6.3 系统应对输出继电器的接点粘住采取检查措施。电气化铁道牵引供电远动系统技术条件(TB/T 2831—1997)3.4.6.4 系统应能实现对通道的监视和低电平告警。

当使用通道发生故障后应能立即自动切换至备用通道。3.5远动通道条件和要求

3.5.1 远动通道宜采用铁路通信线路中的专用音频线对或载波话路。3.5.2 远动通道的配置应设置备用通道。

3.5.3 通道工作方式有：单工、半双工/双工，宜采用四线制。

3.5.4 通道结构应根据数据传输质量的要求，可设置交流中继器和再生中继器。3.5.5 当利用载波话路作为远动通道时，其音频四线点接口电平应为－13dBm0。3.5.6 通道接口可选配基带数据传输口。3.6 基本技术指标

3.6.1 遥控正确率:

不小于99.9％。3.6.2遥信正确率：

不小于99％。

3.6.3 遥测综合误差：

不大于1.5％（包括变送器）。3.6.4 遥控响应时间：

不大于3s。3.6.5 遥信响应时间：

不大于3s。3.6.6

遥信分辨率（站内）：

不大于10ms。3.6.7 控制站在线机与离线机切换时间：不大于30s。3.6.8

画面调用响应时间：

不大于3s。3.6.9 传输速率：

不小于600bit/s。

3.6.10

装置外线输出的发送电平：

不大于0dBm、可调。3.6.11 正常接收电平：

不小于－40dBm。3.6.12 告警低电平：

－43dBm。

3.6.13 调制解调器误码率：在信噪比为16dB的情况下，不大于10-5。3.6.14 可用率和平均无故障工作时间（MTBF）。3.6.14.1控制站系统可用率不小于99.8％。3.6.14.2被控站的MTBF不少于10000h。3.7

绝缘电阻和耐压

绝缘电阻和耐压应符合GB/T 13729中的有关规定。3.8 抗高频干扰适应能力

抗高频干扰适应能力应符合GB/T 13729 中的有关规定。3.9 主要外设的技术特性 3.9.1

CRT显示装置

分辨率：不小于640×480；

屏幕规格： 不小于19英寸；

颜色种类： 不小于16种；

汉字容量：支持国家2级汉字库。3.9.2

打印装置

打印速度：

不小于180字符/秒；

打印宽度：

不小于80列/行。4 试验

4.1 试验环境条件

在本标准中，除气候环境试验和可靠性试验、耐压强度试验以外，其他试验均在下述大气条件下进行：

环境温度：20℃±2℃；

相对湿度：45％～85％；

大气压力：86～108kPa。4.2功能试验

按本标准3.4 条中规定的各项功能要求逐项（指其中可测试项目）进行测试检 查，测试结果应符合本标准的要求。测试方法可参照GB/T 13730和GB/T 13729中的 电气化铁道牵引供电远动系统技术条件(TB/T 2831—1997)有关规定。

4.3 连续运行试验

系统所有设备同时投入运行，连续运行72h，并每隔2h测试一遍系统各项功能，是否符合3.4～3.7条中（指其中可测试的项目）的有关标准。4.4 温度和湿度试验

温度和湿度试验的内容及方法参照GB/T 13729中的有关规定。4.5抗高频干扰试验

抗高频干扰试验的内容与方法参照GB/T 13729中的有关规定。5 检验

5.1外观和结构检查

用目测法检验，设备的外观和结构应符合下列要求：

表面不应有明显凹痕、划伤、裂缝和变形；

表面涂镀层不应起泡、龟裂和脱落；

金属零件不应有锈蚀和其他机械损伤；

开关按键操作应灵活可靠，零部件应坚固、无松动；

机架、面板插件及其内、外连接部件都应符合有关规定和设计要求。5.2 出厂检验

由制造厂的技术检验部门进行，按本标准第4条的内容和规定进行检验。被检验的系统至少包括两个以上的被控站，并接入开关量、模拟量的接口模拟器，直至符合本标准的规定。5.3 现场检验

按本标准的3.4～3.8条中规定的技术要求（其中可测试的项目）进行检验，直至符合本标准的规定。标志、包装、运输、贮存 6.1 标志

产品标志应标明下列内容：

a）厂名；b）产品名称；c）产品型号或标记；d）制造日期(或编号)或生产批号。6.2 包装

6.2.1 产品应有内包装和外包装，插件、插箱应锁紧、塞好、扎牢。包装箱应有防磁、防潮、防尘、防振动、防辐射等措施。

6.2.2包装箱内应附有产品合格证、产品说明书、调试记录、安装图等技术资料及装箱清单、随机备品备件清单等。

6.2.3包装箱上应标注产品名称、型号，同时还应有清楚的“小心轻放”、“防湿”“向上”等标志，标志应符合GB 191的规定。6.3 运输

包装好的产品，均适用于公路、铁路等运输，运输时应指明防护要求。6.4贮存

包装好的产品应贮存在环境温度－25～55℃，湿度不大于75％的库房内，室内无酸、碱、盐及腐蚀性、爆炸性气体，不受灰尘、雨雪的侵蚀。

附加说明：

本标准由铁道部电气化工程局提出并归口。

本标准由电气化工程局电气化勘测设计院负责起草。

本标准主要起草人

张健芳

李清超

我国客运专线牵引供电系统研究 第3篇

关键词：客运专线；牵引供电；供电方式；系统研究

中图分类号：TM762.2文献标识码：A文章编号：1000-8136(2009)23-0043-02

2008年国家发改委对我国铁路中长期铁路网规划进行了新的调整，到2020年全国铁路运行里程达到12万km以上，运输能力满足国民能力和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平，建立省会城市及大众城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”客运专线，建设客运专线1.6万km以上。

牵引供电系统是客运专线系统中重要组成部分之一。系统如何更安全、更可靠地运行。以满足高速动车组高密度、持续重荷载运行要求，与常规铁路相比产生许多新的观念、新的技术、新的设施装备。

1牵引供电方式研究

1.1主要牵引供电方式

目前世界各国所采用单相工频交流25 kV电气化铁路牵引网的供电方式，主要包括AT供电方式、直接供电方式(含带回流线的直接供电方式)和BT供电方式3种。

1.1.1AT供电方式

它被广泛应用于日本、法国、俄罗斯、西班牙、英国、意大利、荷兰、东欧、印度、澳大利亚、新西兰和美国的高速、重载或繁忙于线中。我国于20世纪80年代初从日本成功引进了AT供电技术，实现了成套设备的国产化，并被成功地应用于京秦、大秦、京广线郑武段、侯月和神朔等重载或繁忙干线，积累了丰富的经验。

1.1.2直接供电方式或带回流线的直接供电方式

在AT供电方式出现之前，它是一种基本和首选的供电方式，由于该供电方式具有牵引变电所和牵引网结构简单的特点，在我国电气化铁路干线上得到广泛采用，但它的防干扰能力一般。

1.1.3BT供电方式

它曾在我国电气化工程中被采用，并解决了防干扰问题，但由于在接触网中串接吸流变压器，受电弓在通过接触网关节时易拉弧，特别是它的供电能力有限，因此BT供电方式在最近十年的电气化铁路建设中已不采用。

1.2国外高速铁路的牵引供电方式

国外高速铁路已有近9 200 km，列车运营速度已达300 km/h以上，其中德国、法国和日本3个高速铁路发达国家代表了当今世界各国轮轨高速电气化铁路发展的先进模式，他们的牵引供电技术较成熟、可靠。

从国外已运营和正在建设的高速铁路来看，电力牵引采用工频单相交流25 kV牵引制、最高运行速度为300 km/h及其以上的高速铁路中，全部采用的是AT供电方式，见表1。

2变压器接线型式研究

2.1变压器接线的型式

牵引变压器是牵引变电所中的关键设备，它的接线型式较多，如单相牵引变压器、V接线牵引变压器、平衡型牵引变压器和三相Y，牵引变压器等。牵引变压器类型的选择应综合考虑电力系统容量、牵引负荷对电力系统的负序影响、安装容量与基本电价和容量利用率等因素。

2.1.1单相牵引变压器

它的容量利用率高，牵引变压器的安装容量小，有利于电力机车再生能量的利用，但对电力系统的负序影响大，故应在电力系统强大的地方优先采用。单相牵引变电所具有负荷平稳、电能损耗小、有效利用列车再生电能、运营费用低、结构简单、可靠性高、设备数量少、运营维护方便和工程投资较低等优点。另外采用单相牵引变压器可减少在正常运行条件下的接触网电分相数量。

2.1.2V接线牵引变压器

在两臂牵引负荷相等的前提下，V接线牵引变压器的负序功率等于牵引负荷功率的50％。它结构也较简单，牵引变电所的每个供电臂可单独选取所需要的容量，它的实际安装容量比单相牵引变压器要大。

2.1.3各类平衡型牵引变压器

在两臂牵引负荷相等的前提下，平衡型牵引变压器的原边三相是对称的。它的过载能力强，容量利用率较高，可改善牵引变电所发生三相不平衡的概率和减少对电力系统的负序影响，平衡型牵引变压器的结构复杂，投资较大，它不宜应用于高速铁路牵引供电。

2.1.4三相Y/牵引变压器

它的容量利用率较低，对电力系统的负序影响介于单相牵引变压器和平衡型牵引变压器之间，而且制造和运行经验较成熟，仍然是电气化工程中的基本选择之一。

2.2客运专线牵引变压器接线型式的选择

客运专线牵引负荷具有波动性、幅值变化大、采用再生制动后牵引变电所左右供电臂更不易平衡等特点，我国客运专线所采用牵引变压器的接线型式应该多考虑适应这些特点。客运专线主要有单相接线和“V”接线型式两种形式。

2.2.1单相牵引变压器

当牵引变电所中的牵引变压器采用单相接线以外的类型时，牵引变电所处必须设电分相。电分相是牵引供电系统中的薄弱环节，它在高速铁路中的弊端尤为突出，过密的电分相不仅容易产生弓网受流硬点和弓网事故，还将影响列车运行速度和车上相关设备的使用寿命，同时增加列车误停电分相中性段的概率。采用单相牵引变压器供电时，接触网电分相的数量是其他接线型式牵引变压器的一半。

2.2.2“V”接线牵引变压器

V接线牵引变压器有两种结构型式：一种为变压器副边二个绕组装在一个箱体内，内部连接成V接线；另一种为两台独立单相变压器在外部接成V接线。

采用两台单相变压器V接线型式，对于电源侧来说，输电线路是三相。220kV自然输送容量为127 MW左右，满足远期牵引变电所的牵引变压器安装容量的要求。其对线路的适应性大于单相牵引变压器。采用两台单相变压器V接线型式，对于电源侧来说，等同于单台三相V/V接线牵引变压器，在两臂牵引负荷相等的前提下，牵引变压器的负序功率等于牵引负荷功率的50％，负序对电力系统的影响与单相接线相比较小。

3我国客运专线牵引供电系统可选择方案

3.1我国客运专线牵引供电方式的选择

客运专线与常规电气化铁路主要有两方面不同点：一方面是列车速度高，本线设计速度最高为350 km/h；另一方面是列车电流大，为维持列车的高速运行，列车必须具备较大的牵引功率及牵引电流。

在客运专线采用采用AT供电方式，不仅大大减少了电分相的数量，保证列车的高速运行，而且可在一定程度上降低对接触网载流量的要求和减轻牵引网电流密度，有利于接触网的轻型化和系统匹配设计。

因此，借鉴国外高速铁路牵引供电方式，从客运专线技术平台统一角度考虑，我国客运专线正线采用AT供电方式，枢纽地区内的高中速联络线、动车组走行线、动车段(动车运用所)采用带回流线的直接供电方式或直接供电方式。

3.2我国客运专线接线型式建议

我国客运专线牵引变电所的远期牵引负荷较大，而系统短路容量增长有限和受系统负序承受能力的限制，以及大容量的单相牵引变压器在生产工艺、运输及运营维护方面的局限性，在远期牵引变压器仍采用单相接线型式的难度较大。

牵引供电远动系统 第4篇

1 第一套远动系统采用四线制环网传输

方式, 此方式的优点是投资少, 因它采用的是实回线 (电缆方式) , 经过一段时间的运行, 由于此地段地理条件复杂, 在部分都是岩石地带, 接地状况较差, 造成干扰很严重, 以致通信电平低于-20db, 通过采用增加增益设备的办法也不能解决。可以通过把通信方式改为点对点方式, 降低接地电阻的方法减决。便降低接地电阻, 尤其是在电气化铁路及杂的地质条件下是不可能的, 还是采用光纤的方式比较好, 以致有了第二次改造。

2 第二次远动系统采用的是sun公司所

生产的服务器, 采用的是总线网络, 但厂站还是采用的是调制解调器的办法。通道虽然采有的是点对点光纤入所的办法, 但系统还是不稳定, 部分光猫没有直流电没有直流, 所以在供电臂掉电后, 重新来电时, 光猫不能重新启动, 需人工启动, 才能恢复, 满足不了系统的要求。其次, 服务器还有进程丢失现象, 两台服务器的进程不能自动接管, 模拟屏不能正常通信, 对此我认为给光猫加直流电源, 服务器扩容, 并在sun网站及时更新应用软件, 模拟屏增加一台服务器, 以扩容, 增加通信量, 有可能解。所以有了第三次改造。

3 现第三次改造正在进行。

以上只是我的几点探讨, 还需在实践中加以证实。希各位同仁加以指正, 以改不足之处。

摘要：神朔铁路远动系统在复杂的地理环境及外部条件下如何进行改造的探讨。

铁路牵引供电E1环形远动通道 第5篇

铁路牵引供电远动系统由调度中心、变电所、分区所、开闭所等构成[1]。变电所、分区所和开闭所在铁路沿线按一定距离、站点分布,要实现电力调度中心对以上站点的监控就需构建专用的电力远动通道。铁路电力远动通道常见的有音频点对点、音频环形[2]、G.703 64 K同向数字通道、广域以太网通道等类型。本文分析目前应用最广泛的E1环形通道。

1 通道的物理构成

E1环形远动通道是基于SDH/PDH传输设备的远动通道。由于铁通是铁路系统通信业务的指定运营商,其传统业务是以语音(电话传输)业务为主,由32个64 K话路构成1个2 M带宽的E1通道。因此通信的传输设备是以提供话路和E1通道为主的SDH/PDH设备。符合G.703标准的E1接口是电信部门、电力系统、铁路系统的传输网络中最常用的接口标准,每个传输网络无论是SDH、PDH、微波还是卫星,几乎都提供E1接口[3,4]。铁路系统使用的传输设备具有代表性的是中兴和华为的接入网设备。通过配置不同的用户板,提供E1、音频话路等。其局端设备可以直接接入铁通或电信的交换网络。

供电远动通道属于数据通信范畴,变电所内的通信设备通常配备的接口是以太网或RS-232/485串行接口,这些以数据通信为主的接口,必须通过适当的转换设备,接入铁通提供的E1通道。

2 通道逻辑拓扑

变电所综自厂家关心的是逻辑拓扑。逻辑拓扑是由物理传输网络中的时隙或E1等一定带宽的数据通道组成的星形或环状结构。拓扑的类型关系到通信设备的选型和配置,通常分为以下2种类型。

a.点对点通道。以调度中心为中心节点,到每个变、配电所有单独的数据通道,可以是单通道或冗余双通道。变、配电所的数据通过传输通道,直接送到调度,不需要其他节点的用户设备转发。这种通道的特点是独享带宽,调试方便,可以使用简单的接口/协议转换设备,当某节点通信出现问题时,只需检查该节点,问题的确定非常简单。这种通道在铁路电力配电所远动系统中得到广泛应用[5,6]。

b.环形通道。由调度中心和铁路沿线变配电所间的通道首尾相连组成,由于各单独的通道都是区内通道,可节省铁通长途线路租用费用。对于通信功能而言,该通道的优点是单点故障不影响通信[7]。目前,E1环形通道成为电气化铁路牵引供电远动系统的主流类型。但该通道所有节点的带宽为共享,且需沿途变配电所用户节点的多级转发,对通信速度有影响。除此以外,这种通道的最大缺点是,每一个节点的通信都需要和上、下行的2个相邻节点正确配合,任一节点的故障,往往需要相邻节点配合查找问题,故障难以定位。又由于招标的原因,这些节点常分属不同的厂家,且一段通道涉及厂家和铁通等多个单位,使问题的解决更困难[8,9]。

3 环形通道在变配电所的实施

图1为典型远动通道系统,在郑徐线、京沪线、大秦线等诸多干线铁路得到了应用。

图中OLT/ONU等铁通接入网设备构成物理传输通道,该通道的拓扑结构可能是复杂的树形[10,11],这些传输设备的构成超出了变电所综自厂家的范畴,无需也无法了解清楚(这造成了通信故障时厂家和铁通的沟通困难)。作为用户的综自厂家关心的是通道逻辑拓扑结构及从传输设备出来的E1通道类型。

图中虚线为E1透明通道。其从一个站到另一个站,由所内的通信设备沟通,最终构成一个大环。双虚线表示每一段E1通道都是冗余双通道,这样就构成了双环结构(京沪线等项目实施的是单环)。

路由器是综自厂家提供的主要通道接口设备。它的主要作用是广域网(WAN)接入、内外网隔离以及环形通道路由路径形成。路由器的代表型号是原华为的Quidway R2620系列模块化路由器和现在华三的H3C MSR20系列多业务开放路由器。对于综自远动的应用而言,这些路由器的共同特点是标准19英寸机架式机构,可配置多种通信模块,好用,够用,价格合理。配置了E1模块后,即可接入远动通道。由于早期E1模块价格昂贵,因此在应用中使用了价格优势明显的V35串口模块配合E1/V35协议转换器,接入远动通道。根据单环、双环的不同要求,产生了如下3种有代表性的配置,如图2所示。

a.双环单路由器。由1台路由器配置4个串口模块构成双环网结构。即使传输通道上出现3个断点,仍能通信。路由器作为变电所内网到远动网络的网关,起到了内外网隔离和环网路由寻径的作用。路由器的路由协议软件根据生成树原理,自动在环网上找到一条变电所到调度中心的最优路径。但路由器是整个网络中比较关键的一环,如果1台路由器损坏,则相应变电所和调度中心之间无法通信。华为、华三路由器的故障率很低,对此影响不大。

b.双环双路由器。由2台路由器各配置2个串口模块构成双环网结构。避免了第1种方案单路由器的薄弱环节。但造价较高,软件配置困难。

c.单环单路由器。由1台路由器配置2个串口模块构成单环网结构。传输通道上出现1个断点,仍能通信。和前面的方案比,造价低,配置维护简单,并且保留了环网的冗余特性。在传输网络中,变电所多个E1通道走的其实是一条光缆通道,共用一套传输设备,所以双环的冗余能力是很值得怀疑的。因此,单环通道得到了最广泛的应用。

4 配置实例分析

图3为京沪线远动通道的常州到上海部分。京沪线采用单环单路由器方案。以昆山牵引变电所为例,综自厂家是国电南自铁路事业部,配置了华为Quidway R2620路由器、E1/V35协议转换器、光纤交换机和WTX-65 A通信管理机构成的远动通信系统。在环形通道上,昆山的上行所是唯亭,下行所是安亭,路由器的相关配置如下。

对于WTX-65 A的配置而言,只需将到上海调度的网关指向路由器的e0接口即可。

5 结论

E1环形通道在电气化铁路牵引供电远动系统中得到了广泛的应用,取得了巨大的社会经济效益。通信技术的发展日新月异,远动通道也随此而发展。由于E1接口对于非通信类企业属于一种难以调试的通信接口,在变电所和调度中心,逐渐被更易使用的运行于E1通道之上的以太网接口代替[12,13,14]。

摘要：在分析铁路供电SCADA系统中E1环形远动通道的物理构成、逻辑拓扑的基础上,总结了点对点和环形2种通道的优缺点。根据通道和路由器的冗余特性,提出了变电站内通信设备的3种典型配置方案:双环单路由器、双环双路由器、单环单路由器。从设备造价、通信可靠性、实施和维护3个方面对3种方案进行了对比分析,发现单环单路由器方案简单实用,造价低,获得了最广泛的应用。最后实现了单环单路由器方案应用于京沪线的配置。

铁路供电段电力远动系统方案 第6篇

一、铁路电力远动系统设计原则

1.供电段是向铁路生产、生活及相关部门供电的基层单位, 为了方便管理, 电力远动系统一般采用调配一体化方式。电力调度值班室和远动监控室设在一个房间内, 远动监控主站设备机房紧靠监控室。

2.铁路电力远动监控主站负责完成对所辖范围内的远动终端的监控。当路局设有综合调度中心时, 电力远动系统应纳入综合调度中心管理, 中心需要有关电力设备的信息, 由监控主站按要求有选择地转发。

3.铁路电力远动系统包括铁路供配电系统中的变配电所自动化、馈线自动化、重要的低压供电回路监控、地理信息、设备管理、视频监视系统。

4.铁路电力远动系统应满足近期使用要求, 视条件分层、分步实施。监控主站的软、硬件应满足远期发展的需要。

5.铁路电力远动系统的功能设计、硬件设备、操作系统及数据库系统的选择, 应坚持实用和性价比最优的原则, 根据需要可不断扩充新功能, 各种功能分步实施时, 不影响系统使用及原有功能运行, 具备安全性、可靠性、实用性、开放性、容错性、扩展性和灵活性。

二、铁路电力远动系统构成

系统结构设计遵循统一规划、分步实施的建设原则, 并考虑到辖区配电的实际情况, 需分期分批逐年改造及完善。因此, 要求远动系统结构具有良好的可生长性和扩充性, 把每期的配电自动化子系统以“积木”的方式“填加”到整个电力远动系统中。

铁路电力远动系统分别由系统监控主站、远动终端 (监控终端、监测终端、其他终端) 、远动通信三部分组成。当铁路地区被控对象较多且相对集中时, 可增设二级监控主站。本方案不考虑二级主站设置。

(一) 系统监控主站

系统监控主站是整个铁路电力远动系统的最高层。采用前置机/服务器模式构成计算机局域网络系统, 以数据采集与监控系统 (SADA) 和地理信息系统 (GIS) 作为基本平台, 配合各种应用软件从整体上实现配电网的监测和控制, 分析配电网的运行状态, 对整个配电网络进行有效的管理, 使整个配电系统处于最优的运行状态。它是整个铁路配电网监控和管理系统的核心。

1. 系统监控主站的功能

(1) 分别实现对供电段所辖区域110KV及以下电压等级变电站、配电所的集中监视和控制。

(2) 实现配电网的实时监控, 具备完善的SCAD功能, 包括实现所辖地区及铁路沿线10KV馈电线路分段开关、分区所、配电变压器等设备的实时监控。

(3) 馈线自动化功能。不管是铁路地区或者是铁路沿线贯通 (自闭) 线发生故障, 均能实现故障区段定位、隔离、非故障区段恢复供电。

(4) 以高性能的地理信息系统作为整个DMS (配电管理) 系统开发的支持平台, 使包括配电SCADA在内的DMS的所有子系统都构筑在地理信息的基础上, 实现自动绘图 (AM) /设备管理 (FM) /地理信息系统 (GIS) 功能。结合地理信息实现配电设备的计算机管理。

(5) 对电网的运行状态进行分析, 使电网处于安全、优化的运行状态, 具备自动/人工恢复供电切换的功能。

(6) 具有网络通信能力, 能够进行异种网络、异种协议的转换。

(7) 具有当地调试与维护工具, 具备远程维护、调试和诊断能力。

2. 系统监控主站设备配置

铁路电力远动系统是监测、控制电力系统运行的实时系统, 因铁路电力供电与铁路行车和安全密切相关, 要求该系统具有很高的实时性和可靠性。因此, 在计算机系统选型时应遵循以下原则:

(1) 在主站计算机系统的服务器选择上, 应选用高性能的专用服务器。为增强计算机系统的可靠性, 采用双服务器策略, 确保电网描述数据、电网运行的历史数据安全。

(2) 在主站计算机系统的网络结构上, 采用双网络体系结构, 确保网络通信畅通。

(3) 前置机是电网运行实时信息进入主站系统的咽喉, 也是主站向各终端设备发送控制操作、对时、下载数据等命令的出口。为保证通道的顺畅, 网络交换机及前置机均采用双机配置, 采用双机双工运行方式。设备选用工业级控制产品。

(4) 系统采用调配一体化方式, 为保证值班操作人员的操作时有人监督、备用, 工作站亦按双机冗余配置。

(5) 所有硬件应符合国际标准及电力工业标准。

(6) 主站系统的网络工作站进入系统设计时应有层级密码, 实现调度遥控功能、实施数据库配置时, 应设计有二级或多级密码确认及警示功能。对于主站网络以外的计算机访问时, 必须设置有防火墙;和企业其他网络相连时, 应采用物理隔离方式, 确保满足《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》。

3. 系统监控主站配置示意图

远动系统主站为多台计算机构成的分布式系统, 图1方案为大型配置方案, 系统功能模块、打印机等可根据数据采集及监控对象的容量及现场实际需要作增减。

TB10008-2006年《铁路电力设计规范》要求铁路配电所按有人值守无人值班设计, 系统需设视频监视子系统。对配电所外部安全警戒、室内高低压室等重要场所及电力设施进行实时视频监控。视频子系统单独组网, 通过网关或其他设备与主站相连接。

4. 系统监控主站的软件配置

主站系统的软件构成分三层, 包括操作系统软件、支持软件和高级应用软件。系统软件选用成熟、通用、运行稳定、可靠性高的软件。计算机网络操作系统应具有良好的网络安全和保密性, 支持多服务器系统, 支持多任务, 安装、操作简洁, 网络扩展容易, 与其他厂家的产品互连性及开放性好。系统数据库应具备开放的标准SQL语言访问接口, 以方便与其他系统互联和数据共享。在统一的基础平台上, 系统的各个功能模块应可任意选配。人机界面应突出操作简单、易学、易用、易维护的原则。

(1) 操作系统软件:操作系统专门用于计算机资源的控制和管理, 其可以完成以下功能:处理器管理、任务管理、存储管理、设备管理、文件管理、时钟管理和系统自诊断等。目前常用的操作系统分为Unix系列和Windows系列, 后者是用得最多也是最大众化的一种操作系统, 它具有操作容易、应用软件丰富的优点, 最大缺点是容易受网络病毒攻击, 系统容易瘫痪。在网络安全性和稳定性方面Unix更突出, 也不容易受网络病毒攻击。但其操作都是基于命令行的, 不大方便使用, 故操作系统宜选用Windows。

(2) 支撑软件:支撑软件包括数据库、GIS平台、人机对话、应用接口软件等。目前国内配电网自动化系统应用较多的数据库软件有SQL Server、Oracle、DB2、Sybase等, 各有优缺点。根据铁路供电系统的特点, 本方案选用SQL Server数据库软件, SQL新版本是一个全面的数据库平台, 其提供全新的安全认证、数据加密技术来加强数据系统的安全性;数据库具备镜像、快照、时点恢复、实时在线管理等诸多功能, 提供丰富的智能套件, 包括关系型数据库、复制服务、通知服务、集成服务、分析服务、报表服务、管理工具等, 能大大提高系统的可靠性, 极具扩展性和灵活性。

(3) 高级应用软件:配电应用软件是利用配电自动化系统的各种信息, 在实时或研究状态下, 对配电系统的运行状态进行分析, 帮助运行人员了解和掌握配电自动化系统实时和各种假想运行方式的状态, 提供一种配电网分析和决策的工具, 为故障的恢复控制和网络的重构提供依据, 为配电网运行的安全性、可靠性、经济性提供参考。常规的配电网分析软件包括以下功能模块:网络拓扑 (建模) 、潮流计算、可靠性分析、线损统计和分析、短路计算、负荷预报、状态估计、负荷管理、网络优化重构和在线仿真决策分析等。实施时可根据铁路配电网络的特点选用需要的功能模块。

(二) 远动终端

远动终端是整个系统的底层, 可完成柱上开关、环网开关、箱式变、配电变压器、开闭所、集抄系统等各种现场信息的采集处理及监控功能。包括馈线测控终端 (FTU) 、开闭所测控终端 (DTU) 、变压器监测终端 (TTU) 。

1. 馈线测控终端 (FTU) 功能

FTU主要应用于配网自动化, 适用于35kV以下馈线、环网柜开关的监控。一台FTU可监控最多至3台开关, 并具有以下功能:

(1) 遥测功能 (YC) :采集交流输入电压, 监视开关两侧馈线的供电情况, 采集线路的电压、流过开关的负荷电流和有功、无功功率等模拟量。

(2) 遥信功能 (YX) :对柱上 (环网柜) 开关的当前位置、通信是否正常、储能完成情况等重要状态量进行采集。

(3) 遥控功能 (YK) :接受并执行指令控制开关合闸和跳闸、动作闭锁及启动储能过程等。在检修线路开关时, FTU具有远方控制闭锁功能。

(4) 统计功能:统计开关分合闸动作次数、动作时间及累计切断电流的水平进行监视。

(5) 设置功能:在主站能对FTU能进行电压、电流、继电保护进行整定, 且整定值随配网远行方式的改变能够自适应。

(6) 对时功能:能接受主站的对时命令, 和主站时钟保持一致。

(7) 事件顺序记录 (SOE) :记录状态量发生变化的时刻和先后顺序。

(8) 事故记录:当电流超过整定值时, 记录并上报越限值和发生时间;记录并上报开关状态变化和发生时间;记录事故发生时的最大故障电流和事故前一段时间的平均负荷, 以便分析事故, 确定故障区段, 并为恢复全区段供电时进行负荷分配提供依据。

(9) 自检和自恢复功能:装置具有自检功能, 并在设备自身故障时及时报警。当装置受到干扰造成死机时, 能通过监视定时器重新复位系统, 恢复正常运行。

(10) 通信功能:装置具有多种通信规约和速率选择功能, 支持光纤、无线电台、以太网、载波、Modem等信道通信转接功能。各功能模块可根据需要选配。

(11) 电度采集、微机保护、故障录波三项功能模块可根据需要选配。

2. 开闭所测控终端 (DTU) 功能

开闭所测控终端 (DTU) 工作原理、大部分功能与FTU装置基本相同, 只是所要监控的开关和线路比FTU装置多 (三条以上) 。因此, 对模拟量、开关量及控制量/数字量输出的容量要求更大, 如果有双电源的开闭所还需具有备用电源自动投入 (BZT) 功能及多路继电保护功能。

3. 配电变压器监测终端 (TTU) 功能

监测终端用于对配电变压器的信息采集和控制, 它实时监测配电变压器的运行工况, 完成传统的电压表、电流表、功率因数表、负荷指示仪、电压监视仪的功能。通过通信端口和配网主站通信, 提供配电系统运行控制及管理所需的数据, 根据需要可配置高性能TTU, 可实现远方无功补偿、变压器自动有载调压功能。

4. 测控终端设置

根据《铁路电力设计规范》6.2.3条要求, 以下处所应设置远动终端:

(1) 10KV配电所、35KV及以上变电所;

(2) 贯通、自闭线路等重要供电线路分段开关处;

(3) 重要的35/0.4KV、10/0.4KV变电所;

(4) 与行车密切相关的重要低压供电 (信号电源) 设备处。

(三) 远动通信系统

电力远动通信系统是铁路电力远动系统中非常重要的环节, 是电力远动系统的神经。配电网运行数据的采集、运行状态的改变和优化均通过通信系统。先进可靠的通信系统是实现铁路配电自动化的关键。

1. 远动系统对通信系统的要求

(1) 高度可靠性:配电系统的有些通信设备设在室外, 这意味着要长期经受各种恶劣的自然条件的影响和电磁干扰。设备选型时必须考虑环境因素的影响。

(2) 经济性:铁路沿线远动通道主干道是采用现有的铁路通信专用通道, 并优先采用铁路计算机网络平台。远动终端、配电所综合自动化系统、视频系统均应经单独的网络接口接入铁路计算机网络。监控主站不宜少于两个通道接入计算机网络, 主站所在地区一般都在市区, 因点多面广, 敷设通信通道成本高, 优先采用GPRS/CDMA1X无线通信。

(3) 远动数字通道的传输速率应满足现在和将来数据实时传输的要求 (2M/S及以上) 。

(4) 远动通信主干道宜设主、备两个通道, 当一个通道故障时, 可自动切换。

(5) 远动通信通道应为全双工通道。

(6) 便于扩展。

(7) 干线上停电时不影响通信。

2. 远动系统信道种类及结构

(1) 配电网常用的信道种类包括:载波信道、无线信道、光纤信道、微波信道和有线信道。光纤通信是以光波为载体, 以光导纤维为传输介质的通信方式。它的主要特点是频带宽、容量大、损耗小、中继距离长、抗干扰性强、通信安全、便于随电力电缆铺设。目前在铁路通信系统干道上已经普及, 所以铁路电力远动干道 (特别是远距离) 应优先采用光纤信道。

(2) 配电网信道结构可分为:点对点、多点共线、环型网、星型网和网络型等。结合铁路贯通 (自闭) 线均沿铁路边架设的特点, 采用多点环型网和点对点型结构。

3. 通信规约与协议

由于铁路贯通线 (自闭) 线供电距离远, 通信点多, 但通信数据量较少, 采用DL/T451循环式或DL/T634查询式规约虽然也能满足现时铁路电力规范要求, 但所花的时间较长, 新建工程应优先采用国际电工委员会制定的IEC61850系列标准。

4. 通信方案

(1) 主站与铁路沿线各车站的通信机械室 (通信子站) 间借用铁通现有环网结构带自愈功能光纤通道, 通过以太网方式进行通信。

(2) 主站与同城范围内的变配电所间采用铁通现有光纤通道, 通过光纤双环相连, 采用单模双发双收的光Modem实现带自愈功能的双环通信。

(3) 贯通线FTU、自闭线FTU、环网柜FTU、智能箱变FTU、信号电源TTU之间采用单模光纤, 通过光纤双环相连, 采用单模双发双收的光Modem实现带自愈功能的双环通信。当车站信号设备房与通信机械室合建时, 信号电源TTU通过双绞线和Modem就近接入到数调系统机柜上。

(4) 主站与同城范围内因通信光缆无法敷设到的环网柜FTU、智能箱变FTU优先采用GSM/GPRS公用无线网络。

(5) 主站、变配电所内部采用以太网双网形式, 采用TCP/IP协议。

三、馈线自动化

馈线自动化系统是对配电线路上的设备进行远方实时监视、协调及控制的一个集成系统, 是铁路电力远动系统的主要内容之一。随着铁路行车速度不断的提高, 对供电可靠性和供电质量提出了更高的要求。铁路配电网馈线自动化是提高供电可靠性最直接、最有效的技术手段。

(一) 馈线自动化功能

1.馈线运行数据的采集与监控 (SCADA) , 即遥信、遥测、遥控、遥调功能。

2.馈线故障定位、隔离及自动恢复供电。即线路故障区段 (包括小电流接地故障) 的定位与隔离及无故障区段供电的自动恢复。

3.无功补偿调压。即配电所无功补偿电容器组的自动投切控制。

(二) 馈线自动化构成

馈线自动化系统可分为一次设备、控制箱、分散多点通信、控制主站四部分。

1.一次设备:采用的开关设备有自动重合器、负荷开关及分段器、电压、电流互感器等。

重合器是用于配电网自动化就地保护为主的智能化的开关设备, 它本身具备有控制及保护功能, 能够检测故障电流并按预先整定的重合闸操作次数自动完成分合操作。

分段器是一种智能化负荷开关, 通常与重合器或断路器配合使用, 是用来隔离线路区段的自动开关设备。

2.控制箱:控制箱起到联结开关与SCADA监控系统的桥梁作用。控制箱内主要部件有:开关操动控制电路和不间断供电电源。

3.远方终端 (FTU) 是馈线自动化系统中的一个关键单元。

4.通信通道和终端。

(三) 基于FTU的馈线自动化

目前馈线自动化大致可分为两类:具有就地控制功能的线路自动重合器或分段器的馈线自动化系统和基于馈线FTU和通信网络的馈线自动化系统。由于第一种方案存在切断故障时间较长、系统可靠性低、可能扩大事故影响范围、仅在故障时才能发挥作用、不能远方遥控完成正常的倒闸操作、不能实时监视线路运行状况、无法掌握用户用电规律以及不能最优地管理运行电网等缺点, 现已很少使用。随着电子与通信技术的发展, 馈线FTU和通信网络建设成本的降低, 在沿铁路线架设的贯通 (自闭) 线自动化配电工程中, 采用基于FTU的馈线自动化技术得到了很快推广应用。

基于FTU的馈线自动化系统是通过在铁路配电所出口断路器、铁路沿线开关站FTU以及在信号电源室处安装的TTU, 通过可靠的通信网络将它们和供电段监控主站的SCADA系统连接, 配合相关的处理软件构成的高性能系统。

该系统在正常情况下, 实现远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况, 实现线路开关的远方合闸和分闸操作, 优化配网的运行方式, 从而达到充分发挥现有设备容量和降低线损的目的;在故障时获取故障信息, 并自动判别和隔离馈线故障区段, 恢复对非故障区域的供电, 从而达到减小停电面积、缩短停电和查找故障点时间的目的。当线路需检修时可通过计划调度操作, 实现开关动作次数累计、供电可靠性统计、事故记录报告、负荷记录等功能。

四、结语

铁路电力供应与铁路行车和安全密切相关, 是铁路运输基层设施的重要组成部分。列车速度的提高, 各种车辆安全监控设备的投入使用, 对供电可靠性要求将越来越高。提高供电质量, 缩小故障影响范围, 减少停电时间, 是铁路运输部门对供电段提出的基本要求。随着铁路贯通 (自闭) 线、变配电所综合自动化的不断建设和配电自动化系统功能的日臻完善, 电力远动系统已成为铁路供电段向铁路沿线各种行车安全监控设备不间断优质供电不可缺少的工具。

参考文献

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[2]冯庆东, 毛为民.配电网自动化技术与工程实例分析[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[3]龚静, 彭红海, 朱琛.配电网综合自动化技术[M]北京:机械工业出版社, 2008.

[4]张永健.电网监控与调度自动化[M].北京:中国电力出版社, 2007.

城市轨道交通牵引供电系统 第7篇

随着时代的快速进步发展, 道路交通拥堵、环境污染等问题, 严重影响人们的生活质量。城市轨道交通具有方便快捷、绿色环保等优点, 已成为解决这些问题的重要措施。近几年轨道交通领域也得到迅速发展, 轨道交通的直流牵引供电技术也取得了一定的进步, 高效率、低碳等绿色环保的作用深受人们的青睐。目前我国在城市轨道交通直流牵引供电系统中主要采用不可逆二极管整流技术, 由于这种技术的局限性, 在机车制动时会造成大部分能量浪费, 不能回收再利用。当前轨道交通机车大多采用制动电阻来消耗掉这部分能量, 这样不仅引起隧道发热问题, 还增加轨道交通的运行成本。随着功率开关器件的发展, 可逆的脉冲整流器技术已经广泛应用, 但是还没有将其应用在轨道交通领域。因此为了解决上述问题, 对目前已有的直流牵引供电系统进行改善以跟上时代的发展脚步。本文首先简单概括分析了已有的直流牵引供电系统的主要缺点, 然后针对这些缺点提出一种新型的牵引供电系统方案, 即基于PWM整流器的轨道交通新型牵引供电系统。

已有的轨道交通直流供电系统的不足

目前城轨交通直流牵引供电系统主要采用不可逆的24脉波二极管整流技术。该整流技术的主要优点是可靠性高、成本低、控制简单等, 但随着这种技术的广泛应用, 也渐渐凸显出来其本身具有的一些缺陷, 主要有以下三点。

(1) 24脉波不可逆整流器的交流侧和直流侧均存在不可忽略的谐波含量, 且向电网交流侧注入大量无功功率, 这个无功功率对轨道机车来说是一个谐波源, 对交流电网来说是一个谐波负载。

(2) 24脉波不可逆整流器直流输出侧的电压不可控, 调节困难, 且会随着负载的变化而波动, 如果出现严重情况, 甚至会造成系统过压和欠压故障。

(3) 24脉波不可逆整流器是通过二极管来实现整流的。因为通过二极管的功率只能单向流动, 所以机车的制动能量不能回馈再利用。为了防止直流侧电压过高, 只能通过地面电阻或车载电阻来吸收消耗掉这部分制动能量。不仅造成资源浪费, 不符合社会的发展潮流, 而且也导致隧道周围环境温度上升, 提高了系统的总运行成本。

新型直流牵引供电方案

PWM可逆整流器的主要特点是交流侧输出电流基本为正弦波、功率可以双向流动、电网侧功率因数在-1~+1范围内可控、输出电压稳定可控、动态响应好等, 正好符合对已有直流牵引供电系统的改善要求。在城市轨道交通牵引供电系统中应用PWM可逆整流器, 有以下优点。

(1) 如果使用PWM可逆整流器, 则可以取消车载制动电阻和其散热设备, 不仅降低了机车自身重量和体积, 而且还节约空间, 减少机车运行成本。

(2) 可以节约能源。可以将机车的再生制动能量逆变回馈到电网或轨道交通中其他动力照明设备, 起到资源二次回收利用。

(3) 达到效率高、绿色环保的效果。通过对PWM变流器的控制, 可以使电网侧的功率因数达到±1, 不仅大大降低电流谐波畸变率, 而且有效抑制装置对电网的谐波干扰。

通过上面的对比分析可以得到, 相对传统的二极管不可逆整流方案来说, PWM整流技术在经济性能上也有很大的优势。尽管不可逆二极管整流装置一次性建设成本比较低低, 但在后期维护时成本较高, 如:为了改善电网的电能质量, 必须增加滤波及无功补偿装置。还不能充分利用机车的再生制动能量, 浪费大量的电能资源。PWM可逆整流直流供电系统虽然一次性投入成本较高, 但其本身具有的运行方式和控制方法, 不需要额外增加过多设备加以控制, 所以它是一种性价比高的供电方案, 符合绿色电网的发展要求。随着全控型大功率开关器件的成熟发展与应用, PWM装置的使用成本也越来越低。因此结合PWM整流拓扑和二极管整流拓扑, 应根据应用侧重点不同, 针对性的进行功能定位和应用方案选择。下面根据不同的功能定位, 得到几种不同应用方案可供选择。

完全替代

完全替代是指用两套能馈式牵引供电装置完全替代已有的两套12脉波二极管整流机組, 如图1所示。

这种方案的优点是:不需要额外增加设备安装空间 (尤其是不需要额外增加变压器) , 总的占地面积比较小。可充分利用能馈式牵引供电装置的双向变流能力, 列车牵引时提供能量, 列车制动时将多余再生制动能量反馈交流电网。此外, 由于能馈式牵引供电装置具有输处电压调节能力, 因此直流网压可以维持良好的平稳性, 容量上也可以较好的满足列年再生制动能量吸收需求。

这种方案的缺点是:为满足VI级负荷要求, 设备的峰值容量大, 要求过载能力强, 在大功率IGBT半导体器件没有规模化生产前, 设备价格会比较昂贵。

部分替代

部分替代是指用一套能馈式牵引供电装替代一套12脉波二极管整流机组, 保留一套原有的12脉波二极管整流机组, 如图2所示。

这种方案的优点:无需额外增加设备安装空间 (尤其是无需增加变压器) , 总占地面积小。兼具二极管整流机组结构简单、可靠性高、价格低廉和能馈式牵引供电装置能量双向流动、输出特性可控的优点, 在实现列车再生制动能量回馈利用的同时, 系统总体投资增加不多。

这种方案的缺点是:采用12脉波整流后交流电流的谐波含量相对于原有的24脉波整流会有增加。此外, 一台能馈式牵引供电装置容量上也难以完全满足列车特殊情况下再生制动能量吸收需求。

独立新增

独立新增是在完全保留传统的24脉波整流机组的基础上, 额外新增一套独立的能馈式牵引供电装置, 如图3所示。

这种方案的优点是:在不改变既有的供电机组情况下, 独立新增了第三台机组, 增加了变电所牵引供电容量, 实现了列车再生制动能量的有效回馈, 同时不会对原有供电方式造成不利影响, 系统可靠性高, 推广难度小。

这种方案的缺点是:需额外增加设备安装空间, 增加设备投资。

比较与选择

下面是对能馈式牵引供电装置三种设置方式的优缺点对比。如表1所示。

通过上面的比较, 由于逆变式牵引供电装置在城市轨道交通牵引供电系统中的应用刚起步, 设备容量和过载能力暂时还难以满足列车牵引供电需求, 因此从供电效果、经济性、技术性等多方面综合考虑, 采用独立新增的方案。

结束语

通过分析现有的轨道交通牵引供电装置的缺陷, 由于24脉波二极管整流具有不可逆、谐波大等缺点, 从而提出一种新型供电方式, 即在原有的不可逆的24脉波整流装置两端并联一个可逆的PWM整流器, 这样不仅可以使电流双向流动, 稳定直流侧电压、减少谐波, 而且可以起到节约能源的效果, 降低轨道交通的运行成本。

轨道交通牵引供电系统综述 第8篇

1.1普通铁路牵引变压器

普通铁路牵引变电所内的牵引变压器设置了两台,一旦其中一台出现故障那么另一台将启动保证正常供电。原变压电压等级主要是以110kv为主,电气化铁路牵引变电器多选择V/v接线的方式,有时在交大外部电源容量时会采用单相接线形式变压器。

1.2高速铁路牵引变压器

我国的高速铁路通常采用的是V/x接线牵引变压器。这种牵引变压器方式的构成主要是两台单相变压器,变压器分别和接触网和负馈线连接,中间抽头和钢轨连接。

2牵引供电系统

2.1牵引变电站

2.1.1牵引变电站位置确定

牵引变电站与车站内的降压变电站一起组成牵引降压混合变电站,然而并不是每个车站都是牵引降压混合变电站。它的设置取决于牵引系统网络结构、牵引网电压等级、牵引网电压损失、供电质量,并涉及到杂散电流防护、线路能耗、土建造价及运营维护等因素。

2.1.2牵引变电站设备

牵引变电站的主要设备是27.5k V开关柜、整流变、整流器、直流1500V正负母排、直流高速开关。27.5k V开关柜应选用SF6绝缘全封闭组合电器,以减少占地面积。27.5k V开关柜进线还配有避雷器,防止雷电波入侵。整流器组由24个整流二极管与24个保护二极管组成,每个牵引变电站有两套整流器组,每套整流器为6相12脉波整流,单独运行时输出的为12脉波的脉动电流,两套并列运行时输出的为24脉波的脉动直流电。

2.1.3牵引变电站电气主接线

牵引降压混合变电站采用27.5k V单母线分段运行。从主变电站或上一座变电站引进的两路27.5k V交流电源分别送至27.5k V一/二段母线。每座牵引降压混合变电站有两组整流器组,设置在同一27.5k V母线上并联运行,这种接线保证两套整流器组输出功率均匀,等效24脉波整流,利于谐波治理。当牵引降压混合变电一台整流机组解列时,由另一台整流机组在允许过载的条件下继续运行。两座牵引降压混合变电站各引一路直流馈线对同一个区段的触网进行双边供电。当一座牵引降压混合变电站两组整流器组都退出运行时,允许触网单边供电。

整理器组由27.5k V整流变开关、整流变压器、整流器、正负极闸刀组成,整流变将27.5k V交流电降压并整流为1500V直流电。鉴于两套整流机组接于同一段母线上,所以直流母线采用不分段单母线接线。整流机组正极通过正极闸刀与正母线相连,整流机组负极通过负极闸刀与负母线相连,直流正母线设四路直流高速开关馈出线,负母线通过回流线与走行轨相连,这样通过电动列车的受电器与接触网的接触滑行,就构成了一个完整的直流牵引电动机受电回路。馈出回路通过直流高速开关分别向左右两个方向的上、下行牵引网供电。线路末端站可能只有两路馈出线,车辆段馈出线数量要根据需求设置。馈出线的直流高速开关至正线触网间设触网闸刀,在上行、下行同一供电分区绝缘分段处设有接触网联络闸刀。

2.1.4牵引变电站继电保护配置

2.1.4.1整流器组继电保护配置

牵引变压器电流速断保护:整流机组主保护,保护1500V母线至馈出线之间的相间短路故障,同时也是整流器本体保护的后备保护。

牵引变压器反时限过电流保护:保护动作时间随短路电流的增大而减小,电流越大,保护越快。

牵引变压器定时限过电流保护:反时限过电流保护的后备保护,动作时间小于反时限。

牵引变压器零序电流保护:主保护,利用接地时产生的零序电流使保护动作。

牵引变压器温度保护:变压器正常运行温度为70~90℃。127.5℃报警,150℃跳闸。

整流二极管保护:整流器内一个二极管故障时发出报警,两个二极管故障开关跳闸。正负母排温度80℃报警,90℃跳闸;散热器温度140℃报警,150℃跳闸。

整流器过电压保护:整流器交直流侧均设有过电压保护,交流侧采用RC回路,直流侧采用RC回路加压敏电阻,保证两侧的过电压被吸收。

2.1.4.2直流1500V系统继电保护配置

1500V直流高速开关的大电流脱扣保护:开关本体自带保护,无延时跳开1500V直流高速开关。

电流增量保护ΔI与电流上升率di/dt保护:电流增量保护ΔI是接触网主保护,其保护范围是该牵引降压混合变电站的近、中端,也能切除大电流脱扣保护范围内的较小的远端短路故障。

Imax正向过电流保护:作为中、近端短路故障的后备保护。整定要求小于大电流脱扣保护的整定值,大于电流增量ΔI值。接触网热过负荷保护:根据电缆电流及接触网的发热量等推算出电缆温度,当电缆温度超过整定值时,同一供电区域两个直流高速开关跳闸。

双边联跳保护:故障情况下,为确保相邻牵引降压混合变电站向同一故障区间供电的断路器可靠跳闸而增设的后备保护。

框架泄漏保护:是切除直流设备正极对机壳(大地)发生短路故障,接触网对架空线发生短路故障而设置的保护。电流型框架保护是直流系统主绝缘击穿,故障站及相邻车站同一供电区域共八台直流高速开关、两台整流机组27.5k V开关跳闸。电压型框架保护其时间整定要迟于钢轨电位限制装置,故障站四台直流高速开关、两台整流机组27.5k V开关跳闸。直流高速开关自动重合闸:当线路持续短路故障时,直流高速开关会检测3次后闭锁,否则直流高速开关会自动重合闸。

2.2接触网

2.2.1接触网的作用及特点

接触网是电力牵引系统的重要组成部分,机车通过受电弓或受电靴从接触网中得到电能,接触网保证了列车安全、可靠、快速运行。接触网具有以下特点:

(1)接触网由于与电动车组在空间上的关系,和轨道一样无法采取备用措施。所以一旦接触网发生故障,整个供电区间即全部停电。

(2)接触网下有许多电动车组在高速运动,运行中不可避免地会产生受电弓离线而引起的电弧。再加上处于露天环境,其发生故障的可能性较电力电缆线路要大得多。

(3)为了保证电动车组安全、可靠、质量良好地从接触网取流,对接触网导线的高度、拉力值、定位器坡度,接触网弹性、均匀度等都有定量要求。

2.2.2接触网的分类

2.2.2.1柔性架空接触网

柔性架空接触网由带张力的柔性金属导线组成。在运行过程中,受电弓与接触线保持可靠的弓网张力,并进行取流。其主要特点是以线索形式存在,隧道净空要求较大,运营维护的工作量也较大,但在露天可靠性较高。上海轨道交通地面及高架线路绝大部分采用柔性架空接触网。

2.2.2.2刚性架空接触网

刚性架空接触网将传统的接触线夹装在汇流排中,靠其自身的刚性保持接触线的固定位置。

2.2.2.3接触轨式接触网

接触轨式接触网是沿线路敷设的与轨道平行的附加轨,又称为第三轨,电动车组由伸出的受电靴与之接触而接受电能。接触轨式接触网具有构造简单、安装方便、维修性好、投资省、寿命长等优点。

3结束语

本文介绍了牵引变压器和牵引供电系统,希望本文的提出具有一定的参考价值。

摘要：在各行各业不断发展的今天,轨道交通扮演了非常重要的角色,可以说轨道交通已经成为了现如今生活生产中必不可少的一项组成内容。在轨道交通系统中,牵引系统是重要的组成内容,所以也是轨道交通研究人员重点关注的内容。为了进一步保证轨道交通系统的安全性和可靠性,本文将就轨道交通牵引供电系统展开论述。

关键词：轨道交通,牵引供电,供电系统

参考文献

[1]李群湛.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].西南交通大学学报,2015,02:199-207.

[2]张明锐,龚晓冬,李启峰.基于故障树法的城市轨道交通牵引供电接触网可靠性分析[J].城市轨道交通研究,2015,03:6-12.

[3]常国兰.城市轨道交通牵引供电整流机组的技术探讨[J].现代城市轨道交通,2015,03:17-20.

牵引供电仿真系统的研究与实现 第9篇

牵引供电仿真系统是磁浮综合仿真系统中的一个子系统, 该软件以用户与开发人员双方对软件需求的共同理解为基础, 参照标准的软件开发过程, 设计与实现满足高速磁浮交通工程项目总体规划和可行性研究要求的有效工具软件。该子系统仿真软件采用面向对象的、可视化的仿真技术, 以磁浮综合仿真系统为主要平台, 与综合仿真系统中的其他子系统协同工作实现整个仿真流程;以系统在仿真流程中承担的功能为依托, 实现相关数据统计功能, 达到提高牵引系统工作效率, 规范工作流程的目的。

1、软件总体架构

牵引供电仿真系统主要包括牵引前台程序、前后台交互模块、牵引核心模块、数据库交互模块以及总体数据库五部分。其中, 牵引前台程序通过调用数据库交互模块从总体数据库中取得牵引核心模块中计算所需的数据, 再把取得的数据交给前后台交互模块中。通常, 这些取得的数据要涉及到牵引供电分析设计仿真系统中的多张数据库表。前后台交互模块在收到牵引前台程序传送过来的数据后, 便把这些数据转换成牵引核心模块中相对应的数据类型, 并把转换后的数据传送到牵引核心模块的计算函数中。牵引核心模块把前后台交互模块传送过来的数据作为计算函数输入参数进行计算, 并将计算后的数据回传给前后台交互模块。前后台交互模块再把数据转化为牵引前台程序能够识别的数据并回传给牵引前台程序。最后, 牵引前台程序把得到的数据通过数据库交互模块存入总体数据库。

2、与总体数据库交互方案

牵引供电仿真系统主要安装在多个客户端上, 用户在使用该仿真系统时主要通过调用由牵引仿真系统提供的数据接口, 通过网络连接总体应用服务器, 并在总体应用服务器的相关权限控制下与总体数据库服务器实现数据交互。其中, 牵引供电仿真系统用户只能在自己已有的权限范围内, 对总体数据库的相应数据库表进行添加、删除和修改操作。

3、软件功能流程

牵引供电仿真系统是磁浮综合仿真系统的重要组成部分, 其核心工作流是根据线路方案进行牵引系统方案设计和仿真计算, 并完成相关设备的配置和统计工作。其中, 牵引供电分析设计仿真核心流程包括三个阶段--线路线型校验、速度曲线计算及分区划分、相关设备统计。

在线路线型校验阶段, 以线路数据为输入做相应预处理, 并在项目基础数据的基础上完成牵引分区划分和初步的牵引配置, 从而计算速度曲线, 最终判断线型是否稳定。

在牵引计算及分区划分阶段, 首先完成牵引分区划分和配置, 再根据限速数据计算得到牵引供电的速度曲线。将该速度曲线 (包括运行时分) 及其所对应的牵引分区方案进行分区方案校验, 校验通过后完成电气特性计算。

在相关设备统计阶段, 牵引供电系统在牵引分区方案基础上, 完成各牵引变电所的设备配置和动力轨配置, 并计算主变压器容量, 最后对设备数量进行统计。

4、技术要点

在牵引供电仿真系统完成过程中遇到并得以解决的相关技术问题主要包括:总体综合仿真系统与牵引供电仿真系统之间的互操作问题、C#与C++语言跨平台调用问题以及牵引供电仿真系统封送数据问题。

其中, 总体综合仿真系统与牵引供电仿真系统的互操作主要通过综合仿真系统设计并实现牵引供电系统所需要的数据接口, 牵引供电系统调用该接口获取所需数据的数据集, 并对该数据集进行相应操作, 从而实现通过综合仿真系统的有效控制来操作后台数据库。

牵引供电仿真系统需要用C#和C++这两种不同语言编写非托管代码和托管代码互操作, 然而.NET公共语言运行库垃圾回收器不支持确定性的清理, 而这不是非托管代码中的标准行为, 以及托管和非托管数据结构的默认布局不同这使得C#与C++之间的跨平台调用以及数据封送问题变得尤为突出。该问题的解决主要是运用C++.NET语言对采用C++语言编写的计算模块进行封装。并且, 由于C++.NET语言不仅能很好的识别C++语言的数据类型, 而且能兼容C#语言的相关类型, 这使得用C++.NET封装后的计算模块能够实现C#与C++两种不同语言的数据类型转换, 使得牵引供电仿真系统在调用C++语言实现的动态链接库 (DLL) 时能顺利向动态链接库传送计算功能所需要的相关数据, 并且在调用动态链接库计算完后能把数据回传给牵引供电仿真系统存入总体数据库。

5、结论

本文系统地分析了牵引供电仿真系统具备的功能和应用, 深入地研究了以.NET框架技术为核心技术的NET体系结构以及托管与非托管代码互操作中的平台调用技术, 结合牵引供电设计与分析仿真系统的业务特点和需求提出了该设计方案。

该仿真系统通过接口与总体综合仿真系统实现数据交互, 在整个仿真系统中承担牵引供电系统自身任务的同时能很好地协同其他子系统完成仿真流程。

摘要：本课题的研究采用面向对象的, 特别是面向可视化的仿真技术, 建立以牵引供电仿真系统信息库为基础的、具有对多种信息源综合利用和集成能力, 并实现了该仿真系统中的系统参数管理、外部数据预处理、牵引分区设计、计算配置管理以及牵引仿真计算等功能, 能满足完成牵引仿真的要求。