浅析铁路10kV配电所综合自动化系统

陈春虹

（南昌铁路局厦门供电段）

浅析铁路10kV配电所综合自动化系统

陈春虹

（南昌铁路局厦门供电段）

随着经济的不断发展，电器和电子设备的使用数量迅速增多，电磁环境也因此变得更加复杂。在电力变配电所中，综合自动化系统的应用对铁路的安全起到了非常关键的作用。本文针对铁路10kV变配电所综合自动化系统的结构、特点、功能以及存在的问题和解决措施进行探讨。

铁路10kV变配电所；综合自动化系统；电磁干扰

现在许多新建的铁路10kV变配电所都已经开始使用保护测控装置和后台监控系统。随着以太网技术的广泛使用，铁路10kV变配电所综合自动化系统的功能也有所提高。新建的铁路项目跟以往的铁路相比，从各方面都得到了显著提高，而且对综合自动化系统的可靠性也进行了提升，铁路10kV变配电所采用综合自动化系统进行测控和监控，达到了无人值守的目的[1]。在综合自动化系统中，电磁的干扰对系统具有较大的影响，需要采取有效措施提高系统抗电磁干扰的能力。

1　变配电所综合自动化系统的结构

铁路10kV变配电所综合自动化系统的结构是由保护测控装置和后台监控系统组成，综合自动化系统的结构可以根据其特点的不同分成不同的系统结构，目前最常见的系统结构是现场总线系统结构和以太网系统结构。

1.1综合自动化系统的现场总线系统结构

通过间隔层设备、后台工控机、通信管理机可以组成现场总线系统，如果在只需要单后台机的情况下，可以不使用通信管理机。后台工控机和和间隔层设备具有总线型的物理连接。间隔层设备可以使用屏蔽双绞线进行通信连接，也可以使用光纤来进行。现场总线系统结构在造价上具有很明显的优势，但是也存在缺陷。如果变电站内部的通讯接点过多，便会影响系统的速率。如果系统结构中的任何一个测控单元出现问题，那么系统的运行也将可能因此受到影响[2]。所以这种系统在使用中不具备一致的标准，可能会导致不同厂家生产的设备无法组成到同一个系统当中，即使能够组成，系统的运行功能也难以达到规定的要求。现场总线系统一般在开关数量不多、不需要进行远程监控的铁路变配电所中才能够进行使用。

1.2综合自动化系统的以太网系统结构

以太网系统结构是由通信管理机、后台工控机、间隔层设备以及以太网交换机组成的。后台工控机和和间隔层设备具有环型的物理连接。间隔层设备可以使用屏蔽双绞线进行通信连接，也可以使用光纤来进行。以太网系统结构相对于现场总线系统结构更加具有优势，它能弥补现场总线系统结构的不足，并能够实现变配电所的系统通信的灵活、可靠。将不同厂家生产的设备进行区分，防止因为设备的不同而导致系统运行中出现故障。以太网系统能够自动隔离不同厂家的装置，从而使铁路10kV变配电所综合自动化系统更加具有可靠性。以太网系统结构目前已经被铁路变配点所大量使用，但这种系统结构相对于现场总线系统结构其造价要高出许多。以太网系统结构的使用比较适合于开关数量多、需要进行远程监控的铁路变配电所。

2　综合自动化系统重要组件的特点及功能

2.1系统保护测控装置的特点及功能

2.1.1保护测控装置的特点

保护测控装置的特点很多，包括控制、保护、通信、监视、测量等，保护测控装置可以进行许多自动化功能。保护测控装置所使用的硬件平台具有非常高的性能，由于它的结构是由数字信号处理器与32位微处理器而组成的，所以在实际工作中的处理能力也非常强，而且还具备了很高的抗静电能力、可靠性和抗干扰能力。保护测控装置的安装既可以在开关柜上，也可以在组屏上进行。保护测控装置的软件平台是使用C语言进行编程的，具有较高的可靠性，而且在进行升级维护时也比较简便。通过模块化的程序设计可以使保护测控装置的保护功能更加完善，并且针对不同的用户还能采取不同类型的方式。保护测控装置能够进行自我诊断和调节，不需要进行现场维护。

2.1.2保护测控装置的功能

保护测控装置的主要功能包括自动功能、保护功能、测量功能等。目前使用较多的保护测控装置一般功能都比较完善，包括对低电压、过负荷等的保护。在铁路10kV变配电所中所使用的保护测控装置必须具备完善的保护功能，同时还必须有备自投的功能。在铁路变配电所中，保护测控装置能够对发生故障的线路进行监测，并能进行自动投入，关闭闸门。如果线路发生故障后能够进行自动跳闸，使线路失去电压，减小因故障所带来的损失。保护测控装置能够在最快的时间内对发生故障的线路进行定位和检测，并能够及时对未发生故障的区域恢复供电[3]。

2.2系统后台监控系统的特点及功能

2.2.1后台监控系统的特点

后台监控系统的硬件平台是工控机，并通过Windows来进行操作。后台监控系统的平台是通过集成化进行保护的，其监控系统平台的能力非常强大和灵活，对间隔层的所有智能化设备都能够进行控制。

2.2.2后台监控系统的功能

后台监控系统的功能包括打印功能、防误操作、历史查询等。后台监控系统能够对其所管理的所有设备进行控制，并能使设备之间进行数据交换，它能够对所有事件进行详细记录，并能将电力系统的所有不同图形显示出来，然后对图形进行相应的编辑。在线路故障时，能够对故障线路进行检测和定位，防止因故障带来影响。任何人进行操作之后都能将操作情况记录下来，方便查询。在使用打印功能使，会自动根据打印的内容使用不同的打印方法，并能够对完成的所有情况进行查询。

3　综合自动化系统的电磁干扰和解决措施

3.1综合自动化系统的电磁干扰

综合自动化系统的电磁干扰按照不同的方式可以分为不同的类型。干扰源和被干扰设备之间会存在着一定的阻抗，通过它们之间的阻抗来进行传播的电磁干扰为传导干扰。通过电磁波进行传播的是辐射干扰，而辐射干扰的形成也可能是传导干扰的形成。另外电磁干扰还有差模干扰以及共模干扰，这些电磁干扰都能对自动化系统造成影响[4]。

3.1.1电源干扰

在综合自动化系统中，电源的作用不可忽视，而在电源中也存在着一些电磁干扰，主要是电源相线和中线之间存在的差模干扰，电源中线和大地之间的共模干扰。

3.1.2外部干扰

外部干扰主要有短路故障、高压开关操作、高频载波等。

3.1.3内部干扰

内部干扰是指综合自动化系统的元件或者结构等造成的电磁场干扰，这些干扰主要来源于地阻抗耦合以及漏电等多重因素。

3.2解决电磁干扰的措施

电磁干扰对综合自动化系统具有一定的影响，对电磁干扰需要采取有效的措施，目前使用比较多的防电磁干扰的方法主要有接地、隔离和屏蔽等。

3.2.1接地

接地的作用主要是为了减小地磁噪声并能够防止电磁干扰，从而达到保护人员安全的目的。电子设备中的金属必须接地，这样能够起到防止电磁干扰的作用，接地还能保护电器设备的安全，并能够防止遭到雷电袭击后电源发生故障，能够提高电力系统运行的稳定性。

3.2.2隔离

通过隔离的方式来防止电磁干扰，主要是对断路器进行控制，由于断路器的环境是强电回路，容易使连接自动化系统后出现电磁干扰的情况，所以在开关处设置继电器进行隔离能够防止电磁干扰。使用隔离的方式时要主要电缆之间的距离，以免出现感应耦合的情况。电缆的信号根据强弱的不同进行区分，使用不同的电缆，并将平行布设的长度减少，防止电磁干扰[5]。

3.2.3屏蔽

采用屏蔽的方式来防止电磁干扰，实际上就是通过提高综合化自动系统以及电子设备的电磁兼容性来达到防止电磁防干扰的目的。这种方式能够对所有的干扰都起到抑制的作用，并能使电子设备发生辐射电磁干扰的几率减小，还能使外部辐射电磁的作用减少，避免电子设备受到影响。屏蔽的方式主要有对磁场的屏蔽、对电场的屏蔽以及电磁场屏蔽。

4　结束语

铁路10kV变配电所综合自动化系统的结构有现场总线系统结构和以太网系统结构两种，以太网系统结果在使用上比现场总线系统结构效果更好，但是造价较高，根据铁路变配电所的具体情况可以选择合适的系统结构。保护测控装置和后台监控系统的功能都非常多，并具有其自身的重要特点，在综合自动化系统中起着非常重要的作用。电磁干扰对综合自动化系统具有一定的影响，根据电磁干扰的不同情况必须采取有效的解决措施，本文介绍的接地、隔离和屏蔽都是目前比较常见的防电磁干扰措施，在这方面还需要进一步进行研究。

[1]屠建鑫.工厂变配电所综合自动化系统[J].科技与企业，2014，16（20）：136.

[2]杨晓玲.铁路变配电所综合自动化系统电磁兼容分析[J].电子测试，2013，30（22）：136～137.

[3]雷风元.浅谈铁路配电所综合自动化技术[J].无线互联科技，2014，25（3）：118～119.

[4]张刚毅.郑西客运专线变配电所综合自动化系统研究[J].价值工程，2011，30（10）：22.

[5]王丽秋，王蕾.铁路供电自动化设备市场分析与预测[J].中国铁路，2012，36（5）：55～56.

TM76

A

1673-0038（2015）26-0260-02

2015-6-6

陈春虹（1980-），工程师，本科，主要从事铁路电力配电所运行维护管理工作。