关于铁路10?kV配电所综合自动化设计的探讨

2015-05-30尤继国

科技创新导报 2015年35期

尤继国

摘要：铁路电力供电设备具有铁路电力设备线路长、负荷单一而且较小、供电可靠性要求高的特点，铁路配电所又是铁路电力供电系统的主要组成部分，专门为铁路信号、通信、信息、隧道、桥梁等铁路设施供电。随着变配电所综合自动化系统在铁路新建的变配电所的广泛应用，因此对变配电所新建设计需要满足技术先进性、结构合理性、供电可靠性、运行维护方便以及经济性提出了更高的要求。该文对铁路10 kV配电所综合自动化设计有关的问题进行分析与讨论，并提出相应的建议。

关键词：铁路10 kV配电所设计探讨

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0155-03

铁路配电所是铁路电力供电系统的主要组成部分，是维持铁路运输正常秩序的电力供应中枢，具有设备多而集中、技术复杂的特点。随着国民经济的飞速发展，国家对铁路运输业基础建设和新建工程的投资不断加大，新技术和新设备在铁路电力设备中得到大力的推广和应用。近年来铁路配电所的新建项目也越来越多，而配电所的保护可靠性、操作灵活性、检修维护简单、管理方便是保证其供电质量的前提，从而凸显出铁路10 kV配电所综合自动化合理设计尤其重要。

1 铁路10 kV配电所综合自动化的设计思路与比较

变配电所综合自动化系统是利用计算机、通信和信息处理技术等实现对变配电所二次设备的各种功能进行重新组合、优化设计，从而对变配电所所有设备运行情况进行监控、测量、控制和保护的一种综合性的自动化系统。

配电所自动化系统是将微机监控、测量、保护、通信和防误动功能通过通信网络集成为一个整体的计算机监控系统。

配电所自动化系统不仅可以完成配电所保护及自动监控功能，而且是调度自动化系统中的一个重要节点，其发展趋势是把所内数据信息转发至调度中心、将管理和调度功能上移，从而实现无人值班。

变配电所综合自动化系统的结构分为3个层，分别为站控层-调度端、当地监控单元；网络层-双环光纤网、以太网以及通信单元（包括网络接口设备，如协议转换器、路由器、通讯管理机等）；间隔层-保护测控装置、同时交直流系统等智能设备通过通用通信装置纳入配电所的综合自动化系统中。

变配电所自动化系统一般采用由间隔层（一次设备）和站控层组成的系统结构。间隔层装置面向一次设备完成数据采集、保护与监控功能，而站控层采用通信处理机装置与工业PC机完成与上级调度自动化主站通信及当地监控功能。

配电所自动化系统既可集中组屏，亦可分散布置。本文主要就集中布置结构和分布分散布置结构进行分析、阐述。

集中式系统结构的特点是结构较为紧凑，实用性好。不过其存在调试繁琐、运行过程中不直观，检修和维护不方便，施工任务量及难度都较大等缺点。

采用集中式结构是将测控、保护装置设置在控制室集中组屏后，在保护屏对相应回路实现各种模拟量、开关量采集，完成配电所的数据采集和实时监控和保护等功能。

各开关柜（回路）与控制（保护）屏需要通过二次（控制）电缆相连接，测控、保护装置至后台主机通过通信电缆连接。一个中等规模的配电所（2路电源进线、11台断路器）为例，一般情况下需要二次（控制）电缆的数量在122条，长度达到3.5 km之多，这会增加工程投资，加大施工难度，调试复杂，并且在以后的运行过程中增加了运行维护的强度，一旦二次（控制）电缆出现故障，将影响故障处理的时间和速度，这关系到铁路供电的安全可靠性。

分布分散式结构的主要特点是按照配电所的元件，断路器间隔进行设计，间隔级控制单元的自动化、标准化使系统使用率更高。

此结构是将配电所一个断路器间隔所需的全部数据采集、保护和控制功能集中由一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元可以直接安装在高压柜上，相互之间用光纤或特殊通讯电缆连接，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展，大量现场工作可一次性在设备制造厂由厂家来完成。

分散保护直接将需要进行保护的单元设置在高压开关柜上就地保护，仅仅通过通信光缆将其连接，不需要大量的二次（控制）电缆，这将降低工程投资，减少设备安装调试的工作量，降低运行维护人员的工作强度，发生故障便于查找，会大大缩短故障处理时间，为保证安全可靠供电奠定了基础。

笔者认为分布分散结构还具有以下优点：

（1）为实现配电所无人值班提供了有利条件。

（2）分散保护布置结构可靠性更高，检修方便。

2 铁路10 kV配电所综合自动化布置方式的实际运用

我们新建的某铁路10 kV配电所（共计26面高压柜、2路电源进线、17台断路器）为例，其综合自动化系统采用了分布分散结构，通过图1不难看出其无论在施工，还是在实际运行过程中都取得了不错的效果，与集中式结构相比具有以下优势。

2.1 施工方面

（1）分散保护大幅减少了施工工作量。设备安装减少保护屏2面、计量屏1面；二次（控制）电缆敷设数量减少至43条，减少了115条达到2/3之多，长度减少3 km左右，并且省去了二次回路配线的校对、连接工作等，施工时就可大大减少了设备安装工作量。

（2）采用分散保护降低了施工的难度，减少了施工现场设备安装调试的工作量，可以加快施工进度，缩短大约1周的施工工期，降低施工费用，并且对于目前要点停电计划兑现较难的情况下就显得尤为关键。

（3）采用分散保护由于保护屏、计量屏以及二次（控制）电缆的减少，简化了配电所二次部分的配置，整体布局更加紧凑，可减少占地面积15㎡左右，节约了控制室的空间。

（4）分散保护与集中保护相比经济效益大幅提高。

采用集中保护工程投资需80万元左右，费用包含：控制保护屏2面：25万元；交直流屏20万元；计量屏4万元；二次（控制）4.5km：25万元；控制室建筑6万元。