配电自动化在铁路供电系统中的应用

刘建华

摘 要 自动化技术现在已经应用在各种电力设备和系统当中，铁路供电系统应用配电自动化技术是比较新并且有助于铁路运行的方式。供电系统实现自动化有利于提高铁路的工作效率，同时有助于铁路供电系统的发展。文章针对铁路供电系统中的一些问题，从几个方面进行探讨，基于铁路供电系统的特点，提出配电自动化的几个应用方式，最后对铁路供电系统故障的常用检测方法进行分析。

【关键词】配电自动化 铁路供电系统 应用探讨

1 前言

铁路是目前我国社会重要的交通运输方式，它的发展同时体现了我国的经济实力。铁路供电系统的良好运行是铁路运输的重要保障，如果不够稳定，不仅危害铁路的正常使用，也对其他相关部门带来阻碍，影响工作的进行。当前，铁路供电系统在运行中，还有很多不完善的地方，比如繁琐的事务性工作，人工的操作难免不够迅速及时。科技的日益发展，给我国的生产生活都带来了巨大的改变。我国铁路供电系统也在不断探索应用新的科技成果。配电自动化在铁路供电系统中推行并且应用，对我国铁路的发展起到了很大的促进作用。

2 铁路供电系统的主要特点

铁路供电系统不论是接线，结构还是要求，都有其突出的一些特点，主要是以下几个方面：

2.1 铁路供电系统的接线清晰

铁路供电系统的接线比较清晰，像铁路的轨迹一样，各个变电所分布在铁路沿线，并且彼此都有连接。常用的连接线有两种：一种是贯通形式的线型，另一种是自闭形式的线型。在铁路实际的运行中，主要的线路使两种一起工作，而在支线上，可能只是某一种。供电的线路使各变电所相连接，也互相提供备用，以便保障铁路各项设备的运转正常。总体来说，铁路供电系统的接线显得一目了然。

2.2 铁路供电系统的结构简单

铁路供电系统的结构是比较简单的，这与相关的电压的要求有关。铁路的电力面对的是直接的用户，也是最终的服务对象。铁路供电系统大多数的变电所还有配电所都是比较低的参数，少部分是其他的数值。选择这种电压来供电，是由于铁路的负荷还有电源的一些输出情况。简单的结构，单一的模式，也就使自动化技术比较便于进行。

2.3 铁路供电系统的要求严格

铁路供电系统的要求是比较高的，比很多部门的供电系统要求还要高。铁路供电系统在负荷的一些参考有严格的规定，如果超出了数值的规定，将会导致各个设备的运转不良，进而影响整个铁路的工作。因此，一定要根据相关的标准来决定技术的选用。

3 配电自动化的检测

因为铁路的重要性和特殊性，传统的供电系统已经无法满足其连续性的供电需求，并且一旦发生问题，将很难做到快速解决问题。配电自动化系统的应用良好的解决了这个问题，能够全面保障铁路运输的连续性和安全性，在铁路运输过程之中，一旦供电系统发生了问题，例如：谐波电流问题，谐波电流对于整个供电系统的危害十分巨大，主要体现在会导致变压器出现问题，从而加大电力资源的损耗，使得系统设备的超负荷运行，对于设备造成危害，所以本文将会对于其具体的解决方式进行探索，发现了三种方式，分别是：注入信号法、零序电流法、暂态功率方向法，在下午之中进行介绍。

3.1 注入信号法

在铁路的供电系统之中，在出现频率信号改变的时候，可以通过这种方便来进行处理，主要是可以通过对于对于一个相对较为稳定的信号进行检测，从而断定发生故障的位置。例如：谐振接地故障就可以用这种方面来进行检测。在准确定位故障的方面上注入信号法是，比较常见的一种方法。当配电系统发送相关的信息和信号时，安装可以移动或者固定好的信号检测设备，及时准确的判断故障所在位置和方向。这种方式对于技术人员也是非常方便和有利，可以借助专门的设备来进行。有接地故障时，将零序信号电源加入故障系统，根据是否探测到该信号进行故障选线和定位，探测完成后，将零序诊断信号源从系统中退出。信号电流与故障电流相比小得多，同时故障线路中仍有符合电流流通。注入信号电流与负荷电流相比也小得多，单相接地故障电流和符合电流均由工频及其各次谐波构成。为此，必须采取适当的措施探测该信号，并使探测器对注入信号的频率有非常高的灵敏度。诊断信号电流可通过零序电流互感器测量，也可通过测量诊断喜好产生的磁场而得到。如图1所示。

3.2 零序电流法

主要方面是：通过对于电流的检测，对于出现故障的位置进行精确锁定。零序电流法在铁路供电系统中使我们能够比较轻松的获取相关的数值，而这些数值帮助我们得知故障和问题的所在位置。这种方法的主要优势是非常的容易操作，而且效率也得到了很大的提高。当配电线路出现一些问题的时候，难以非常快速的反应，便可以采用零序电流法。

3.3 暂态功率方向法

主要指的是：在进行计算的过程之中不用在中性点投入电阻，也不用给系统输入信号，同样的也不会对于中性点的运行方式和间歇性电弧都不会对于系统产生一些影响。暂态功率方向法在铁路供电系统中，首先计算和分析出问题的所在，找到方向，再通过获得的方向选择方式方法解决。这种方法不需要多余的信号加入的环节，但是需要其他很多辅助的设备，这样就会造成比较大的人力物力消耗，工程的进程也会比较艰难。如图2所示。

由于配电线路进行线路检测和故障定位的过程中，存在故障信号数值小、接地情况多等多种状况，导致故障稳态数值小且随机杂波复杂等情况发生，使得线路难于识别且故障不能准确定位，因此针对配电线路的故障定位研究。在同样的零序电压输入下，配电线路是否存在故障使用零序瞬时功率相较于零序瞬时电流更易于判断。

考虑接地情况，国内的配电系统主要分为中性点经消弧线圈接地和中性点不接地两种情况。对于没有发生故障的配电线路，功率方向由母線流向线路，则有功功率方向是前向的；当配电线路发生故障时，功率方向是由线路流向母线，则有功功率方向是反向的。经上述分析可知，配电线路是否发生故障的零序暂态功率方向是相反的。

为了能够全面的实现铁路配电自动化，就需要对于其供电系统进行全面的剖析，发现配电自动化需要在结算及网络对于配电系统进行远程控制，将整个系统分为：管理层、通信层和间隔层三个主要方面，这三个方面各有分工，其中管理层主要是通过整个线路的工作状态着手，对整个线路的工作状态进行监管，积极的发现其中出现的问题，全面的保障其通信流畅；而通信层是管理层和间隔层之中的传话员，将他们之间的数据进行交换工作，间隔层则主要是对于其具体的远方终端装置进行处理，及时的解决问题，全面保证铁路供电系统的正常运行。

4 结束语

随着铁路这种交通运输工具的发展，在供电系统的自动化方面会逐步加强。自动化技术将普遍应用于各种电力设备中，为电力事业的发展做出贡献。在铁路的供电系统中，采用较先进的自动化技术，学习成熟的应用的经验，能够对铁路的自动化水平带来很大的提升。自动化技术不仅有助于铁路的发展，也有助于改善铁路的管理。

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作者单位

铁道第三勘察设计院集团有限公司 天津市 300142