智能牵引供电系统现状与发展

摘要：智能化已经成为高速铁路发展的重要趋势，智能牵引供电系统是实现高铁智能化发展的关键。基于此，本文将结合国内智能电网发展探究智能牵引供电系统的总体架构及层级，分析智能牵引供电系统相关设备及关键技术，并提出未来发展建议，希望能够给智能牵引供电系统建设提供相关参考。

关键词：智能;牵引供电系统;架构;发展

随着高铁智能化趋势越发明显，铁路牵引供电所增设了大量的电子设备，如何确保牵引供电系统安全稳定运行成为铁路中心急需解决的问题。智能高铁意味着需要通过不同业务领域形成高铁信息系统，如结合电力系统实现智能电网。其中，智能牵引供电系统是智能高铁的重要组成部分，构建全面感知基础设施内外环境的智能高铁具有重要意义。

1.智能牵引供电系统

1.1总体架构

智能牵引供电系统是以信息数字化、通信平台网络化为发展方向的系统，能够自动完成信息采集、测量、传感、控制、通信等功能，从而为高铁运营提供安全可靠的牵引动力[1]。一般来说，智能牵引供电系统包括牵引供电设施、智能供电调度、运营维护管理等功能和业务，不同业务功能将起到不同作用。其中，智能牵引供电设施包括牵引变电所、开闭所、分区所及接触网等设施，是构成网络化、数字化系统的根本。智能供电调度系统是实现对供电设施进行监控、测量、控制的关键，能够完成综合告警、辅助调度决策、源端维护等高级管理功能。供电运营维护管理系统能够对牵引供电系统进行检修，完成各类基础数据检测和采集，进而了解牵引供电系统是否发生故障。

1.2层级划分

牵引供电系统涉及到高铁集团、供电段、沿线智能牵引设施等层级，且在智能牵引供电系统中起到不同作用。其中，铁路集团起到路局层面的控制和决策管理，在获取供电调度系统上传的实时运行数据后，能够及时下放相关控制和决策指令，并将各类运检计划下发到各供电段。该层级为监管层。供电段为信息处理中心和指挥层，能够接收牵引供电所合适和工区采集信息，并收集接触网的检测数据，再将相关数据下发到工区[2]。沿线设施和供电车间工区属于执行层，会通过检修管理系统终端及时接收供电段下达的各类计划，并对采集到的供电设施基础数据进行简单处理。

1.3智能牵引供电设施

智能前沿供电设施包含接触网、牵引变电所等智能设备，能够自动完成各种数据采集、测量及监测，实现多个层面的功能[3]。首先，智能牵引供电设施的基本功能有分层闭锁控制、源端维护、外部系统交互信息等，能够防止电气误操作，实现就地保护、站域保护、广域维护等保护作业，还能通过提高各种可描述配置参数实现智能牵引供电调度系统自动导入。其次，智能牵引供电设施具有告警与分析、设备状态可视化、系统运行优化及重构等高级功能，能够实现对供电设施运行状态的实时分析和推理，及时发现并报告异常，为系统运用优化重构提供处理指导意见，最后，智能牵引供电设施具有多种智能辅助功能，有助于建立统一的信息化平台。例如，可以实现安全防范、视频监控等功能，及时接入、展示和上传相关数据。

1.4智能牵引变电所

智能牵引变电所的基础组成设施为层间通信通道、辅助监控系统、智能高压设备等，能够实时采集高压设备的运行状态为广域保护测控和监控提供帮助。其中，广域保护测控系统具有分层闭锁、重构自愈等功能。例如，能够让所亭内的电源、断路器实现重构自愈，通过在接触网上进行接触线、正馈线快速隔离实现系统的重构自愈。

1.5智能供电调度系统

该系统的主要组成部分为供电调度运行管理系统和智能远动系统（SCADA），两者都起到至关重要的作用。其中，SCADA系统能够完成遥

控、遥测、源端维护、全景化信息展示、告警综合分析等功能，有着监视、显示、控制和复视等常规功能。供电调度运行管理系统能够对智能供电作业进行管理，能够自动生成全流程管理或调度命令，并实现调度命令与SCADA系统自动连接。

2.工程案例分析

2.1工程概况

本次分析的工程为京张铁路，该铁路是连接北京和张家口的高速铁路，全长约174km，共设有10个车站。京张高铁采用的智能牵引供电系统，主要有智能调度系统、智能牵引供电设备、运行检修管理等结构组成，能够实现智能判定故障及分析原因，满足智能告警和重构自愈等基本要求。当系统发生故障时，将自动识别故障位置及类型，并对故障点进行隔离，通过自动切换保护运行定值区的方式进行供电模式重构与自愈。

2.2试验情况

2019年4月1日-11月30日对京张高铁的智能牵引供电智能系统进行试验，得到的试验结论如下：第一，该高铁智能牵引供电系统参试设备性能稳定，能够满足使用环境条件。第二，在层次化保护方面，该系统继电保護动作逻辑正确，能够快速定位故障并切除，有效实现保护牵引供电系统的作用。第三，采用的分层闭锁和系统重构技术，能够进行多层次的开关闭锁和快速切换运行方式，减少故障停电范围及时间，提升牵引供电系统运行效率。第四，智能牵引变电所采用的三层两网结构，通过站控层、间隔层、过程层及间隔层网络、过程层网络实现广域保护。第五，智能供电调度系统满足源端维护、信息综合分析及共享的需求，能够实现全景化展示相关过程，提高牵引供电系统的安全性和可靠性。

3.发展建议

3.1结合相关标准制定合理的方案设计

目前，我国在推动智能电网方面重视程度较高，相关部门需要加强智能牵引供电系统标准化建设。具体可参照国际电工委员会（IEC）智能电网标准、国家电网智能电网标准化及基础标准等相关要求设计出更加科学、规范化的系统，促进铁路智能牵引供电系统进一步标准化发展。在具体设计过程中，要结合基础标准、工程建设标准、设备标准等具体要求合理设计，并保证全过程标准haul设计，保证施工、调试、验收等方面的严格实施。

3.2提升智能设备的集成化程度

设备是建立系统的基本要素，做好智能设备挑选、构架、调试等工作，才能保证高铁供电系统的智能化程度。一般来说，需要结合高铁速度、环境条件等要素合理选择智能设备、传感器等牵引变得设备，并做好接触网、绝缘开关柜、真空断路器的构建方案，推进小型化智能设备，提高系统的集约化程度。

参考文献：

[1]蒋先国，陈兴强.智能牵引供电系统现状与发展[J].中国铁路，2019（9）：14-21.

[2]董文哲，郭晨曦，杨斯泐.高速铁路智能牵引供电系统研究[J].铁路计算机应用，2018，27（11）：43-47+55.

[3]中国国家铁路集团有限公司.Q/CR721-2019智能牵引变电所及智能供电调度系统总体技术要求[S].2019.

作者简介：植克一，广西容县，汉族，1981.10.26，中国铁路南宁局集团有限公司调度所，科室，供电室，助理工程师（现有），大学本科，研究方向，智能牵引供电系统现状与发展。