接触网隔离开关监控系统常见故障分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 接触网隔离开关监控系统常见故障 分析 摘 要：在电气化铁路牵引供电 系统中，隔离开关作为重要的电气设备， 其动作的可靠性直接关系到电气化铁路 的运行安全。该文对电气化铁路接触网 隔离开关光纤控制方案的常见故障现象 如误动、拒动、误报等进行了深入分析， 并提出了相关改进措施。 中国论文网 /8/view-12926800.htm 关键词：电气化铁路 接触网 隔 离开关 远动控制 中图分类号：U226 文献标识码： A 文章编号：1672-3791（2017） 03（c）-0061-02 1 研究背景 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 在电气化铁路供电系统中，牵引 供电电源需经过隔离开关馈送到接触网。 隔离开关作为重要的电气设备，其动作 的可靠性直接关系到电气化铁路的运行 安全。当下，接触网隔离开关已经基本 实现了远动控制，目前普遍采用光纤控 制方案。但是，在实际运行中光纤控制 方案并非尽如人意，在多条线路曾出现 过隔离开关误动、遥控拒动、遥信误报 等故障现象，给电气化铁路运行安全带 来不良影响。该文将就光纤控制方案的 优劣势以及该方案下故障现象的原因进 行探究，并针对性地提出了相关改进措 施。 2 光纤控制方案优劣势 光纤控制方案的应用是基于数字 化变电站的先进理念，利用了光纤的抗 干扰能力强和传输距离远、通信速度快 的特性，在电气化铁路以及电力系统领 域被广泛应用。 2.1 光纤控制方案的优点 （1）接触网隔离开关安装位置 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 分散，很多距离变电所距离较远，而光 纤的通信距离远，能够充分克服所级监 控主站和远方终端之间的通信障碍。 （2）光纤通信抗电磁干扰能力 强，这是其天然优势。 （3）光纤并非导电介质，能够 充分避免户外雷电冲击传入变电所。 2.2 光纤控制方案的缺点 （1）系统构架较为复杂，电器 设备繁多。复杂的系统构成即代表了较 多的故障点，整个系统的运行稳定性将 在一定程度上受到影响。 （2）各设备之间的配合并非十 分默契，比如：所内监控主站和户外就 地监控单元的通信协议匹配、地址点表 配对、就地监控单元之间的地址冲突或 者错误等。 （3）户外就地监控单元属于智 能电子设备，恶劣的户外环境和气候势 必对其运行性能和稳定性造成不良的影 响。 （4）隔离开关操作机构内部电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 气回路复杂，当然也就增加了故障点， 也提高了检修难度和工作量。 （5）光纤控制方案隔离开关户 外操作机构处于持续带电状态，将带来 较大的误动风险。 3 隔离开关远动系统常见故障分 析 3.1 隔离开关误动 接触网隔离开关误动将会给牵引 供电带来重大的安全事故，理想的远动 系统应该能够杜绝误动的发生。但是， 在实际运行中，隔离开关误动现象并不 鲜见，给铁路运维人员带来很大困扰。 下面我们将结合光纤控制的原理来分析 误动现象可能出现的诱因。 （1）户外就地监控单元，或者 所内监控主站自动误发遥控命令。 当然，引起远动系统控制设备自 动误发遥控命令的原因不尽相同，可能 由于 IP 地址错误，可能由于设备自身 缺陷。 （2）遥控命令输出接点短路。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 光纤控制方案下，隔离开关操作 机构启动动作的条件很简单，就是户外 就地监控单元的遥控出口输出一个短脉 冲信号（RTU 控制触点短闭合） 。假设， 户外就地监控单元的遥控线缆之间存在 短路，哪怕是瞬间的短路，都将启动控 制回路，并自保持，启动电机，直至分 （合）闸到位。当然短路存在于户外就 地监控单元遥控出口至操作机构遥控命 令入口之间的任意点，其效果是相同的。 （3）强电磁干扰，在遥控回路 中感应出较高电动势。 众所周知，在牵引供电系统，接 触网沿线电磁干扰十分强烈。如果这一 干扰足够大，大到在遥控回路中的接触 器（KM1 或者 KM2）线圈感应出其动 作临界电动势，使接触器线圈吸合。一 旦控制回路接触器吸合，马上会自保持， 进而启动电机，直至动作完成。所以， 哪怕这个干扰十分短暂，仍有可能启动 电机，形成开关误动。干扰的来源可能 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 是牵引供电系统自身，也可能是户外的 雷电冲击等。 （4）通信地址混淆。 当然，所内监控主站和户外就地 监控单元之间的通信地址有误的话，也 可能导致目标开关不动作，而其他开关 误动现象发生。 3.2 拒动 隔离开关拒动的原因可能更加多 种多样，笔者分析主要有以下几个原因。 （1）所内监控主站和户外就地 监控单元通信通道故障。 这类故障可能表现在很多方面， 比如：光纤断线、光电转换器故障，或 者插头接触不良等，这些都将直接导致 通信链路中断，造成开关拒动。 （2）户外就地监控单元故障。 由于户外就地监控单元属于智能 电子设备，其直接安装于户外环境，受 恶劣环境和气候影响较大。 （3）隔离开关F 场控制回路故 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 障。 光纤方案现场控制回路较为复杂， 该电路中任何电气元件损坏，或者线缆 断路，都有可能造成控制回路失效，而 导致隔离开关拒动。 （4）操作机构动力电源失电。 如果操作机构的动力电源馈电线 缆断路，或者操作机构内的动力电源空 气开关 QF1 跳闸，都将切断电机的动力 电源，而造成电机无法启动，导致隔离 开关拒动。 （5）操作机构机械故障。 实际运行中，也会存在一些由于 机械故障而造成隔离开关无法正常完成 分、合闸的案例，比如：操作机构连接 杆松动、或者操作机构卡滞，或者设计 缺陷导致力矩不足等。 3.3 误报 隔离开关遥信误报现象虽然没有 直接造成事故，但由于其给运维人员提 供了错误信息，容易引发进一步的错误 操作，给运行维护带来很大不便。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 该文分析遥信误报的原因主要有 以下两个方面。 （1）强电磁干扰，在遥信回路 感生较强电动势。 接触网沿线 存在的强电磁干扰可能在遥信回路上感 生较强的电动势，从而抵消或者干扰就 地监控单元的遥信电压，造成遥信误判。 （2）电气回路故障。 显而易见，遥信回路内的电缆短 路、虚接，或者操作机构辅助触点故障， 也会造成遥信误判。 4 改进措施 4.1 遥控回路接入联闭锁电路 隔离开关误动极易烧毁隔离开关， 造成严重后果，应严格给予杜绝。在断 路器合闸位置时，严禁进行隔离开关的 操作，因此，在隔离开关控制回路接入 联闭锁电路十分必要，即隔离开关遥控 装置实时采集断路器位置信号，在断路 器合闸位置，断开遥控回路，只有在断 路器处于分闸位置时，遥控回路才能导 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 通，从而避免隔离开关误动造成的严重 后果。 4.2 提高智能控制设备抗电磁干 扰能力 在电气化铁路强电磁干扰恶劣运 行环境下，需要对 FTU、RTU 装置提 出更为严格的要求，这些设备应该具备 更高的抗电磁干扰能力，对干扰引起的 假信号应该采用防抖或者滤波等合理措 施给予排除，保障设备工作的可靠性。 4.3 控制及信号连接采用屏蔽层 电缆 为了防止户外强电磁干扰，就地 监控单元（FTU）与操作机构之间敷设 的连接线缆应使用带屏蔽电缆，并按施 工规程可靠接地，最大限度地防止外部 电磁干扰进入系统内部。 4.4 提高遥信采集电压 目前在监控系统中，遥信电压普 遍采用直流 24V，这在电磁环境较为恶 劣的铁路沿线，抵抗强电磁干扰的能力 很差，易发生信号误报。在接触网隔离 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 开关远动监控系统中，应提高遥信电压， 采用直流 110 V 或者直流 220 V 作为遥 信电压，可大大提高抗干扰能力，保障 遥信信号可靠性。 4.5 采用双网通讯 在所内监控主站与就地监控单元 之间，采用双光纤通道，配置双路光电 转换装置，一主一备，防止个别光电转 换器损坏或者接触不良造成遥控拒动