（交通运输规划与管理专业论文）基于远动技术的铁路电力运行管理研究.pdf

摘要 摘要 电力是确保铁路运输生产正常进行的前提与基础，其自动化程度的高低是 铁路高新技术发展水平的体现之一。既有的电力运行管理模式与现代化的电力 远动技术采用以后的管理方式存在较大区别。研究电力自动化技术的发展，以 便更好地指导实践工作，具有重要的现实意义。 论文通过国内外文献的检索，对国内外电力行业已经或正在逐步运用的自 动化技术进行梳理、归类分析，总结出可借鉴的经验。针对我国铁路系统的特 点和存在的问题，提出我国铁路电力发展的设想。在构建铁路电力远动系统的 基础上，分别研究了机电设备监控系统、信号电源监控、智能箱变、配电自动 化、线路自动化技术。对配电、线路自动化实现前后的技术、经济指标进行了 对比分析，并就实现铁路电力自动化的意义进行了阐述。 本论文创新点主要有：一是针对铁路变配电所的现状，提出采用现代化电 力远动技术，实现无人值班的运行管理模式，从而增强设备的可靠性，减少综 合投资，提高劳动生产效率：二是大胆提出将电力、牵引供电的调度系统合二 为一，以提高设备利用率和调度指挥效率。 本研究成果基本涵盖了铁路行业完全能够采用的电力自动化技术，具有一 定的广泛性和代表性，为铁路电力工程设计、运行管理工作具有一定的借鉴意 义。 关键词：铁路，电力，自动化，研究 a b s 仃a c t a b s t r a c t e l e c t r i c i t yp r o d u c t i o ni st oe n s u r et h en o r m a lo p e r a t i o no fr a i l w a yt r a n s p o r to n t h ep r e m i s ea n db a s i so ft h e i rd e g r e eo fa u t o m a t i o ni st h el e v e lo ft h eh i g h t e c h d e v e l o p m e n tl e v e lo fe x p r e s s i o no fo n e t h e e x i s t i n gp o w e rm a n a g e m e n ta n d o p e r a t i o no fam o d e ms p o r t st e c h n o l o g yu s e se l e c t r i c i t ya f t e rt h em a n a g e m e n to f l a r g ed i f f e r e n c e se x i s t o nt h ep o w e ro fa u t o m a t i o nt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t ，s oa st o b e a e rg u i d ep r a c t i c e ，i so f i m p o r t a n tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e p a p e r sb yt h el i t e r a t u r es e a r c h ，t h ep o w e ri n d u s t r ya th o m ea n da b r o a dh a v eb e e n o ra r eb e i n gg r a d u a l l yt h eu s eo fa u t o m a t i o nt e c h n o l o g yt o o r g a n i z e ，c l a s s i f i e d a n a l y s i s ，s u m m a r i z e dc a nl e a r nf r o mt h ee x p e r i e n c e i nv i e wo ft h er a i l w a ys y s t e m a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ee x i s t i n gp r o b l e m s ，c h i n a sr a i l w a yt ot h ei d e ao ft h e d e v e l o p m e n to fe l e c t r i cp o w e r c o n s t r u c t i o no ft h er a i l w a yi nt h er e m o t ep o w e r s y s t e mo nt h eb a s i so f , r e s p e c t i v e l y , o nt h em e c h a n i c a la n de l e c t r i c a le q u i p m e n t m o n i t o r i n gs y s t e m ，t h es i g n a lp o w e rm o n i t o r i n g ，i n t e l l i g e n tm ec h a n g e ，d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n ，l i n ea u t o m a t i o nt e c h n o l o g y d i s t r i b u t i o no ft h el i n eb e f o r ea n da f t e rt h e r e a l i z a t i o no fa u t o m a t i o nt e c h n o l o g y , e c o n o m i ci n d i c a t o r sf o rt h e c o m p a r a t i v e a n a l y s i s ，a n dt or e a l i z et h ep o w e ro fa u t o m a t i o no nt h es i g n i f i c a n c e p a p e ri n n o v a t i o n st h i sp o i n ta r e ：f i r s t ，f o rd i s t r i b u t i o nb yt h ec h a n g eo ft h es t a t u s q u o ，b ya p p l y i n gm o d e mr e m o t ep o w e rt e c h n o l o g y , t oa c h i e v et h eu n a t t e n d e dm o d e o fo p e r a t i o na n d m a n a g e m e n t ，t h e r e b ye n h a n c i n gt h er e l i a b i l i t y o fe q u i p m e n t ， r e d u c i n go v e r a l li n v e s t m e n t ，i n c r e a s el a b o rp r o d u c t i v i t yt h es e c o n di st ob eb o l di n p o w e 5t r a c t i o np o w e rs u p p l ys y s t e mi n t oo n eo fs c h e d u l i n g ，c a p a c i t yu t i l i z a t i o nt o i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fc o m m a n da n dc o n t r 0 1 t h er e s e a r c hr e s u l t s c o v e r i n gt h er a i l w a yi n d u s t r yc a nu s et h ef u l lp o w e r a b s t r a c t a u t o m a t i o nt e c h n o l o g y , h a sab r o a da n dr e p r e s e n t a t i v ef o rt h ep o w e re n g i n e e r i n g d e s i g n ，o p e r a t i o na n dm a n a g e m e n tm u s tw o r kw i t ht h er e f e r e n c e k e yw o r d s ：r a i l w a y , e l e c t r i c i t y , a u t o m a t i o n ，r e s e a r c h 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名： 年月日 呀蜜 k 加一 签。， 秘，一 作 e 文良 论 癞 位 ；|鬻 彳 1 v f 名 日 签 。 档 p 文 1 彩， 学郦 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名： 矽a 年 第1 章引言 第1 章引言 1 1 研究背景 铁路是国家的重要基础设施、国家的大动脉、大众化交通方式之。具有运 输能力大、运输成本低、能耗少、速度较高、适应性强的特点。在综合交通体 系中处于骨干地位，没有铁路的现代化就难以实现国家的现代化。中国幅员辽 阔、内陆深广、人口众多，资源分布及工业布局不平衡，铁路运输在各种运输 方式中占有的优势更加突出，在经济社会发展中具有特殊重要的地位和作用。 2 0 0 3 年，铁道部提出了跨越式发展战略，即“以邓小平理论和三个代表 重要思想为指导，紧紧扭住发展这个第一要务，解放思想，实事求是，与时俱 进，以提高运输能力和提升技术装备为主线，全面推进技术创新和体制创新， 到2 0 2 0 年基本实现中国铁路现代化，运输能力适应国民经济发展的要求，主要 技术装备达到发达国家水平，服务质量基本满足旅客货主需求，建立适应社会 主义市场经济的管理体制和经营机制，建设一支高素质职工队伍，职工物质文 化生活全面达到小康水平。”中长期铁路网规划 实现铁路技术装备和信息技术的现代化是实现铁路跨越式发展的重点任务 之一，铁路技术装备是铁路运输的物质基础。它包括线路、车站、电力、通信 信号设备，机车、车辆、整各、给水设备和建筑物以及电气化铁路的供电设施 等。实现中国铁路技术装备现代化，要坚持“先进、成熟、经济、适用、可靠” 的技术方针和“标准化、系统化、规模化、信息化”的技术要求；铁路综合运 营管理信息系统包括运输管理信息系统( t m i s ) 、行车调度指挥管理信息系统 ( d m i s ) 、客票发售和预定系统以及计划、财务、清算、机务、工务、电务等管 理信息系统，加快实现铁路信息化，应该着眼未来铁路发展需求，站在更高层 次、更高标准上，确立中国铁路信息化建设的新思路。 所有这些铁路现代化装备的广泛应用，信息系统的安全运行的首要前提必须 保证有稳定、可靠、安全、经济的电力供应作为保障。电力装备自动化水平的 提升必将极大地推动与促进铁路装备现代化的进程。对运输生产组织，发展调 度集中，强化安全控制，提高运输效率，提高铁路现代化管理水平具有深远的 意义。 第1 章引言 1 2 研究可行性 从2 0 世纪5 0 年代，计算机开始逐步应用于铁路运输的组织管理。在铁路运 输的许多方面如客货运业务、集装箱管理、机车车辆运营管理、驼峰自动化和 编组站信息处理、行车指挥与安全管理、运输计划和技术计划的编制、列车运 行图的编制等方面都建立了各种自动化管理系统。通过计算机管理系统可以迅 速、及时、准确地取得计划管理和生产指挥的各项资料，得到各种可供比较的 决策方案，从而大大提高了经营管理和调度指挥水平，减轻了事务性的劳动。 计算机管理系统为电力设备的现代化水平提升奠定了基础，使得建设一个技术 先进、功能可靠、保障有力的铁路电力系统成为可能。 实现全新的运行管理模式的变革和技术进步，切实提高电网安全、经济运行 水平，改善供电质量，达到了减人增效的目的，提高了事故处理的灵活性以及 电网的安全性、稳定性，以促进铁路供电单位的劳动生产率和经济效益的不断 提高。铁路对电力的需求已经不仅仅满足于有电可用，先进的电力装备、良好 的供电质量和一流的服务水平，成为铁路对电力需求的重要组成部分。在电力 管理发展过程中，需要有一套完善的用电管理系统，电网运行状态进行实时监 测，及时掌握低压配电网运行的情况，特别是对行车调度系统、管理信息系统、 自动闭塞信号系统等重要负荷的用电状况，为线损分析、负荷预测、电压合格 率、配电规划等提供科学的依据。利用高新科技手段提高供用电效率，降低成 本，实现高效优质服务，给用电管理提供直接的、便利的技术支持，为负荷预 测、电力调度、用电管理、配套服务奠定坚实的基础。 1 3 研究必要性 1 3 1 调度生产指挥的需要 传统的铁路供电方式是铁路3 5 k v 、l o k v 变配电所独立管理，由原来的水电 段电力调度员采用电话调度方式指挥生产，运行数据由所内值班员定时记录， 继电保护参数靠人工现场设定：馈出电力线路要人工定期检查，线路开关需要 人工分合，没有电力远动系统，特别是铁路线长、点多，很多区段地形复杂， 给铁路电力系统维护管理带来了很大困难，一旦出现故障，要花费大量的人力、 物力查找故障，进行检修，难以适应现代铁路运输的要求；变配电所、信号供 电、t m i s 、d m i s 、车站机电设备( 显示系统、引导系统、广播系统、消防系统、 暖通系统、照明动力系统、安全监视系统、报警系统) 等重要设备设施的运行 一2 一 第l 章引言 情况不能实现实时采集、记录、传输、统计、汇总分析、打印输出，因此，建 立一套集先进的自动化的铁路电力远动系统、车站b a s 系统等是铁路运输现代 化管理的需要，是铁路电力运行管理的一次飞跃，也是铁路电力运行管理的发 展方向，必将极大地推进铁路电力迈向更高的发展水平。依赖目前高速发展的 微型计算机技术，将变电所、车站中各类自动化装置集中于一体。将控制、测 量、中央信号、打印报表和故障记录等功能集中于一体，完成调度端的遥测、 遥信、遥控和遥调等四遥功能。配备防闭锁、防火和防盗等功能，可以实现变 电所的无人职守。车站设备的实时监控，调度可直接监视变电设备运行情况， 发生故障能及时、准确地提供原始数据，为事故处理提供方便。 1 3 2 提高劳动生产效率的需要 变配电所实行无人值班，可以将传统靠人( 值班人员) 来保证电力生产安全 的做法，变成由自动化设施来实现。对自闭和贯通电力线路及设备运行状态进 行远程实时监控，可实现线路自动化功能，节约大量的人工现场巡查及操作劳 动力，并及时地发现故障隐患，实施状态检修，减少不必要的停电时问，节约 检修费用，缩短故障修复时间，快速恢复供电，节省故障修复的人力和物力， 使生产管理从过去繁琐、繁重的劳动中得到解放。实现减员增效、降低劳动强 度、改善工作环境、提高劳动生产率的最终目的。 1 3 3 满足运输生产的需要 铁路电力系统中最重要的负荷就是信号电源、车站联锁设备等一级负荷。 其中，信号与行车关系最密切，一旦信号机停电失灵，列车就无法正常行驶， 导致铁路运输中断，给社会和国民经济造成损失；只有信号机可靠运行，才能 为高速、大密度行车提供可靠的信号指引。 铁路电力线路沿铁路线狭长分布，供电距离长，环境恶劣，事故多发，特 别是遇到山区、丛林及河网地带，交通十分不便，一旦线路发生故障，故障点 查找和维修都十分困难，劳动强度大，恢复供电时间长，严重影响供电可靠性。 改变这种状况的主要途径就是在改善一次设备产品质量的基础上，提高现有电 力系统的自动化水平，特别是采用电力远动技术和自闭贯通线路自动化技术， 正常情况下，实现电力系统及线路的自动监视和控制；故障时，能够自动检测 故障和自动确定故障位置，通过线路分段实现故障线段自动隔离，非故障线段 快速恢复供电，缩小故障停电范围，减少停电时间，提高供电可靠性，以满足 列车安全、可靠、高效运行的需要。 1 3 4 提高管理水平的需要 一3 一 第1 章引言 依靠科技进步，走变配电所无人值班的道路，是实现铁路电力系统可持续发 展，保证电力系统稳定、可靠、安全供电的必由之路，也是铁路系统提高企业 管理水平，推进体制改革，保障行车安全的必由之路。 从地方电网1 l o k v 以下的变电站大多实现了无人值班，从变电站和变配电所 无人值班实际运行情况来看，不但技术可靠、运行稳定，而且经济效益十分显 著，安全情况良好，对提高铁路电力系统的安全生产水平，起了重要的作用， 为了保证电力系统运行的可靠性和经济性，调度中心可以通过实施自动化及时 地监视、控制电力系统的运行状态。一方面将变配电所、信号电源、车站开关 等的断路器位置信号、保护信息、开关状态、事故信号( s o e ) 、运行参数及故 障录波数据等能及时、正确、可靠地向上级反映，以便调度中心能够及时、准 确地了解和掌握系统的运行状况；另一方面，调度中心在收集数据和信息的基 础上，做出分析、判断和处理，对变配电所、信号电源、车站开关下达命令， 远程反映设备运行状态或调整运行参数，完成实时控制任务。 对信号电源的实时监控，既可以提高供电可靠性，又可以通过故障报警、s o e 、 故障录波等先进的技术手段，分析事故原因，提高工作质量，避免电力专业和 信号专业因责任不清造成的扯皮现象。 对变配电所监控管理，促进了无人值班变电站的实现，可以利用远动技术使 供电调度迅速而准确地获得变电站运行的实时信息，完整地掌握变电站的实时 运行状态，及时发现变电站运行的故障并做出相应的决策和处理，同时可以使 技术管理人员根据变配电系统的运行情况进行负荷分析、合理调度、远控合分 闸、躲峰填谷，把握安全控制、事故处理的主动性，减少和避免误操作、误判 断，缩短事故停电时间，实现对变配电系统的现代化运行管理 1 4 研究内容和方法 1 4 1 研究内容 论文研究的主要内容：既有铁路电力发展的过程、现状以及运行中存在的 问题，分析当今电力技术如电力远动技术、机电监控、配电自动化等系统的组 成情况、关键技术和发展的主要动向，结合铁路实际，研究电力自动化技术特 别是远动技术在铁路用电管理、在线监测、仿真培训、楼字自控等一系列生产 过程中的应用条件及价值，并就建立一套较为完善的铁路电力远动系统提出自 己的见解。 一4 一 第l 章引言 1 4 2 各章节的逻辑关系 论文的主要章节均以电力远动技术为主线，通过现状分析，指出当前铁路 电力运行管理过程中存在的主要问题，进而构建铁路电力远动、机电监控系统， 并就其系统结构、组成、运行条件及关键技术等进行阐述，最后，对上述构建 系统、相关设想在实际生产中的应用情况进行验证、总结。梳理归纳系统运行 过程中仍然需要改进的地方，明确进一步研究的方向。 分 1 4 3 研究方法 主要研究方法包括： 1 ) 查阅、整理电力远动技术资料和产品资料： 2 ) 深入供电段现场进行技术调研： 3 ) 与国内电力远动系统主要供货商、技术专家、设计院、建设单位开展技 术讨论； 4 ) 资料汇总和技术总结： 5 ) 关键技术测试。 一5 一 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 2 1 铁路供电现状 铁路供电系统由于应用的特殊性，在系统构成和功能上都有一些有别于一般 电力系统的特点，主要体现在3 个方面： 1 电压等级低，变( 配) 电所结构单一。从电力系统的角度看，铁路负荷 属于终端负荷，直接面对最终用户，所以铁路供电系统中绝大多数为l o k v 配电 所和3 5 k v 变电所，这取决于地方供电系统电源的情况和铁路就地负荷的要求， 只有在极个别的地方，存在有1l o k v 的变电所，但数量很少。 2 由于功能要求、应用范围基本相同，所以铁路供电系统中的变( 配) 电 所构成基本相同，功配置也变化不大。根据铁路变( 配) 电所结构与功能标准 化的特点，系统接线形式简单。铁路供电系统的接线就像铁路一样，是一个沿 铁路敷设的单一辐射网。 3 供电可靠性要求高。铁路供电系统虽然电压等级低，接线方式简单，但 对供电可靠性的要求却很高，从理论而言，其负荷( 自动闭塞信号) 的供电中 断时间不能超过1 5 0 m s ，否则，将会导致所有供电区间的自动闭塞信号灯变为红 灯，影响铁路的正常运输。由于上述供电的重要性，在应用配电自动化技术之 前，铁路供电系统已经采取了多种方法来保证供电的可靠性。 通过采用双电源供电和安装备用电源自动投入装置来保证电源的供电可靠 性。相邻配电所之间的连接线尽可能实现自闭线和贯通线二种连接方式，从一 次设备的角度提高连接的可靠性。在相邻配电所的贯通线路保护装置与自闭线 路保护装置增加失压自投保护功能，在连接线因为主供所不能供电而失电时， 自动投入相临备用所线路开关，迅速恢复供电。 2 2 铁路电力系统运行特点 2 2 1 电力负荷 随着铁路现代化的发展，自动闭塞信号、车站计算机联锁、调度集中、自 动化驼峰、通信系统、工业电视等设备的使用，对铁路供电可靠性和供电质量 提出了更高的要求。铁路运输系统重要的环节中任何一个环节如果突然停电， 就可能造成运输阻塞，甚至造成列车颠覆、旅客伤亡等事故。根据事故停电所 造成的后果，铁路用户负荷分为下列三级： 参阅文献：铁路电力设计规范 一6 一 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 1 ) 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡事故，或在政治上、经济上造成重大损失、造成铁 路运输秩序混乱，或影响具有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。 属于此类负荷有：与行车密切相关的自动闭塞、信号机、电气集中、通信枢 纽等；与站场相关的有调度集中、大站电气集中联锁、驼峰电气集中联锁、大 型车站、消防设备，以及医院手术室、局电子计算中心等。 一级负荷应由两路独立的电源分别供电至用电设备或低压双电源切换装置 处，当两个电源中一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。 2 ) 二级负荷 中断供电将在政治上、经济上造成较大损失，或影响重要用电单位正常工作、 影响铁路正常运输。 属于此类负荷有非自动闭塞区段中小站电气集中、通信机械室、给水所、编 组站、区段站、红外线轴温探测设备、医院、道口信号等。 二级负荷也应尽量采用两路电源供电，或“手拉手 环网供电方式。 3 ) 三级负荷 不属于一、二级负荷的称为三级负荷。 三级负荷可由一路电源供电。 参阅文献：中华人民共和国铁道部，铁路电力设计规范( t b1 0 0 0 8 - - 2 0 0 5 ) ，2 0 0 5 2 2 2 运行方式 从大的范围来看，铁路电力系统工作于公共电网的末端，属于电力系统发、 输、供三个环节中的供配电环节，但其对供电可靠性的要求却非常高。以沿线 车站信号机为例，铁路部门为保证列车的行车安全，要求铁路信号灯必须安全、 可靠地工作。为了保证铁路沿线信号灯不掉电，铁路电力系统的变配电所一般 采用双电源供电方式，沿线每一个供电区问双端供电，供电区间之间一般采用 专门为自动闭塞信号机供电的l o k v 自闭电力线路( 简称自闭线) 和l o k v 贯通 电力线路( 简称贯通线) ，双路供电至低压双电源切换装置，两路电源互为备用， 失压自动切换。 需要说明的是，随着铁路沿线一级负荷的日益增多，传统的自闭线功能正逐 渐扩充为专门为一级负荷供电的1 0 k v 电力线路，称为一级负荷电力贯通线路； 传统意义的l o k v 电力贯通线路因为要给沿线各类负荷供电，为了区别称为综合 贯通线：两条线路配合实现铁路沿线供电任务。为了描述方便，本文还是统称 一7 一 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 自闭、贯通线路。 下面简单介绍铁路电力系统各主要组成部分的运行方式。 1 ) 变配电所运行方式 铁路系统电源取自地方供电局的变电站，供电方式为专盘专线，电压等级一 般为：1l o k y 、3 5 k v 或l o k y ，l o k v 应用最广泛。铁路系统为了提高供电可靠性， 一般采用双电源同时运行、母线母联分段供电方式。 图2 1 典型l o k y 变配电所结线示意图。 电源1电源2 馈线馈线自闭贯通 图2 1 典型l o k v 变配电所结线示意图 由公共电网专盘专线引来两路l o k y 电源进线，同时运行，两路进线通过母 联开关连接( 常开) ，互为备用。当一路电源故障时，母联开关闭合，由另一路 电源供电，防止自闭线、贯通线路或者其他重要负荷失电。这是目前铁路系统 应用最广的一种结线方式。通常，自闭和贯通变配电所需要装设高压调压变压 器，可以保证安装在各信号点的自动闭塞信号变压器或贯通信号变压器二次电 压波动不超过额定电压的1 0 ，并起到隔离变压器的作用，阻止电力贯通( 自 动闭塞) 线路接地故障影响公共电网。 2 ) 供电区间供电方式 铁路电力系统通常以供电段或水电段，有的是电务段作为基本行政管理单 位，供电线路沿铁路线分布，每4 0 - - 一6 0 k m 设一个配电所。配电所的电源进线取 一8 一 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 自地方电力系统( 专盘专线) ，两个配电所之间构成一个供电区间，每个段管理 若干供电区间。目前，有的线段只有电力贯通电力线路供电，而许多线段为了 保证供电可靠性还铺设了自动闭塞信号专用电力线路给信号电源供电，贯通线 作为备用电源。 下面以自闭、贯通线路供电模式为例加以说明，如图2 2 自闭、贯通供电区 间接线图所示。 镇江所 南京所 图2 2 自闭、贯通供电区间接线图 为了保证铁路信号的可靠运行，每个供电区间有两个配电所互为主备供，当 只有一路电源时，可以从地方电力系统或牵引供电系统就近取一路电源作为备 用电源。 镇江、南京两个配电所之间互为主备供，以镇江所主供贯通线路为例，工作 方式有下列几种： 1 ) 备投一重合：镇江所失电后，南京所出线开关先备投，备投不成功，镇江 所经重合闸时间重合一次，若不成功，则线路永久失电。 2 ) 重合一备投：镇江所失电后，出线开关经重合闸时问先重合一次，若不成 功，南京所启动备投，不成功，则线路永久失电。 一9 一 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 3 ) 单备投：镇江所失电后，南京所出线开关备投，不成功，则线路永久失 电。 4 ) 单重合：镇江所失电后，出线开关经重合闸时间重合一次，若不成功， 则线路永久失电。 以上方式中，1 ) 、2 ) 两种方式最为常见。 3 ) 双电源供电方式 铁路一、二级负荷要求采用双电源供电方式。以信号电源为例，每台信号机 控制箱由自闭、贯通两路供电，互为备用；没有自闭线的需要从地方电源或牵 引供电系统另外引一路电源，构成双电源回路，经信号变压器降压( 3 8 0 v 2 2 0 v ) 供电至控制箱，然后由控制箱输出电源为行车信号等设备供电。 图2 3 所示为信号设备双电源供电接线图。 l o k v 贯通线 电力专业 t 信号专业 l o k v 自闭线 图2 - 3 信号设备双电源供电接线图 信号变压器t 1 、t 2 负责将l o k v 电压转换为低压3 8 0 2 2 0 v ，输入控制箱。 控制箱具有双电源自动切换功能，当其中某一路失电后自动切换至另一路供电， 确保信号设备能够正常工作。 参阅文献：张伯明，相年德，邓佑满电力系统调度自动化讲义，清华大学讲义，1 9 9 9 2 3 存在问题 一l o 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 1 供电容量偏小 地方供电局的变配电站( 所) ，装机容量一般为1 0 0 0 0 k v h 及以上，而铁 路配电所一般为2 0 0 0 k g a 左右，自动闭塞变配电所的装机容量仅为几百千伏 安。整个线路轻载运行，一般不超过i o a 。短路电流也相对较小，再加上调压器 的限流作用( 调压器容量一般为1 8 0 k v a - - - - 5 0 0 k v a ) ，短路电流一般只有几十 安到上百安。 2 供电设备运行环境恶劣，故障多发 地方电力系统3 5 k v 供电半径一般为3 0 k m ，l o k v 供电半径一般为1 5 k m 。而 铁路供电线路除向站区供电外，还向铁路沿线设备供电，一般条件下供电臂为 4 0 - - - - 6 0 k m ，当电源条件不允许时可延长到7 0 k m ，而且地形、气象条件复杂，线 路故障多发，而故障查找和维修由于受自然条件等因素影响比较困难。 3 投入较少 铁路负荷，特别是一级负荷、二级负荷突然停电，就可能造成运输阻塞、 生产停止，甚至造成列车颠覆、人员伤亡这样的重大事故，影响正常的铁路运 行秩序。长期以来，我国铁路电力设备始终处于相对落后的境地，设备简陋， 设计标准较低，就现有的电力设备而言，一次设备由于技术含量较低，国内生 产企业较多，特别是高低压一次设备生产企业包括乡镇企业在内，生产能力严 重过剩，竞争异常激烈，竞相压价，以次充好，使得电力设备的更新、大修等 在相对较低的层次上进行；二次设备生产技术要求高，行业进入相对困难些， 国内生产二次设备的企业目前在铁路上应用的为数不多，水平也参差不齐，能 够在系统软硬件方面有过硬技术和较强竞争力的厂家屈指可数。上海铁路局现 有l o k v 及以上的变配电所8 3 座，自闭、贯通及站场电力线路换算杆公里约为 3 5 0 0 0 k m 左右。每年需要投入维护、大修、更新改造等资金2 亿元，实际投入资 金不足五分之一。每年投入的大修和更新改造资金较少，设备欠账太多，许多 电力设备带病运行，可靠性极低。影响铁路电力现代化发展进程的主要因素有： 铁道部、铁路局、站段等各个层面决策者的观念、意识；各地区的历史、地理 环境及电力设施的基础；设计理念和设计水平低下；资金缺口大等诸多因素。 已经严重制约了铁路电力技术的发展。影响了铁路运输生产秩序的稳定。 4 多专业分头管理 铁路电力系统并非由电力专业家管理。电力专业一般只管理高压侧到低 压变压器，低压变压器出线以后则由其他专业，如电务段、车站等单位管理。 另外，作为电力自动化基础的通信系统部分也由电务段或铁通公司经营。显然， 一l 】一 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 与地方电力系统的独家管理相比，铁路电力系统多头管理，容易造成协调困难、 责任不清、相互扯皮等现象。这也是实施电力调度自动化要解决的问题之一。 5 可靠性不高 铁路一、二级负荷一般采用双回路电源供电，我国铁路供电网络是沿铁路 线状布局，“手拉手”供电方式。通过自己的输配电网络为铁路负荷供电；而国 外铁路供电方式( 以德国为例) 被认为是现今铁路供电网络中最可靠的供电方 式之一，其铁路供电网络主要采用环行供电方式，其他方式为补充，这是充分 考虑到德国铁路分布较密，因此，德国铁路供电网络是按区域面状布局，且供 电方式不分高速、普速，一视同仁。应用环行供电是比较灵活的：可以若干环 并行、可以大环套小环，该系统运行全部依靠电力远动。电力设备尽量采用室 内设置，线路应尽量采用电缆入地，设备采用紧凑型设备，并无人值守，建设 先进的电力远动( 监控) 系统，应用综合接地系统，所有这些都是国外铁路电 力装备的优势所在。我们铁路电力设备的供电可靠性不高主要原因还有：我国 设计与国外差距不大，关键是设备质量和施工质量存在较大差距，运行手段落 后，导致整个铁路电力运用与管理水平低下。 2 4 铁路电力运行管理 2 4 1 国内外铁路电力运行的差异 1 运营里程的差异 到2 0 0 6 年，铁路运营里程增至7 6 6 万k m ，人均不足6 厘米，仅是美国的 1 1 4 ，德国的1 1 9 ，甚至低于印度。而且铁路主要干线均采用客货列车混行方 式，铁路客运专线建设尚处于启动阶段。与国外铁路相比，无论从路网结构及 路网建设方面都存在较大的差距。如日本，作为一个陆地面积仅3 7 8 万平方公 里的岛国，至1 9 9 9 年仅客运新干线已达到2 3 7 6 9 k m ，年运送1 4 亿人次以上。 由于国外铁路路网发达，客车密度大，运行速度快，运行时间短，城市化程度 高，因此，国外铁路的电力大多直接由市政电力及市政电力部门处理。许多国 外铁路没有自己独立运营的变配电所，与我国铁路电力模式完全不同。 2 旅客密度及国情的差异 我国属于典型的大陆国家，东中西部经济发达程度和铁路路网疏密度存在 较大差异。特别是东西之间的高密度人流，形成了中国独有的季节性高峰客运 现象，与国外铁路客运差异极大，每年的“五一、“十一”黄金周、“春运”民 一1 2 一 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 工潮、探亲潮、学生潮的涌现，给中国本不发达的铁路运输带来巨大的压力， 造成旅客运输空前紧张，主要客运站爆满、旅客列车严重超员，临时旅客列车 开行量大。2 0 0 8 年2 月1 3 日春节长假结束后的第一天，全国铁路发送旅客5 0 8 4 万人，增开临时旅客列车7 7 5 列。在如此“春运 高压下，铁路的电力保障及 服务质量作为稳定运输的基础显得非常重要。 3 铁路电力运行管理模式的差异 国内铁路的电力运行管理基本上属于独立于地方电力行业管理的模式，铁 路在中心编组站，大型客站，枢纽站场以及沿线一定区域设置变配电所， 沿线架设专门的自闭、贯通线路为铁路运输相关设施供电，以铁路局为法人主 体，下设供电段或水电段，专门负责电力运行管理和生产组织，其地位相当于 地方电力公司的行业地位。与我国情况不同，世界许多国家的铁路没有专门的 独立变配电所和供电线路，铁路供电完全依赖于既有的电力输配电网，但其独 特的铁路电力运行监管模式还是很有特色。监管主要有两种典型的模式，一是 独立的电力监管模式，集中监管职能于一体；二是非独立监管模式。 国外( 如日本) 民营占主导地位的铁路企业，铁路的电力等工作全部按市 场化操作，企业结构由市场决定，精干了运输主业，后勤保障实现社会化市场 化运作，强化成本控制、节约支出。 中国铁路电力工作，是以服从运输，服务运输为中心，确保运输有序为前 提。由于中国铁路路网欠发达、地域广、运行里程长、客车速度慢、人口密、 城市化程度低、客车运力不足。加之，新建铁路站段的选址，为避免干扰城镇 发展，减少铁路不良环境影响，其往往遵循“近城不进城”的原则，除大型客 站处在大中型城市市内外，许多站点处在城乡集合部。有的站点城市电力供应 能力不足，铁路必须建有企业自己的独立电力站及供电系统，满足所在站区铁 路运输、生产，管理各部门的生活、生产、消防电力及生产、生活的电力保障 工作。长期的计划经济管理，造成铁路各部门之间、各站段之间各自为政，讲 确保自身利益的多、争投资的多，讲成本控制、节约成本的少；讲局部的多， 讲大局的少；讲自身小企业便利的多，讲全路总体经营的少，形成铁路投资不 要白不要，就看会要不会要，至于投资见效不见效，则无人细化、细算。这种 管理体制的差距，必然导致与国外截然不同的经营模式。如上海铁路局辖内某 配电所，每天只供1 0 0 0 多度电，但却拥有独立的配电室、开关柜设备和一整套 完备的输电线路，拥有六七位生产、管理人员。而地方供电部门的线路近在眼 前，完全可以直接引接，既能保证供电质量，又精简了多名职工，降低了生产 一1 3 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 和管理成本。而据调查，铁路电力及铁路供电单位是为了防止人员下岗，在确 保铁路运输正常供电的金字招牌下，维持现状，这也是国有企业中常见的运营 现象。因此，中国铁路电力企业小、弱、散的经营状况既有历史原因也有现实 因素所在。 2 4 2 铁路电力运行管理的目的 铁路第六次大提速以后，供电设备发生了新的重大变化，面临诸多新情况、 新考验，一是管理理念不适应，二是供电设备源头质量不适应，电力设备设计 标准不高、建设标准不高、设备质量不高，严重影响着供电设备的安全可靠性； 三是维修与检测手段不适应，尚未形成成熟、统一、完整的检测体系和评定标 准；四是供电设备与外界环境不适应，极易受n 5 i - 界环境因素的侵扰而影响供 电安全；五是人员素质不适应，第六次大提速应用了大量新技术、新设备，相 应制定、修订了一系列规章、标准和办法，大量新技术、新知识、新要求需要 作业人员学习掌握，并熟练应用和落实，然而培训机制尚未建立，培训制度不 健全，培训基地、师资力量不足，培训教材不完善，落实规章不到位，人员素 质还有不小的差距。 电力运行管理的目的：以科学发展观为指导，以适应高速、重载为基本出 发点，牢固树立供电设备“零缺陷 的管理理念，以供电设备“零故障”为目 标，坚持“预防为主、修养并重”的方针，按照“周期检测、状态维修、寿命 管理”的原则，遵循精细化、集约化的检修方式，依靠科技进步，积极采用新 技术、新装备，提升供电设备维修的技术标准和精准度，逐步达到供电系统管 理工作有序可控；设备质量源头受控，补强完善电力设备设计缺陷，外部运行 环境治理明显改善；完善静态、动态检测，供电设备运行处于监控状态；开展 劳动组织、维修方式、作业手段等方面的探索与实践，完善综合维修管理体制， 全面提高综合维修能力：建立快速故障抢修体系，确保发生故障后反应迅速、 出动及时、处理果断、不留后患：建立健全人才激励机制，强化职工培训，全 面提高职工素质。 2 4 3 铁路电力运行管理的主要内容 1 健全管理规章，完善作业标准。坚持“零故障、“零缺陷 管理要求， 进一步完善供电专业的设计、施工、产品制造、监督检验标准，保证上线产品 质量良好、新线建设质量优良；建立动、静态检测和监控质量标准，形成科学 的检测指标和评定标准体系：落实供电设备检修作业标准，确保日常养护和检 修质量可控。 一1 4 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 2 严把设备质量关 一是严把设备入门关。依据铁道部部令，建立健全电力设备生产资质管理 和市场准入管理制度，做好专用设备器材的生产企业认定，确保电力设备技术 先进、质量优良；二是严把建设施工关。积极发挥检验验收和施工监理部门的 作用，对工程施工实行全过程监督，认真落实施工规范：严格按照验收程序和 运用标准进行交接验收，确保工程质量达标；三是严格质量责任追究。对经铁 道部许可、认证、准入的电力设备实施动态监管，推行设备质量终身保证制度、 产品召回制度和经济处罚制度，禁止不合格的产品进入铁路市场；对工程项目 实行质量期保证制度，施工单位负责质保期内的缺陷消除，确保工程质量满足 运营要求。 3 加快设备更新改造。适应电力专业装备现代化发展要求，按照新的设计 规范和产品制造标准，补强完善电力设备设计缺陷，不断提高电力装备的安全 性、可靠性、稳定性。 4 彻底整治供电外部环境。通过调查，摸清影响电力设备正常运行的外部 环境因素，采取切实可行的措施，避免外部环境对电力设备的侵扰。一是解决 交叉跨越断线问题，l o k y 及以下跨越线要限期改为地下穿越，不运行的进行拆 除；对3 5 k v 及以上跨越要全面调查摸底，与产权单位和维修单位加强沟通，采 取有效的防护措施，签定安全责任协议。二是积极协调工务部门对侵限的树木 进行砍伐和修剪。三是加强施工安全防护，防止电力线路电力电缆被挖断，确保 正常供电。 5 建立日常巡视检查分析制度。根据铁道部电力运行检修规程和路局 关于( 电力运行检修规程) 的补充规定，进一步健全巡视制度，巡视检查主 要是检查电力设备的安全运行情况，细化巡视办法，制定巡视线路、周期和巡 视记录办法，并对巡视情况组织分析。完善电力月度分析会制度。进一步完善 和补充月度电力设备运行情况的分析，特别是对电力设备运行质量的分析。 6 完善远动监控制度。积极建设好、使用好、维护好供电远动，完善供电 远动功能，发挥供电远动的作用。变电所实现综合自动化、远动控制和视频监 控，供电段设置远动复视系统。加快建设供电信息管理系统，建成局、段直至 车问的计算机网络，实现动、静态数据传输和数据库管理。 7 提高设备检修质量，努力开展劳动组织、维修方式、作业手段等方面的 探索与实践，全面提高综合维修能力。按照“周期检测、状态维修、寿命管理” 的原则，遵循精细化、集约化的检修方式，依靠科技进步，创新维修方式，加强 一1 5 第2 章铁路电力运行管理的特点和存在的问题 专业问维修作业协调，提高综合维修效率：改进维修手段，积极采用先进的电 力设备精密检测仪器和检修机具，提高维修作业的精准度和作业效率。优化劳 、动组织，适应第六次大提速电力设备维修特点，积极探索并推行电力设备维修 劳动组织的改革，全面强化供电设备的预防性检测和针对性维修，确保供电设 备运行质量和安全可控。按照年度检修计划、月度检修计划组织实施，检修计 划的编制需按照“定期检测、定期维修、全面覆盖的原则，杜绝漏检漏修。 检修计划实行闭环管理。 8 完善应急处置，健全高效的供电调度管理体系。确立各级电调应急指挥 的主体地位，加强领导，明确分工，落实责任，保证适应提速安全新要求。完 善供电设备抢修预案。积极推广采用故障抢修支持系统，为故障处理辅助决策 提供支持，缩短故障抢修时间，减少故障造成的损失。提高供电设备故障快速 抢修能力。供电段、工区配备先进的抢修机具、充足的抢修材料、快速的交通 工具，强化值班制度，集中调度指挥，切实提高电力运行管理的效率。 2 5 铁路运输对电力的依赖与需求 中国日报消息一向以准时著称的瑞士铁路系统6 月2 2 日晚间风光不 再，因供电故障，该国国有铁路运输全面瘫痪，直到2 3 日凌晨5 时才全面恢复 正常。期间大约1 0 万余名旅客在下班高峰时间被迫滞留在列车上。瑞士联邦铁 路局发言人在接受采访时说，2 2 日晚上6 点，铁路电力供应突然中断，导致所 有火车停驶。事故最初源自瑞士南部与意大利接壤的泰辛州，当