（电气工程专业论文）铁路电力贯通自闭线路远动系统的设计及应用.pdf

摘要 摘要 铁路电力贯通线、自闭线路点多、线长、地形复杂，维护管理困难， 发生故障后，恢复供电时间长、影响范围大、且要花费大量的人力物力， 难以满足铁路快速发展的安全要求。在铁路电力贯通线、自闭线路上安装 应用远动系统具有非常重要的意义。 本文结合南昌铁路局京九南线电力自闭线远动工程的设计、安装，在 对铁路电力远动系统的组成进行介绍的基础上，对线路相间短路、高压断 相、单相接地故障的检测和定位进行了详细分析、探讨，介绍了该系统的 设计、安装和调试方案，通过理论研究和实践的方法验证了铁路电力贯通 自闭线路远动技术的可行性和实用性，并对存在的问题提出了解决办法， 为铁路电力远动系统的设计、安装及应用积累了经验。 关键词：铁路；电力；远动技术 a b s t r a c t a b s t r a c t l i n k i n g t h er a i l w a yp o w e r l i n e s ，s i n c et h ec l o s e dc i r c u i tw i t hm a n yp o i n t s ，l i n e s l o n g ，c o m p l e xt e r r a i n ，m a i n t e n a n c ea n dm a n a g e m e n td i f f i c u l t i e s ，a f t e raf a u l to c c u r s ， t h er e s t o r a t i o no fe l e c t r i c i t yl o n gt i m ea n da f f e c t e daw i d e ra r e a , a n dt os p e n dal o t o fm a n p o w e ra n dm a t e r i a lr e s o u r c e s ，i ti sd i f f i c u l tt om e e tt h er a p i dd e v e l o p m e n to f r a i l w a ys a f e t yr e q u i r e m e n t s l i n ku pt h er a i l w a yp o w e rf i n e s ，c l o s i n gl i n e sf r o mt h e a p p l i c a t i o no fr e m o t ec o n t r o ls y s t e mi si n s t a l l e do n av e r yi m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e i nt h i sp a p e r , n a n c h a n gr a i l w a yb u r e a u ，t h eb e i j i n g - j i u l o n gs o u t h e r nl i n k , t h ep o w e rf r o mt h ec l o s i n gl i n eo fr t ue n g i n e e r i n gd e s i g n ，i n s t a l l a t i o n , i nt h e r a i l w a yp o w e rt e l e c o n t r o ls y s t e mc o m p o n e n t sa r ei n t r o d u c e d ，b a s e do nt h er i g h t l i n e sa n dw h i t es h o r t - c i r c u i t ，h i g h p r e s s u r eo f f - p h a s e ，s i n g l e p h a s eg r o u n df a u l t d e t e c t i o na n dp o s i t i o n i n go fad e t a i l e da n a l y s i s ，i n v e s t i g a t i o na n di n t r o d u c t i o no ft h e s y s t e md e s i g n , i n s t a l l a t i o na n dc o m m i s s i o n i n gp r o g r a m s ，t h r o u g ht h e o r e t i c a l r e s e a r c ha n dp r a c t i c a lm e t h o dt ov e r i f yt h a tt h ep o w e rr a i ll i n ku p s e l f - c l o s e d c i r c u i tr e m o t et e c h n i c a lf e a s i b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t y , a n dt h e r ei sas o l u t i o nt ot h e i s s u e sr a i s e d ，f o rt h er a i l w a yp o w e rr e m o t ec o n t r o ls y s t e md e s i g n ，i n s t a l l a t i o na n d a p p l i c a t i o no fa c c u m u l a t e de x p e r i e n c e k e yw o r d s ：r a i l r o a d ；e l e c t r i cp o w e r ；f a rm o v e st h et e c h n i q u e ； 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写)签字日期： 护了年1 ，月t g 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名( 手写) ： 导师签名。手写，：匆苫夕参 签字醐。叩引明码日签字嗍：杪夕钆朋饽日 第1 章引言 1 1 课题的背景 第1 章引言 铁路运输在我国交通运输业中一直占有着非常重要的地位，是国民经济的 命脉。随着我国经济的迅速发展，国家不断加大铁路建设力度，铁路营业总里 程从1 9 9 6 年的6 4 9 万公里n 1 增至2 0 0 6 年的7 7 万公里，货物周转量也从1 9 9 6 年的1 2 8 9 5 亿吨公里增至2 0 0 6 年的2 1 7 1 4 亿吨公里，旅客周转量由1 9 9 6 年3 3 2 5 亿人公里增至2 0 0 6 年6 6 2 2 亿人公里，铁路客运密度、货运密度已经增长到2 0 0 6 年的8 6 0 万人公里公里、2 8 5 1 万吨公里公里，铁路得到了不断的发展。但是， 由于铁路建设历史欠账过多，我国铁路的发展仍然滞后于国民经济和社会发展 的需要。铁路系统1 9 9 7 年、1 9 9 8 年、2 0 0 0 年、2 0 0 1 年、2 0 0 3 年和2 0 0 6 年先 后六次提速和调整运行图，铁路主要干线客车最高时速达到2 0 0 公里，但仍然 无法满足客货运的需要。有数据显示，中国的铁路以世界6 的营业里程完成了 占世界铁路运输总量约四分之一的运输任务乜】，加大铁路建设投入、扩大铁路 规模迫在眉睫。党中央、国务院对铁路运输系统的改革与发展高度关注，要求 铁路系统要尽最大努力挖掘运输潜力，提高运输效率，扩大运输能力。根据2 0 0 4 年初国务院常务会议讨论并原则通过的中长期铁路网规划b 1 的要求，中国 铁路要实现铁路里程从2 0 0 3 年底的7 3 万公里增加到2 0 2 0 年的l o 万公里的目 标，同时，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电气化率均应达到5 0 。 根据铁路“十一五 规划“1 ，铁路将建设北京上海、北京郑州 武汉广州深圳、哈尔滨大连等一批快速客运通道，北京天津、上海 南京、南京杭州、南京芜湖安庆等一批城际轨道交通系统以及沪杭磁悬 浮交通，2 0 1 0 年全国铁路营业里程达到9 万公里以上，复线、电化率均达到4 5 以上，快速客运网总规模达到2 0 0 0 0 公里以上；“十一五”期间建设新线1 7 0 0 0 公里，基本实现技术装备、行车安全装备现代化，运输安全持续稳定，经济效 益不断提升。 在供电系统方面，铁路“十一五”规划提出要大力提高牵引供电装备质 第1 章引言 量和可靠性，发展牵引供电系统综合整治技术，实现牵引供电系统监控自动化、 远动化和运行管理智能化。实现牵引供电引进技术和装备的国产化。 1 2 铁路电力远动系统应用现状 1 2 1 铁路电力系统概况 铁路电力系统工作于电网末端，属于配电环节。因涉及到行车安全等因素 对供电可靠性要求极高，沿铁路线每4 0 - 6 0k m 设置一座i o k v 配电所或3 5 k v 变电所，供铁路行车信号用电和及其它生产、生活用电。铁路变配电所一般由 引自地方供电公司的两路电源供电，分段运行，受电源条件影响时，有的变配 电所仅设一路电源。 铁路信号电源的高压线路主要包括自动闭塞线路( 以下简称自闭线) 和电 力贯通线路( 以下简称贯通线) ，线路沿铁路线分布，由两个相邻配电所的自闭 出线或贯通出线构成一个供电区间( 臂) ，两侧变配电所互为主备供。铁路自闭 贯通线路结构如图1 1 所示。 自闭母线自闭母线 丁 b 自闭线 几 断路器断路器 申申申 上行线 断路器断路器 配 配 电 电 所 i 信号电源屏卜p i 信号电源屏卜pl 信号电源屏卜因 所 甲乙 断路器 断路器 串孛扩磁 断路器断路器 一u _ 贯 通 线 呻i 贯通母线 贯通母线 图1 1 铁路自闭贯通线路结构示意图 自i x 贯通线供电既具备电力系统的特点，又有其特殊性，主要表现为： 1 ) 供电可靠性要求极高。铁路行车信号设备，属一级负荷，中断供电将 造成铁路运输秩序混乱，要求有两路可靠电源供电【5 1 口经变压器变压后，贯通、 2 第1 章引言 自闭电源均引入信号集中设备的信号电源屏，互为备用。 2 ) 负荷沿铁路成线状分布，主要负荷为铁路沿线信号集中设备，负荷较 小。 3 ) 供电区间线路长。在一般条件下供电臂长为4 0 6 0 公里，当配电所电 源条件受不允许时，可达7 0 公里【6 】，当配电所电源停电跨所送电时，送电距离 甚至上百公里。线路所处地形、气象条件复杂，故障多发。 4 ) 线路两端供电方式运行、线路保护及相互之间的配合与一般电力系统 有区别。 自闭线贯通线具备定时限过电流保护、电流速断保护、低电压保护、单相 接地保护和备用电源自动投入装置、三相一次重合闸装置。 备用电源自动投入( 以下简称备投) 即当线路失压或故障主送所跳闸时， 备送所检测到线路无压合闸送电；三相一次重合闸即当线路故障主送所跳闸时， 主送所经设定的延时后合闸送电。 自闭线、贯通线的正常运行方式为：自闭线和贯通线由线路两端其中一侧 配电所供电( 即主送，此时该配电所即为该供电臂的主送所) ，另一侧配电所备 送( 此时该配电所即备送所) 。线路故障时保护动作程序为： 1 ) 主送所馈出柜保护动作，断路器瞬时跳闸； 2 ) 备送所检测到线路无压后，经备投时间后备投送电； 3 ) 如备投送电失败，主送所馈出柜经重合闸延时后进行重合送电。 1 2 2 铁路电力远动系统应用情况 我国在2 0 世纪9 0 年代初期部分电力自动化企业根据配电网监控的要求， 开始研制监控功能的配电远动装置 1 。铁路电力远动监控系统的研究应用相对 较晚，是随着我国铁路列车不断提速，对车站各种行车控制设备的可靠性要求 越来越高开始的哺1 。 铁路电力远动系统主要包括对变配电所远动监控、贯通自闭线运动监控、 低压信号电源监控几个方面。由于变电所设值班员2 4 小时值班，低压信号电源 故障较少，而贯通线、自闭线故障发生率高、影响大，铁路电力远动技术的研 究应用重点是电力贯通自闭线的远孙- y j l i | i _ 1 1 惦j - l - 。 第1 章引言 目前我国铁路电力贯通线、自闭线远动系统应用较少，其管理模式还沿用 传统的铁路供电管理模式，即：日常每月由电力工对线路进行巡视、检查，当 线路发生故障时，由供电段调度员组织人员，到电力贯通线自闭线沿线各车站 进行拉闸、经过多次试送电来查找故障。这种故障查找方式存在着严重不足， 难以适应现代铁路快速、安全运输的要求： 1 ) 查找判断时间长、恢复供电时间长。一般需要3 5 小时，如果是电缆 故障则需要更长时间； 2 ) 影响供电范围大，严重危及行车安全【8 】： 3 ) 需要花费大量的人力物力、职工劳动强度大。 要达到铁路“十一五规划监控自动化、远动化和运行管理智能化的 要求，实现技术装备现代化的目标，确保铁路运输便捷通畅、高效安全，建立 安全、可靠的铁路l o k v 电力远动系统具有十分重要的意义，并且势在必行。 1 3 课题研究意义及内容 1 3 1 课题研究的意义 1 ) 实现铁路电力贯通、自闭线路各站断路器的监视和远程控制；自动检 测线路短路、断相和接地故障，并自动定位，快速隔离故障区段。 2 ) 减轻故障抢修劳动强度，节约抢修人力物力。 3 ) 实现铁路“十一五 规划监控自动化、远动化和运行管理智能化 的要求，为实现系统综合自动化作准备。 4 1 在南昌铁路局范围内首次设计、安装电力贯通自闭线远动系统，积累 经验，为其它线路的设计、安装和运行打下基础。 1 3 2 课题研究内容 本文结合我国当前加快高速铁路网建改和大力推进技术装备、行车安全装 备现代化的背景，针对我国铁路电力系统特，j i ，跚究铁路电力贯通自闭线远动 4 第1 章引言 技术，采用理论研究设计与现场施工调试及运行相结合的方法，对南昌铁路局 京九南线电力自闭线远动系统进行设计、安装、调试，找出存在的问题，并提 出解决方案，具体研究内容如下： 1 ) 铁路电力贯通自闭线路远动技术理论研究分析 铁路电力贯通自闭线路远动系统模式 基于s c a d a 的电力贯通自闭线路远动系统组成 故障的检测与定位 2 ) 京九南线电力自闭线远动系统的设计、安装 3 ) 系统参数配置、调试 4 ) 对存在的问题进行分析，。找出问题解决方案 ) 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 2 1铁路电力贯通自闭远动系统模式 铁路电力贯通自闭线路自动化经历了两种模式。 2 1 1 电压时间模式( v t 模式) 该模式不依赖于通信系统，利用配电所出线开关与线路上的自动重合器，通 过供电臂两端配电所分别向线路逐段重合送电，自动闭锁故障区段两端重合器， 隔离故障点，恢复其它区段供电口1 。故障处理模式为： 1 ) 线路发生故障后，所有自动重合器( 断路器) 因失压而分闸，供电臂全 线停电； 2 ) 然后根据适当的整定程序从电源端的重合器开始，依次重合，逐段送电， 当重合到故障点时所有区段再次停电，监测到故障最前端的重合器自动闭锁为 分闸状态； 3 ) 利用供电臂另一端配电所出线开关与线路上的自动重合器的多次重合送 电，闭锁故障另一端的自动重合器为分闸状态； 4 ) 线路两端配电所分别向非故障区段恢复供电。 这种模式是较早应用的线路自动化模式，广州铁路集团公司惠州水电段 2 0 0 0 年前在其京九线管辖范围贯通线上安装的远动系统即为此模式，其缺点是： 1 ) 只能处理相问短路故障，不能处理高压断相和单相接地故障； 2 ) 故障时要多次重合送电，对线路及设备有冲击； 3 ) 重合送电的时间要相互配合并精确整定； 4 ) 故障处理完后无从得知故障位置。 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 2 1 2 基于s c a d a 系统的线路自动化模式 基于s c a d a 系统的线路自动化模式是随着通信技术、计算机技术的迅速发 展而应运而生的，是电力技术、计算机技术、现代通信技术在铁路电力系统的 综合应用n 0 】。 除解决了v - t 模式上述缺点外，基于通信网络的s c a d a 线路自动化系统还 能实现线路的实时遥测、遥信、遥控，线路故障的自动处理，并具有良好的人 机界面。 该系统一般由f a ( f e e d e ra u t o m a t i z a t i o n 馈线自动化) 主站、远动终端 和通信通道组成。 基于通信网络的s c a d a 线路自动化系统已成为铁路新建、改建电力远动系 统的规范模式，也是本文重点研究讨论的重点。 2 2基于s c a d a 的电力贯通自闭线路远动系统组成 2 2 1 调度主站 铁路电力远动系统主站百般设置在水电段电力调度室，因此惯称为调度主 站，是系统的中枢单元，主要功能是： 1 ) 接收和处理远动终端发送的实时采集数据； 2 ) 对可控电力设备( 远动终端的断路器) 进行遥控操作； 3 ) 远动数据采集、分析处理及控制；其类型有遥信量、遥测量、遥控量、 时钟对时、计算量和人工输入等； 4 ) 对实时采样数据进行分析与处理：其类型有故障自动监测与报警、故 障录波、自动闭塞与贯通供电线路故障区段的标定、事件顺序记录、c r t 屏幕 显示及操作、运行报表自动生成及打印、模拟屏的显示控制、信息数据的转发 笙 7 j o 不同的厂家调度主站方案各不相同，一般由前置机、工作站和数据服务器 组成，分别负责数据的接收、下发与预处理、分析处 地l i 弄- 存储。 7 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 2 2 2 远动终端 远动终端是电力自动化系统的执行单元，铁路电力贯通自闭应用的远动终 端主要功能是： 1 ) 实时数据采集与传送；包括开关状态、电压、电流等遥信、遥测量， 并且在遥信变位时优先传送； 2 ) 接收及执行遥控命令并向调度主站发送返校信息； 3 ) 具有当地控制功能；其中最主要的是分合闸控制。 远动终端主要由f t u ( 如科汇电气有限公司生产的x k - 1 0 0 馈线自动化监控 器和远动断路器组成( 如湛江高压开关厂生产的l w 3 1 0 4 0 0 6 3 型户外高压 s f 6 断路器) 。f t u 负责数据的采集与传送、命令的接收，远动断路器为执行设 备，负责贯通自闭线路的通断。 2 2 3 通信通道 通信通道是调度主站与f t u 之间的纽带，其主要功能是： 1 ) 完成数据传输中通信规约的转换； 2 ) 完成调度主站与f t u 之间的数据传输。 铁路电力远动系统的主干通道应采用铁路通信专用通道鼍。现有两种通道， 第一种是电话交换网，第二种是数字通信网络，可采用专用数字通道和计算机 网络通道两种。 1 ) 采用电话交换网 采用电话交换有拨号方式、点对点电话专线方式和点对多点专线中继方式 ( 电话专线总线模式) 三种方式，分别如图2 1 所示：三种方式可单独采用， 也可以混合使用。 8 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 ( 1 ) 拨号通信方式 ( 2 ) 点对点电话专线通信方式 ( 3 ) 点对多点专线中继方式 图2 1 基于电话交换网的通信系统 电话通道接线方便，但通信质量差、速率受m o d e m 限制，现很少使用。 2 ) 采用专用数字通道 专用数字通道常用接口r s - 2 3 2 c 接口、r s - 4 8 5 接口、v 3 5 等。其中采用 r s - 2 3 2 c 接口的较多，图2 2 所示为典型的采用r s - 2 3 2 c 接口的通信系统， 图中所示数字通道采用多点共线连接，实际运用中还有多点星形、多点环形等 多种连接方式。 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 图2 2r s - 2 3 2 c 接口通信系统 专用数字通道速率高，干扰小，费用高。 3 ) 采用计算机网络通道 铁路计算机网络通道主要有铁路t m i s ( 铁路运输管理信息系统) 通道、d m i s ( 铁路行车调度指挥管理系统) 通道等。如图2 3 为t m i s 通信通道系统。 图2 3n i i s 通信通道系统 应用计算机网络通道可在各车站用网线直接接线，接线方便，无需通道费 用，但通道干扰大。 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 2 3线路故障的检测、定位与处理 电力贯通自闭线路远动系统的关键功能是自动检测线路故障、定位，并进 行自动处理。 包括相间短路、单相接地、高压断相三种故障。 2 3 1 相间短路故障的检测、定位原理 1 )检测原理 相间短路故障采用过电流检测原理，在远动断路器内设电流互感器，通过 对三相电流进行实时监测并判断是否超过整定值来检测故障。 故障电流应用一周波傅立叶积分的方法计算，电流整定值的选择原则是躲 过最大负荷电流值，实际应用中可参考两端配电所馈出柜的速断保护值设置。 2 )故障定位方法 线路发生故障时，位于故障点电源侧的线路中流过故障电流，位于故障点 负荷侧的线路中没有故障电流，调度主站对短路故障的定位就是根据这一特性， 通过计算故障跳闸过程中各车站f 1 u 检测到故障电流的次数定位故障区间【1 2 】。 贯通自闭线相间短路故障的定位分析如表2 1 所示。 表2 1 短路故障定位分析表 做障位置 首端故障在线路中间末端 速断 感受故障感受故障感受故障 跳闸、的f t u 定位定位定位 的f t u的f t u 定位在能与 l 、主送所 无 与故障在首 主供侧不能感受故障的全部 与故障在末端 主送跳闸 端时相同仅能 f t u 之间。 时相同，仅能提示 2 、各送所 提示在供电臂首 定位在两次 在供电臂首端或 备投跳闸 全部 端或末端。 备投侧感受故障相连的无 末端。 两站之间。 3 、主送所 全部f t u 感 定位在感受全部f t u 感 重合闸跳无 受1 次故障仅 主供侧故障次数不同的全部受2 次故障定位 能提示在供电臂 闸相邻两站之间。在烘电方向首端。 首端或末端。 结论：l 、故障在线路中间时，无论速断跳闸几次均能准确定位； 2 、故障在线路末端时，经过“主送跳闸一舔投重合闸”后可准确定位： 3 、故障在线路首端时不能准确定位仅能提示在散障在供臂首端或末端。 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 2 3 2 单相接地故障的检测、定位原理 1 ) 检测原理 单相接地故障通常有3 种方式检测：零序电压3 u o 、零序电流3 i o 、暂态零 序电流。 应用零序电压3 u o 检测接地故障比较可靠，但需安装三相五柱p t ，在铁路 贯通自闭线路上安装不便，应用较少。 铁路贯通( 自闭) 线路采用中性点不接地运行方式，当线路发生单相接地 时，产生的稳态零序电流值( 3 1 0 ) 非常小；而且部分区段线路上装有三相电抗 器，故障零序电流极不稳定，故障检测和定位困难。因此铁路电力贯通自闭线 远动系统不应用零序电流3 i o 检测接地故障。 发生单相接地故障时，系统由故障前的稳态变化到故障后的稳态有一个过 渡过程，又叫暂态过程，其产生的零序电流暂态信号特征比较明显，幅值一般 为稳态值的几倍到十几倍，频率在4 0 0 h z - 1 5 0 0 h z 范围内，不受工作在工频范 围( 5 0 h z - 3 0 0 h z ) 电抗器的影响，而且故障点两侧的暂态零序电流方向相反 【1 3 】，因此单相接地故障的检测、判断可以暂态零序电流进行。在实际应用时采 用1 8 周波暂态零序电流。当f t u 检测到1 8 周波暂态零序电流超过整定值时， f 1 1 u 即向调度主站上报接地信息。 2 ) 故障定位方法 由于距接地故障点越近的地点1 8 周波暂态零序电流越大，在接地点之前 与接地点之后的零序电流方向相反，单相接地故障的定位即根据各个车站f r u 检测到的暂态零序电流大小和方向来进行。 图2 4 为泰和兴国配电所供电臂沙村站一营盘上站之间发生单相接地故障 时，1 8 周波暂态零序电流大小与方向的示意图。 1 2 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 冠朝沙村 营盘上高兴 兴国兀 u 位置 图2 4 暂态零序电流大小与方向 故障定位的步骤为： 查找故障供电臂内所有f r u 上报的1 8 暂态零序电流值，找到最大值所 在的站，则故障点位于该站相邻的某一侧，如图为营盘上站： 比较该站相邻的两个站f t u 上报的1 8 暂态零序电流值，找到其中较大 者，如图为高兴站： 比较最大值与较大值1 8 暂态零序电流的方向，如果相同，则故障点位 于最大值站的另一侧；如果相反，则故障点位于两者之间，如图营盘上站与高 兴站1 8 暂态零序电流方向相同，故障定位在营盘上站的另- n 1 4 】，即沙村站一 营盘站之间。 2 3 3 断相故障的检测、定位原理 1 ) 检测原理 高压断相故障的判断是根据f t u 检测到的电压来进行，当电压低于整定值 上限且高于整定值下限时，系统即认为存在断相故障。 电压整定值一般上限采用1 8 0 v ，下限采用3 0 v 。原因为1 8 0 v 是般低压 电器能正常工作的电压下限，且高于线路断相、变压器高压缺相时故障相二次 侧相电压：整定值下限是为了躲开线路失压而设，一般设置3 0 v 。 断相故障检测的前提条件是每个车站三相均已引入p t 或变压器，即每个 车站f 丁u 均能捡测到三相电压或反映三相电压大小。 2 ) 故障定位方法 1 3 第2 章铁路电力贯通自闭线路远动技术概述 高压断相故障点负荷侧的各站f 1 u 能够检测到断相故障，高压断相故障点 电源侧的站供电正常，不能检测到断相故障；调度主站对断相故障点的定位即 根据这一特性进行，故障点定位在能够检测到与不能检测到断相故障的相邻两 个车站之间。 2 3 4 线路故障的处理 线路发生故障，系统进行故障定位后，分为人工处理和自动处理两种方式 ；处理方式的设置在调度主站中进行。 人工处理即在系统自动完成故障定位后，由调度员根据调度主站显示的故 障报告表，遥控断开故障区段两端的远动断路器，对故障进行隔离，再指挥恢 复非故障区段的供电【1 6 】。 自动处理即完成故障定位后，远动系统根据设置的参数，自动分断故障区 段两端的远动断路器，隔离故障。如调度主站系统中纳入了配电所远程监控系 统，还可在自动分段以后，自动遥控供电臂两端配电所出线开关闭合，实现自 动恢复供电【1 7 】。 在实际运用中，发生单相接地故障时，一般不进行自动分断，只进行报警 和提示故障区间，由调度员根据具体情况组织处理；发生相间短路故障和高压 断相故障时，由系统自动处理。 第3 章京九南线自闭线远动系统的设计与安装 第3 章京九南线自闭线远动系统的设计与安装 3 1 工程概况及总体方案 京九南线自闭线远动系统工程，北起张巷站，南至定南站，共3 2 个站，依 次为张巷、丰城南、樟树东、大洋洲、新干、峡江、八都、醪桥、吉水、吉安、 吉安南、泰和、冠朝、沙村、营盘上、高兴、兴国、龙口、南塘、赣县、赣州 东、赣州、赣州南、南康、龙回、信丰、大塘、铁石口、小江、龙南、关西、 定南。3 2 个站均属赣州水电段管辖。 系统要求实现的基本功能为： 1 ) 各车站信号变压器二次侧电压和高压三相电流等模拟量、远动开关分 合状态、f t u 交流电源、电池电压等状态量的采集； 2 ) 各车站远动断路器遥控和当地控制功能： 3 ) 记录遥测数据并存储，记录遥测越限、遥信变位事件、事件顺序( s o e ) 记录，记录遥控操作，具有方便的历史数据统计和查询功能； 4 ) 当断路器事故变位或出现其它预告信号时，产生具有声光效果的事故 报警信息、自动推出报警画面，并具备事故追忆功能，能按车站、事件、时间 等对事故报警信息进行分类查询： 5 ) 自动检测线路短路、高压断相和单相接地故障，定位故障区间，并根 据设置自动分断或手动分断断路器，实施故障隔离； 6 ) 具有统一系统时钟的功能； 7 ) 具有显示接线图、负荷曲线图，遥控、置入操作、报表打印、曲线绘 制等人机交互功能。 系统根据铁路电力设计规范、铁路光( 电) 缆传输工程设计规范 i s 】 设计。 采用图2 3 所示系统结构。在赣州水电段机关调度中心设调度主站，3 2 个 站各设一套远动终端，分别选用k i l - 8 0 0 0 t 乜力调度自动化主站系统、x k - 1 0 0 馈线自动化监控器和湛江高压，- f 关厂生产的i 。w 3 - l0 1 4 0 0 - 6 3 型户外高压s f 6 第3 章京九南线自闭线远动系统的设计与安装 断路器；应用铁路t m i s 网络作为通信主通道，车站终端与车站通信机械室之 间敷设通信电缆为辅助通道。此方案可满足工程功能的要求。 系统的施工与安装按铁路电力设备安装标准【1 9 】、铁路通信施工规范 【2 0 】进行。 8 2 调度主站的设计、安装 3 2 1 调度主站的设计 调度主站系统采用如图3 1 所示方案，应用双以太网结构、双服务器、双 前置机、双工作站、全冗余配置：硬件配置如表3 1 所示： 图3 1 调度主站系统方案 表3 1 调度主站硬件配置表 序 l i 设衙名称规格型号 数量 备注 1 了 【 数据库服务器 d e l lp o w e r e i ) g e 双i n t e l 至强3 o ( ；c p u j g l ) d r f 勺俘 3 6 f ；s c s i 硬擞双电源+ 恢块双风扇 2 台 1 6 第3 章京九南线自闭线远动系统的设计与安装 序 设备名称 规格型号 数量 备注 号 2 服务器机柜服务器机柜d e l lr a c k 4 21 0 ( 4 2 u ) k v m2 套 3 磁盘阵列磁盘阵列e d l lp o w e r v a u l t2 2 0 s4 块3 6 g s c s i 硬盘1 套 d e l l 0 p t i p l e x2 8 g c p u 1 g d d r f 勺存s o g 硬盘1 9 寸 4调度工作站 2 套 液晶 装在服务器柜， 5 前置机研华工控机6 1 0 h2 8 g c p u 5 1 2 m 内存8 0 g 硬盘3 网卡 2 套 用k v m d e l l 0 p t i p l e x2 8 g c p u 1 g d d r 内存8 0 g 硬盘1 9 寸 6 维护工作站1 套 液晶 7 网络打印机 h pl a s e r j e t3 0 5 21 台 8 u p s 设备 山特c 2 0 kl d , 时后续电池1 套 9 电源柜科汇电气有限公司1 套装u p s 电池 1 0g p s 科汇t - g p s 2 0 2 21 套 l l 交换机 3 c o m3 c 1 6 4 7 0 交换机3 多串口服务 1 2m o x a n p o r t5 6 1 0 1 器 1 3 网络防火墙华为e u d e m o n 5 0 0 1 1 4 通信机柜科汇通信机柜 1 调度主站网络系统划分为后台主网和数采子网，网络逻辑上相互独立，既 避免数据互相干扰增加网络流量，又可以方便地交换数据信息，提高了网络系 统的传输效率和传输性能，又能提高系统的可靠性。 为了确保两台数据库服务器之间数据的完全一致和完全同步，采用服务器 集群技术。两台服务器工作于热备份方式，通过s c s i 总线连接并管理一台磁 盘阵列( r a i d 5 ) ，将数据存储从服务器中剥离出来，由r a i d 控制器将磁盘阵 列中的多个硬盘看作一个硬盘，将数据有选择性地分布在多个磁盘上，从而提 高系统的数据吞吐率，大大提高了数据的安全性，同时又可以确保数据的完全 一致和完全同步。 设g p s 同步时钟，用以同步主站系统计算机的时钟。由主站对各f t u 进 行对时。 系统主站设两路独立单独交流2 2 0 v 电源，一路为调度中心日常办公用电， 另一路从赣州站贯通信号变压器引入，在训度中心应用电源切换箱进行切换： 并配置舀：线式u p s ，从而保证交流电源发生1 ：能正常供电i 时，提供足够电力保 i7 第3 章京九南线自闭线远动系统的设计与安装 证系统继续运行6 0 分钟以上。 计算机系统设单独接地，接地电阻小于0 5 q 。 3 2 2 调度主站的安装 调度主站系统安装在赣州水电段调度中心，并设计算机房，放置服务器柜、 电源柜、通信机柜等设备。 服务器、前置机等安装在服务器机柜内，交换机、多串口服务器、g p s 、 防火墙等安排在通信机柜内。 电源接引及电源切换箱按铁路电力设备安装标准进行安装，在安装过 程中注意与弱电线路分开布线。 调度主站应用k h 8 0 0 0 t 监控软件。其中前置机安装通讯处理程序，工作 站安装客户端主控程序( c l i e n t m a s t e r ) 、人机界面( m m i ) 、绘图工具( d r a w ) 和报表软件( r e p o r t ) ，数据服务器安装数据服务器主控程序( s e r v e r m a s t e r ) ； 软件安装的方法与计算机软件安装基本相同。 3 3远动终端的设计、安装 3 3 1 远动终端的设计 自闭线每个车站设置远动终端一套，选型为科汇电气有限公司生产的 x k - 1 0 0 馈线自动化监控器和湛江高压开关厂生产的l w 3 1 0 4 0 0 6 3 型户外高 压s f 6 断路器。 x k - 1 0 0 馈线自动化监控器主要由p z k 1 0 0 配电自动化监控器、充电电源、 蓄电池组、操作回路、操作面板和接线端子组成，电气原理如图3 2 所示。 第3 章京九南线自闭线远动系统的设计与安装 - 2 2 0 v l - 2 2 0 v h 图3 2x k 1 0 0 电气原理框图 远动断路器两侧其中一侧既有一台信号变压器，另一侧新装5 k v 单相变 压器一台，两台变压器同时向f 1 u 提供两路检测电压及交流工作电源。 f t u 内设1 7 a h 的2 4 v 蓄电池，可在无交流电源的情况下，为监控器、断 路器提供2 4 小时的供电。 f 1 u 对电压的检测信号由变压器低压侧取得，从变压器杆下开关箱内敷设 低压电缆引入。 l w 3 1 0 4 0 0 6 3 型户外高压s f 6 断路器采用2 2 0 v 电动机进行自动弹簧储 能，直流2 4 v 电动分合闸。在无电源的情况下，可手动储能和分合闸。 断路器储能一次可进行两次分闸和一次合闸操作，能满足线路停电无交流 电源情况下的操作需要。断路器内设三相电流互感器，具有断路器分合闸位置 辅助接点，向x k - 1 0 0 馈线自动化监控器提供线路三相电流和断路器分合闸遥 信。 3 3 2 远动终端安装 x k 1 0 f ) 监控器和s f 6 断路器均采用室外安装，分别安装于电杆顶部与中 部，按开关箱和杆上f 1 1 i 断路器的安装标准安装： j9 第3 章京九南线自闭线远动系统的设计与安装 s f 6 断路器与x k - 1 0 0 监控器之间用电缆连接，一条7 芯电缆用于三相电 流的输出，一条1 2 芯电缆用于开关位置、储能状态等遥信量输出、分合闸遥控 和储能电机电源的连接。电缆应可靠连接。 s f 6 断路器设接地，接地电阻不大于1 0 f 2 。x k - 1 0 0 设单独接地，接地电 阻不大于4 q 。 3 4数据通道网络的设计、安装 3 4 1 数据通道网络的设计 京九南线各站均已开通t m i s 通道，车站通信机械室有t m i s 网络r j 4 5 端口，该远动通信通道应用t m i s 网络为主通道。 f r u 至通信机械室之间的通信，由于距离较远，采用4 8 5 数据通信方式进 行。 通信通道网络如图2 4 所示。 各车站f r u 箱至通信机械室各敷铠装四芯( 一对主用、一对备用) 通信 电缆一条，2 3 2 4 8 5 转换应用a d a m 4 5 2 0 。 通信机械室内的通信方式转换选用科汇公司生产的p s w - 4 8 5 网络适配器。 适配器工作电源为交流2 2 0 v 电源，设有变压整流模块，可提供直流2 4 v 电源。 3 4 2 数据通道网络的安装 各车站f t u 箱至车站通信机械室通信电缆的敷设，按直埋通信电缆的标 准敷设，电缆两端铠装外壳可靠接地，接地电阻小于等于1 欧姆。 x k - 1 0 0 监控器内的a d a m 4 5 2 0 工作电源直接取x k - 1 0 0 监控器内直流 2 4 v 电源。 p s w - 4 8 5 工作电源从通信机械室内接引，并设在线u p s 不间断电源。 通信机械室内a d a m 4 5 2 0 直流2 4 v 工作电源从p s w - 4 8 5 接引。 调度主站两台前置机为三网卡设嚣，其中的数据采集网卡接入t m i s 网。 p s w - 4 8 5 至t m i s 网、前置机接入t m i s 网等所用网线均选用5 类以上非 第3 章 京九南线自闭线远动系统的设计与安装 屏蔽双绞线( u t pc a t 5 ) 。网线r j 4 5 头按国际标准e i 肌i a 5 6 8 制作，网线敷 设时注意不能与强电信号同沟敷设。 第4 章系统的参数配置与调试 第4 章系统的参数配置与调试 4 1系统的参数配置 远动系统的参数配置主要包括系统基本参数、故障检测与判定参数、通信 参数、应用参数等几大类，主要在调度主站和远动终端中进行。 4 1 1 调度主站f e p 参数配置 前置机安装有通讯处理程序，主要负责接收和下发各种数据，解规约后广播 至后台机。 参数配置主要有：系统参数设置、端口参数设置、r t u 参数设置和规约参 数设置。 ( 系统参数设置) 用于系统最大容量的设定，应与实际设置相符或略大于 实际值，以备将来扩容。在本次工程中设置如下：r t u 数：6 0 ；每个r t u 包 括的遥测数：2 5 6 ，遥信数：2 5 6 ，电度数：3 2 。 ( 端口参数设置) 用于每个端口的参数设置。在本工程中，每个远动终端 作为一个端口，分别描述为：张巷站自闭f t u 、丰城南站自闭f 1 u 等，端口 类型均选定为：t c p c l i e n t ，主机地址按路局提供的对应车站远动i p 地址填写， 主机端口：2 4 0 0 。 ( r t u 参数设置) 用于各f t u 名、站址、遥信、遥测等容量的设定。每 个f t u 的站址都是唯一的，由张巷站开始依次编号为4 1 、4 2 7 2 ，该站址 与f t u 内设置的站址是对应的。 ( 规约参数设置) 用于通讯规约的设置。本工程采用s c l 8 0 1 规约通讯， 轮询问隔设置为：2 分钟。 4 1 2 调度主站主控程序的参数配置 调度主站主控程序采川c s ( 客p n 务器) 结1 2 j ，叩主控程序( m a s t e r ) 2 2 第4 章系统的参数配置与调试 分为客户端主控程序( c l i e n t m a s t e r ) 和服务器端主控程序( s e r v e r m a s t e r ) ，负责实 时数据的分析、处理，配置参数、图形、报表和遥测、遥信、电度等历史的存 储。 参数配置主要有：系统参数、基本参数和故障管理参数。 ( 系统参数设置) 用于系统容量的设定，包括厂站数、r t u 数、r t u 遥 测数、遥信数、保护数等，实际设置时均应以略大于实际容量为宣，过大浪费 系统资源，太小则无法满足正常使用的需要。 ( 基本参数设置) 用于厂站、线路和r t u 名称的设置，以及每个r t u 各 遥测、遥信点名称、类型的定义。各遥测、遥信点号名称、类型的定义要求与 远动终端上报的实际采集数据对应。 故障管理参数) 用于故障管理的设置，主要有区间线路参数设置、线路 故障和故障判定参数设置。在区间线路参数设置时，需将自闭线每个供电臂的 丌u 设置为一个供电区间，如泰和配电所与兴国配电所自闭线供电臂的泰和、 冠朝、沙村、营盘上、兴国五个站的f t u 设置为一个供电区间后，线路发生故 障时，系统将对此5 个站的数据联合分析。 故障判定参数设置如图4 1 所示。高压断相和遥测越限启动计数指为延时 消抖处理，防止误判而设置次数认定；高压断相启动值、下限值为断相故障判 断范围，一般设置1 8 0 v 和3 0 v ；接地故障启动间隔指两次接地故障的最小时 间间隔，即f r u 检测单相接地故障的恢复时间，设置为1 5 0 0m s ：过流故障时 间间隔0 指同一次故障，所允许的两个f 1 u 感受故障之间的最大时间间隔，一 般设1 5 0 0 m s ；过流故障时间间隔1 指连续两次故障之间的最小时间间隔，根据 备投重合时间设置，一般设2 5 0 0 m s ；最小过流故障时间间隔1 指瞬时性故障 情况下，同一次故障不同保护动作下f r u 感受到的最大时间间隔，一般设 】5 0 m s 。 2 3 第4 章系统的参数配置与调试 高匿昕匿宕琦讨数广丐一接避龄层铺旧瞩h ”r _ 面再 _ 一二i 高压旺错蛊动篮 再i过渡抬璋嘲厩腾o ( 固_ - 蕊 高匿自黼嘲f 而。_ 爨流敞障畦阿坷鞲j 辆匐i r