电气化铁路牵引变电所综合自动化系统改造方案

1、电气化铁路牵引变电所综合自动化系统改造方案Communication电气化铁路牵引变电所综合自动化系统改造方案(中铁电气化勘测设计研究院辛长琴工程师)通信摘要:电气化铁路中已运行多年,目前仍起着重要作用的传统变电所,如何通过改造实现自动化,做到可靠,高效,经济,实用,已成为目前亟待解决的问题.文章结合实际工程中牵引变电所的具体情况,提出了旧所改造的基本原则,主要设计方案等,以最终实现全所综合自动化.关键词:牵引变电所,综合自动化系统,改造roleatpresent.Howtoimproveitandmakeitbeautomatic,reliable,effective,economicala

2、ndpracticalhasbecomeanissueforthespecificconditionsoftractionsubstationinrealprojectsSOastorealizetheintegratedautomationofwholesubstation.Keywords:Tractionsubstation,Integratedautomationsystem,Improvement1引言牵引变电所是电气化铁路的重要供电设施,对其是随着电气化铁路高速与重载的发展,对保证供电质量的要求也越来越高.传统的牵引变电所以人工操作为主,运行年限较长,且二次设备中的继电保护和自动装

3、置,远动装置等采用电磁式或晶体管式,结构及接线复杂,可靠性不高,本身又没有故障判断的能力,保护拒动或误动时有发生.如果不进行技术改造,必然难以满足电力牵引供电变电所安全,稳定运行的需要,更谈不上适应现代管理模式的需要.随着变电所综合自动化技术的不断发展,集保护,控制,监视,测量,网络通信于一体的微机综合保护测控单元成为牵引变电所综合自动化系统的重要组成部分,它改变了传统的二次设备模式,并显示出常规的二次设备所不具备的优越性,变电所综合自动意%去调度端通信切化技术取代或更新传统的变电所二次系统已成为牵引供电系统的发展趋势.2综合自动化系统改造原则综合自动化系统的改造应充分考虑以下几点:高可靠性和

4、安全性,强抗干扰能力,系统的可扩展性和适应性要好,维护操作方便,工程投资低,施工安装工作量小.要选择"运行可靠,功能实用,技术先进,维护方便,价格合理"的设备.3综合自动化系统整体方案以侯月线翼城牵引变电所综合自动化系统改造工程为例,变电所为标准AT牵引变电所,采用传统的控制保护方式,根据变电所主接线和供电方式,系统的整体方案按如下考虑:牵引变电所综合自动化系统采用分层,分布式结构设计,由站级管理层,网络通信层,间隔设备层组成,系统结构见图1.后台监控机一HUB(以太网)通一一鞭l一一一一_.0:_.:.一?问隔层保护测控装置图1牵引变电所综合自动化系统结构图Communi

5、cation站级管理层主要由通信处理机,通信切换机,后层的核心,一方面它与间隔层保护测控单元进行通信,搜集牵引变电所中各类实时信息并传送到后台监控机和电力调度系统,另一方面接收和转发来自电力与GPS对时系统通信,使得所内的保护,数据采集,后台监控都严格与GPS保持时钟同步,从而实现系控机与流水报表打印机构成当地后台监控系统,为操作人员提供友好的人机界面,可实现数据采集与处理,运行监视,控制调节,报表管理制作,事故信息查询,全所事故及预告音响功能和当地各种画面,数据显示及打印等功能.通信层为所内的通信网络,间隔层即为各种保护测控单元,采用集保护测控通信等功能于一体的微机保护测控装置,其保护功能完

6、全独立,不依赖通信网,设备通过与一次开关设备,电流互感器(CT),电压互感器(PT)设备接口,完成对所内供电设备管理层设备管理,并通过所内通信网络实现所内集中监控,数据集中处理及远程通信功能.目前综合自动化系统通信网络主要有485总线网,现场总线网和工业以太网三种,各种网络在现场运行中各有特点,485总线在现场设备间距离远,信息量小,可靠程度相对较低的场合引用广泛,现场总线在目前变电所综合自动化领域应用广泛,其较高的传输速率,可靠的通信连接得到用户的肯定,但随着现场对故障录波,负荷监测等大数据量需求的提高,以及随着新技术在综合自动化系统中的广泛应用,以太网技术成为综合自动化系统组网的主流趋势,

7、以太网具有高可靠高速率的传输特性,其规约的标准化及开放性使得其优势日益明显,大数据量传输无任何瓶颈,因此在设计中采用以太网结构进行组网.综合自动化系统采用控制室内集中组屏安装形式,撤消所内既有的控制屏,保护屏,变送器屏和RTU屏.间隔层单元采用模块化面向对象方式设计,每个模块控制着与之对应的设备,各装置相对独立,某一装置故障不影响其他装置运行.综合自动化系统设备可按下列设置:通信(1)l号,2号主变压器保护测控屏:屏内设主变压器差动保护测控装置,后备保护测控装置,备自投装置;(2)d相,D相馈线保护测控屏:屏内设馈线及电容器保护测控装置,每一路馈线对应一套馈线保护测控装置,d相及D相电容补偿各

8、设一套电容补偿保护测控装置;(3)通信处理屏:屏内设通信处理机和通信切换机.考虑到系统的可靠性,通信处理机采用双机冗余热备方式;(4)后台监控机及打印机一套.根据本工程的实际需要和目前综合自动化系统的发展水平,全所综合自动化系统应配置以下主要功能:(1)继电保护及自动装置功能继电保护应满足选择性,速动性,灵敏性,可靠性的要求.主变压器:配置电流速断保护和二次谐波制动的比率差动保护,过电流保护,过负荷保护,非电量保护,主变压器及进线的故障自动投切等功能;馈线:配置电流速断保护,过电流保护,三段距离保护,电流增量保护,自动重合闸等功能;电容器并补装置:配置电流速断保护,差压保护,差流保护,过电流保

9、护,谐波过流保护,低电压保护,过电压保护等功能;(2)控制功能综合自动化系统具有对所内断路器,电动隔离开关,自动装置等设备控制功能,控制方式为远动控制,采用远动控制;当系统调试,维护或远动通道故障时采用所内集中控制;当设备检修时,采用设备本体当作的灵活性,对于控制对象采用单独操作控制方式.(3)信号功能对所内断路器,电动开关位置,故障信息,保护动作信号等设备运行状态进行实时采集,显示,报警,存储等处理,并转发至电力调度所.(4)测量功能对所内重要电量进行实时采集,显示,存储等处理,并将数据传送到电力调度所.(5)所内通信功能数据通过所内通信网络实现通信处理单元设备COrnmunication对

10、间隔层单元设备的数据交换.(6)远程通信功能通过通信系统提供的数据传输通道实现变电所与电力调度所系统的数据交换.(1)微机保护等各子系统采用由所内直流盘提供的直流电源.(2)对于由交流220V电源供电的后台监控系统采用不间断电源.在一些变电所中,后台监控机使用端:一是当所用变一次熔断器熔断系统停电时,后台监控机失去电源,不能工作;二是所用变交流电压波直流盘馈出回路加设逆变器,直流逆变交流后供给后台监控机使用,保证后台监控机的正常工作.传统的中央信号盘的事故和预告音响功能由后台监控机实现,综合自动化系统配置有多媒体语音报警数据库,可直观提示值班员具体详细的故障或报警导致瘫痪不能工作时,事故和预告

11、音响信号则不能发(上接第29)能满足时,可将调谐区内三个点的位置进行适当调整.(4)地线网和环形地线的安装:为了确保信号设备的使用安全,减少雷害对设备的损坏和干扰,在新建线和有条件的既有线改造过程中,应在信号机械室内设置地线网,并在室外设置贯通地线,以保证各处等电位.地线网的安装:在安装设备前,将地线网设置在室内的防静电地板下.地线网用50mm的裸铜线,每机架用不长于60cm的10mmz扁平铜线与地线网焊接.环形地线的安装:在信号楼的四周设一5Omm有裸铜无接点环形地线,环形地线与室内地线网每隔56m用裸铜线焊接连接,环形地线与贯通地线每隔2地电阻不大于1Q.(5)SPT数字电缆的施工及注意事

12、项:ZPW-2000A系统各设备间是用SPT数字电缆实现连接的.对数字电缆的埋设除常规要求外,还要注意余量的盘出,无法提示值班人员处理事故或故障,将会严重影响变电所的安全运行.对于这种情况,设计时将保护监控系统的事故和预告音响信号独立出来,不受后台监控系统控制,以保证变电所的安全运行.4综合自动化系统的优越性变电所综合自动化系统利用计算机的高速计算能力和逻辑判断能力,可方便地监视和控制变电所内各种设备的运行和操作,与传统变电所相比,其优越性主要有以下几方面:(1)提高变电所的安全,可靠运行.(2)提高变电所的运行,管理水平.(3)缩小变电所占地面积,降低造价.(4)减少值班人员的工作量.5结束语综上,传统牵引变电所综合自动化系统的技术改造,不仅是必要的,而且是可行的,这不仅提高了传统牵引变电所的技术水平和运营管理水平,也大大提高了变电所的稳定性,可靠性和快速处理事故的能力.(收稿日期2004.6)其以上的相同频率的信号.(1)生产厂家应对设备原材料的来源进行控制,确保技术指标和机械性能,符合技术文件及设计文件的要求.(2)调谐区轨道设备测量时,在调谐区29m的范围内反复测量,保证空心线圈至两端调谐单元的距±0.2