自动化系统在宁西铁路增建二线工程中的应用

常永军

（武汉铁路局信阳工程建设指挥部）

摘要：宁西（西安-南京）增建二线铁路工程是经国家发改委批准，在原单线铁路的基础上，全线改为双线电气化铁路，主要工程量是增建一条复线，同时进行全线电气化改造。

本文将主要从电力自动化系统在宁西增建二线工程铁路变配电所改造中的应用展开论述。

1.1简述

宁西铁路武汉局管段有变配电所5个，分别是小林、信阳北、罗山、潢川、商城、，调度中心设于信阳。5个变配电所采用南京恒星公司生产的变电站综合自动化系统，各站点之间用南京恒星的调度自动化系统连接，使得调度值班员在调度中心就可以监测和控制铁路全线供电系统的运行状况（主要是上述5个变配电所的运行情况）。图1是宁西线调度自动化系统结构示意图。图中虚线部分表示系统为今后各站点的远端采集设备（RTU）保留了系统接口。

图1宁西线调度自动化系统结构图

本工程电力监控终端（RTU）是安装在车站通信信号、信号中继站及隧道供电的箱式变电站内的一种远动装置，它负责采集所在区域电力运行的状态和测量数据，并向调度中心传送信息；执行调度中心发往该电力监控终端的控制和调度命令。局管内全线设计18台RTU，其中正线14台，小厉联络线（小林-历山）2台。

本次改造将增加一条自闭线，新增高压设备将全部纳入自动化系统改造工程。

此次宁西铁路改造电力工程将解决既有设备的改造以及改造后需要达到的自动控制的效果，关于这方面的要求将在后续论述中阐述。

1.2综合自动化简述

变电站综合自动化系统源于在变电站中普遍使用基于计算机技术的智能设备（intelligentelectronicdevice，缩写为IED），包括微机保护装置，它不仅将现场的数据数字化并分析出很多难以直接测量的数据（如谐波分量、序电流、序电压），而且具有计算机数据通信接口，可以实现数据在站内各个终端的传输，利用计算机的存储能力完成统计记录功能，取代原值班员抄表等工作，它的建立改变了原有变电站运行管理的模式。

图2变电所综合自动化系统结构示意图

1.3宁西铁路综合自动化需具备功能

宁西线变电站综合自动化系统需具备监控、保护、自动装置和录波和报警等四个方面的功能：

1.3.1监控功能包括常说的“四遥”功能，即遥控、遥测、遥调、遥信，这是变电站综合自动化的一个最基本的功能，它通过微机完成变电站的所有管理工作和人工操作，包括对断路器的跳合闸控制等，其中遥测是指完成对模拟量采集测量的工作，通常应对站所的电流、电压、有功、无功、功率因数进行测量统计，系统还应具备对开关变位，各种保护的动作及动作次数，主变风扇的转、停、气体压力降低等信号实时上传，对各种开关设备进行分、合操作，对变压器有载调压装置实时调整，对电网电压的合格率统计，功率因数自动补偿等功能。

1.3.2保护功能这是变电站综合自动化最为主要的功能之一。系统应完成主变的差动、速断、过流、过负荷、轻重瓦斯等保护，对线路实现速断、过流、电流方向等保护，及保护动作后的重合闸等功能；对电容实现速断、过流、过压、欠压保护，实时检测功率因数，微机保护系统应能完成对各种保护装置的定值和时间的在线修改。

1.3.3自动装置和录波功能在常规保护的变电站，录波功能的实现是依靠专门的录波设备来完成的，作为微机保护装置的一个特点，录波功能被分散于各个保护装置中，作为保护装置的一个辅助功能出现，保护装置在完成保护的同时对电力系统事故进行录波并显示录波曲线。

1.3.4报警功能对各个保护装置的保护动作情况能在计算机上实现报警功能，提醒值班人员注意，并处理事故；在各保护装置自检异常时，可以通过计算机报警，提示维护人员检修设备。

2概述

宁西铁路信号电源系统由35KV变电所（潢川）、10KV配电所（其余）以及各个车站的信号电源供电装置组成，铁路信号电源供电调度系统应完成对各个站点运行状况的监控。具体来说，就是采集各个变、配电所每条线路的电压、电流、有功、无功、电能以及断路器、开关状态和保护信号，并将这些信息通过信息传输通道远传至调度系统一个完整的调度自动化系统由三部分组成：1.远方采集终端。2.信息传输通道。它是前端采集装置和调度端的信息桥梁，3.调度后台系统。这是调度人员操作的平台，它是调度系统水平高低的一个重要标准。

3远方采集终端

3.1主要作用

远方采集终端主要完成采集点（变电站、配电所和用户端）信息的采集和控制。通常采集的信息包括电压、电流、功率、频率、断路器（空气开关）的位置、保护动作信号等等，所控制的对象主要是断路器和可电控的空气开关。

3.2主要类型

远方采集终端主要有以下三种类型：

站内综合自动化系统。通常用于变电站、配电所。对于已采用变、配电所，通过加装接口设备即可实现信息的远方传输。

RTU（RemoteTranslationUnit）。对于没有安装使用站内综合自动化系统的变、配电所，可安装RTU对各线路和主变进行监测、控制，以实现前述的四遥功能。

信号电源监控装置。信号电源监控装置是安装在车站的信号低压电源监控装置，

3.3FTU主要功能

监测采集2路交流电源（自闭、贯通）的三相电流、电压以及两个单相电压、电流，

监测4路低压开关状态量；4路高压开关状态量。测量开关状态及对开关变位进行记录，精确到4mS，事故记录中包含事故报警的精确时间。

3.4RTU选型

本次宁西铁路扩建工程在RTU招标采购中，将在铁路使用的业绩以及用户证明作为资格条件之一，严格各项技术要求，认真进行评审。确保选出使用可靠、稳定并具有良好售后服务的企业产品。

4结论与展望

4.1科学论证

宁西铁路设计之初，建设指挥部就提前组织设计院、设备运营管理单位、铁路局上级主管单位召开设计联络会，针对既有设备状况，讨论设计方案。、

4.2完善功能

目前，铁路10KV自动闭塞信号供电线（自闭线）和10KV电力贯通线（贯通线）的相邻所间的供电方式；一般采用接力式供电方式，采用甲所供电到乙所，乙所供电到丙所，依次类推，在实际运行中，当主供所失电时，由主供所跳开断路器，备供所闭合断路器，恢复对供电线路的供电，当自闭线（或贯通线）发生故障时，主供所跳开断路器，对于瞬时性故障（在高压电力线路上，发生的故障大部份是瞬时性故障），则由主供所自动重合闸装置或备供所的自动投入装置完成对线路的恢复供电。

通常情况下，自闭线（或贯通线）的馈线保护及自动装置所采用的技术条件是：速断保护、过流保护及失压保护（也称无压释放），一次自动重合闸和自动投入装置。由速断保护和过流保护完成对馈出线的保护工作，由失压保护（无压释放），一次自动重合闸，自动投入装置完成对馈出线供电的恢复功能。微机保护在短路、金属性接地、断相等故障判断方面发挥了非常好的功能优势。

但是，在实际使用中，对于单相非金属接地，微机保护在判断故障方面存在一定的盲区，往往由于参数整定不好设定，在实际生产中有很大的误判，因此我们要求RTU生产厂商、微机保护自动化厂商共同研究，在程序开发中加以研究，由供电段提供线路实际使用用的日平均、月平均终端、始端电流、电压值以及功率等参数，由厂家设定合理的参数以及开关动作的时间整定。确保最大限度的判断单相接地区间的准确率。

通过以上详细的工作计划，我相信宁西线将会建成一条标准线，一条科技含量较高的综合自动化电力系统。

参考文献：

[1]铁路既有线及增建二线平面计算方法的研究及软件研制[D].陈鹏.西南交通大学2005