铁路电力线路远动技术分析及应用

张忠义

（中铁电气化铁路运管公司，北京100036）

电力远动技术在我国铁路上应用，已有近20年历史，近年来新建铁路均设计了电力远动系统。使用远动系统，可以使电力调度迅速直观地了解各变电所的设备运行情况，可以缩短倒闸操作时间，提高检修天窗利用率；可以实现变电所无人或少人值班。铁路电力远动系统的实施，大大提高了铁路供电的可靠性，减少了电力管理维护工作量，极大地推进了铁路供电管理的现代化进程，发展前景十分广阔，是铁路系统向着高速化、安全化和自动化发展的必然趋势。

1 电力线路自动化控制的实现方式

目前，电力线路自动化控制主要有三种实现方式：电压-时间（V-T）方式、电流控制（I-T）方式和远方控制方式。

1.1 电压-时间方式

电压-时间方式也称V-T方式，是利用配电所出线开关和线路重合器的时间配合，实现故障自动定位和隔离。线路上安装自动重合器或带有重合器控制器的开关，作为线路分段开关，一般以车站为分段点。电压-时间方式能够自动隔离故障点，缩小故障范围，并能够根据开关动作时间估计故障位置，为快速检修提供依据，投资小见效快，但其本身不具有远动和实时监控功能，故障分析和管理功能有限。

1.2 电流控制方式

电流控制方式也称I-T方式，是由重合器或断路器与线路分段器或带有自动控制器的负荷开关配合，实现线路远动功能。分段器是一种有智能化的负荷开关，分段器控制器能够记忆断路器或重合器的分合次数，并进行计数，在达到预先整定的次数后自动分闸，并闭锁于分闸状态。电流控制方式系统构成比V-T方式要简单一些，分段器动作次数少，但出线开关仍然要进行三次重合操作。如果线路上有两个以上分段器，它们之间动作电流整定配合比较复杂。

1.3 远方控制方式

远方控制方式，即远动方式，就是利用线路自动化远方终端（FTU）对分段开关进行实时监控，并将故障检测结果送至控制中心或主站，由控制中心判断故障位置(故障定位)，人工遥控或者自动隔离故障线路，恢复非故障线段供电。

如图1所示，线路分段开关处均安装FTU进行实时监控，与控制中心或主站通信完成SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition，即监视控制与数据采集)监控和故障管理功能。一般以车站分段开关为监控点。

图1 远方控制方式

在线路上F点发生永久故障后，经过“备投-重合过程”，甲所出线开关跳闸，该过程由FTU监视，并将故障检测结果送往车站。在此例中，S1、S2、S3处FTU检测到故障电流。主站根据FTU上报的故障检测结果，确定出故障点F，人工或自动下发遥控命令，将故障点两侧开关跳开，隔离故障区间，然后下发遥控命令依次将配电所出线开关、分段开关闭合，恢复非故障线段供电。

2 远动工作模式分析

铁路电力线路供电运行方式如图2所示：

图2 线路供电运行方式

甲、乙两个配电所分别供电，两所之间由若干车站开关作为线路分段开关，正常情况下，甲所作为主供电源，乙所作为备用电源；自闭作为主供电源，贯通线为备用电源。

当线路F点发生短路故障时，甲所自闭线出线开关迅速断开，线路失电；乙所在监测到线路失电后自动投切，如果故障消失，则线路恢复正常供电，如果故障没有消失，乙所迅速跳闸，背投不成功；甲所经过重合闸时间后，再次合闸，如果故障消失，则线路恢复正常供电，如果故障没有消失，甲所再次跳闸，重合不成功，线路失电退出运行。这个过程称为“备投－重合过程”。

此时，信号、通信设备由贯通线供电。这时应及时排除故障，恢复自闭线正常供电，否则如果贯通线路再发生永远故障，将导致信号、通信设备供电中断事故。有些情况下，铁路沿线没有自闭线，只有贯通线，当贯通线发生永远故障后，会立即导致供电中断。另外，铁路电力系统还经常使用“重合－备投”方式，工作过程与“备投－重合”类似。

远动系统主要功能包括：

（1）车站开关的日常运动监控。车站开关的日常运动监控，即通常所说的遥信、遥测、遥控“三遥”等远动功能。通过远方遥控，可以做到线路的分段停送电，当进行线路维护和开关检修时，可以缩小正常检修造成的停电范围，提高供电可靠性。

（2）故障管理功能。由于区间线路一般达数十km，而且多在荒郊野外，所以人工查找故障点非常困难。实现线路电力远动后，就可以迅速确定故障类型（相间短路故障还是单相接点故障）和故障位置（精度为两个分段开关的距离），立即安排技术人员进行抢修；而且可以实施远程控制隔离故障线段，恢复非故障线路供电，缩小停电范围。实现线路故障的自动处理，可以大大缩小故障停电范围，缩短了线路故障查找、维修和恢复供电的时间，提高了供电可靠行，这是实现线路自动化的主要意义所在。

3 铁路电力远动工作系统应用案例分析

在神朔电气化新增二线的施工中，曾出现过一个电调台在一个天窗内办理12张工作票，一个供电臂有5～6个作业组同时作业的情况，停送电完全由电力调度一人控制，不容出现任何差错，调度员安全压力可想而知。如果不采用远动系统，电力调度直接下令给变电所值班人员进行停送电操作，由于变电所值班人员并不掌握供电臂上作业组作业情况，变电所值班人员对命令内容是否正确根本无从判断，增加变电所操作这一环节，反会增加犯错的机率，并不能起到增加安全系数的作用。

先从电力调度的作业流程来分析：作业前一日工区申报作业计划(内容包括停电范围、作业地点)——电力调度审核工作票——作业时电力调度给变电所发令停电(或远动操作停电)——工区作业完毕消令——电力调度发令送电(或远动操作送电)。

此过程中存在三个关键环节：要进行远动操作的开关与计划中要求停电开关是否一致；电力调度下令时，作业命令中作业组要求的停电开关是否确已停电；作业完成后进行送电时，此开关所涉及的供电臂上的所有工作是否已全部完成。

将以上三个环节交由远动系统控制，将大大减少因电力调度或变电所值班员人为失误造成的误停送电。方法如下：

（1）建立一个停电作业数据库，包含工作票号、工区名称、作业地点、计划停电的开关号、开关状态、作业开始及完成时间等项目。在输入后，远动系统自动核查作业地点与停电开关是否相符。

（2）倒闸操作时，远动系统自动核查开关号是否在计划数据库内，是则执行，否则警告出错。

（3）作业命令发出前，执行校验开关状态，逐一核查开关遥信状态是否与要求的一致，全部正确则通过，否则发出警告并要求确认。

（4）作业完成消令后，调度员在对话框内填入作业完成时间，存于数据库内。

（5）开关送电时，远动系统自动查找对应的作业是否完成，是则执行送电，否则发出警告并要求确认。

4 结束语

目前，电力远动系统已应用于多条铁路线上，取得了显著的经济效益和社会效益。如果我们进一步深入考虑现场应用的实际情况，在远动系统中依次改善设备产品质量，提高现有电力系统的自动化水平，就能实现电力系统及线路的自动监视和控制。有故障时，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]钱清泉.电气化铁道远动技术[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[2]盛寿鳞，尹更生.电力系统远动原理及应用[M].北京：水利电力出版社，2004.