铁路智能牵引变电站自动化关键技术研究

王瑞鹏

摘要：在科学技术不断升级优化的背景下，我国充分重视基础设施建设中的铁路交通发展。为促进铁路交通建设发展，牵引变电站自动化技术开始被应用到智能铁路建设中。现阶段，我国铁路牵引变电站自动化发展还存在一定不足，仍然需要不断创新和改革。为此，本文从促进智能铁路建设出发，探讨铁路智能牵引变电站自动化关键技术。

关键词：铁路;智能牵引变电站;自动化;关键技术

引言

随着供电技术飞速发展，智能牵引变电站自动化技术受到人们广泛关注。针对铁路智能牵引变电站自动化，分析智能牵引变电站结构，探讨各层配置方案，介绍智能牵引变电站自动化关键技术，分析应用方案，以期促进铁路智能建设与发展。

一、智能牵引变电站自动化关键技术

1电子式互感器的可靠性

铁路智能牵引变电站自动化技术中，电子式互感器的可靠性极其重要。在过程层配置中，电子式互感器突显出了其环保、安全及输配电系统智能化的优势，保证电子式互感器功能发挥的关键在于提高可靠性。为此，电子互感器的配置环节应该坚持以下原则。（1）电能计量设备、自动装置设备和继电保护设备必须达到最低要求，从而确保基础数据准确度。（2）采用2路独立采样系统进行配置，结合合并单元实现双重化保护。（3）使用罗氏线圈电流互感器进行配置，充分保障测量精确度。（4）采取辅助措施，避免受到温度、外磁场因素干扰。电子互感器技术主要采用有源式非光学电压互感器进行电压量的采集和传输。电子互感器的配置主要分为电流互感器和电压互感器。总体来说，都采用电容分压型电子式电压互感器进行配置，配置过程中根据不同电压，有35kV、220kV和500kV几种母线线路配置方式。电子互感器工作状态应该采用双重化配置，在高压侧的CT上选择合并单元MU1和MU2完成配置。针对低电压等级，现阶段采用电子式互感器技术的优势尚未突显，而且间隔层设备电流和电压信号无需共享操作，因此数字化后的电流、电压传输则不必完全按IEC61850标准进行。同时，低电压等级可使用常规互感器进行传输[1]。

2系统的网络实时性要求

系统的网络实时性对智能牵引变电站自动化影响较大，为此，IEC61850标准针对变电站自动化系统通信传输时间提出了要求，需结合铁路智能牵引变电站自动化系统中的通信服务规定。系统的网络实时性要求主要包括通信报文的7种类别，并根据通信报文性能划分了相应级别。例如，快速报文类型，结合其跳闸及闭锁操作，将其划分为极快速和快速。明确变电站通信传输时间相关规定，能更加高效地制定铁路牵引变电站通信网络实时性能目标，设计出相应的分析评价量化标准，以此提高变电站自动化系统的实时性能。

3系统的网络选型

针对间隔层为27.5kV的设备，选取传输方式时应该结合实际情况选择电缆传输模拟信号的方式，以此满足互感器与开关信息交换的需要。数据之间的相互干扰与影响是牵引变电站自动化技术中的关键问题，为此可以采用三网分离的策略避免数据之间的相互影响，包括监控层、过程层以及模拟数据传送网络。其中监控层网络表现出数据量大、突发性强的特点，但在牵引变电站系统的实际应用中，该网络实时数据传输标准不高，因此是三网分离的重要选择之一。过程层主要采用GOOSE网络进行设计，GOOSE网络与监控层网络数据相比，具有突发性强的相同点，同时也存在较为明显的区别，如传输量、传输要求都与监控层网络相反。过程层GOOSE网络数据呈现出周期性特点，且网络数据传输要求安全、可靠、稳定且实时。因此，三网分离策略的使用能提高牵引变电站自动化系统稳定性及安全性能[2]。

4插值同步，不依赖于对时网络

牵引变电站自动化系统中，存在插值同步，不需要依赖合并器的同步状态。当间隔层设备采样数据来源不同时，存在一定差别。当数据来源于多个电子式互感器合并器的情况下，应该采用IEC60044-8的传输延时固定协议。如果采样值来自一个合并器，则采用IEC61850-0-1协议，利用插值同步的优势，达到同步多个合并器采样值的目的。当牵引变电站自动化系统采用光纤传输网络方式时，则应该以IEC60044-8协议作为点对点传输的标准，以此满足传输延时的需要。当规约较为简单时，再结合FPGA实现数据记录。总体来说，插值同步是各种方案配置的基础，这种方式在保证变电站自动化运行可靠性的基础上，不依赖于对时网络，极大程度提高了铁路智能牵引变电站自动化程度。

5智能变电站对时系统关键技术

通过变电站时钟同步，可为故障分析、监视控制及运行提供准确的时间依据。在智能变电站中，精确时钟同步是电子式电流/电压互感器、智能断路器、合并单元、继电保护、测控单元等智能设备正确工作的关键。智能变电站采用分布式采集，合并单元输出的数字采样信号中必须包含有时间信息。各合并单元输出的电压、电流信号必须严格同步，否则将直接影响保护动作的準确性，甚至失去同步时要推出相应保护，从整体来看，可以说时钟同步是全智能变电站系统中的关键环节。

结束语

由此看来，铁路智能牵引变电站自动化设计具有重要意义，要想促进铁路建设，就应该将智能变电站引入到电气化铁路发展中去。深入了解智能变电站结构原理，以构建适合铁路智能牵引变电站的构架为目的，科学利用智能牵引变电站自动化关键技术，合理配置方案，促进铁路智能牵引变电站自动化发展。

参考文献：

[1]王淼，熊列彬，陆艮峰.牵引供电系统继电保护整定计算软件研究[J].电气化铁道，2009（04）：12～14.

[2]周扬.铁路智能牵引变电站自动化关键技术研究[J].设备管理与维修，2021（Z1）：145-146.

[3]赵英彬.高速铁路智能牵引变电站自动化关键技术研究[J].通讯世界，2018（03）：251-252.

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