1、对铁路牵引变电所自动化改造的理性思考摘 要本文以电气化铁路牵引变电所综合自动化系统应用和研究的现状为基础，着重分析了变电所自动化系统改造的必要性，以实际为出发点对牵引变电所综合自动化系统通信系统优化进行了探讨。 关键词电气化 铁路 变电所 自动化 操作 中图分类号：Y963 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0328-01 一、前言 随着中国电气化铁道的迅速发展，大量的新型技术在电气化铁道牵引供电系统中得到广泛应用，铁路的快速发展对供电可靠性提出了更高要求，完善的综合自动化系统是可靠供电的重要保证。 二、电气化铁路牵引变电所综合自动化系统应用和研究的现状 近年，国内
2、许多干线铁路均采用了综合自动化技术，而牵引变电所综合自动化技术本身对于铁道电气化专业的同行来讲，也属于新课题，牵引变电所综合自动化系统的选择原则和方法的确定就显得十分必要。特别是在高速铁路方面的运行经验，是十分有意义的。由于综合自动化系统采用了比较先进的技术，对铁路用户来讲，选择合适的综合自动化系统显然非常重要。本文结合铁路电化铁道牵引供电系统扩能改造工程，对牵引供电综合自动化系统的功能需求进行分析，对铁路牵引变电所综合自动化系统监控功能需求分析，包括各种遥测，遥控及电气状态监测功能需求分析。微机保护功能需求分析：根据铁路牵引变电所主设备情况，对牵引变压器监控、保护、馈线监控保护，电容器组监控
3、保护的保护功能及监控功能提出需求及设计原则。对牵引变电所综合自动化系统的结构形式进行需求分析；对牵引变电所综合自动化系统的现场总线形式进行需求分析；对牵引供电综合自动化系统的调度控制系统进行功能及站级通信网络进行功能需求分析；对牵引变电所进行继电保护整定计算的研究和思考。电气化铁路具有高速、重载、对环境无污染等特点，使得铁道电气化已成为铁路发展的必然趋势，目前我国电气化铁路通车里程已在铁路总干线中呈发展趋势。在铁路牵引供电综合自动化方面应用较多的产品是由西南交大许继公司开发的 TA21 牵引变电所综合自动化系统。 三、变电所自动化系统改造的必要性 1、传统变电所的弊端 目前企业中仍旧存在大量使
4、用老式设备的传统变电所，这些变电所内的设备无论一次还是二次设备，普遍采用的还是电磁型机构，继电器采样精度差，功能匮乏，动作可靠性、灵敏性都相对较低。这些因素直接或者间接地导致整个变电所运行可靠性下降，企业生产能力增强，必然增加负荷用电量，传统变电所的工作模式，早已不能适应生产运行的需求。问题归纳如下： 第一，变电所一次、二次设备为传统机械式、电磁式机构，功能简单，可靠性、灵敏性差，不具备微机运算功能。 第二，传统变电所由于设备功能局限，无法对设备运行的遥测、遥信、遥控等信息实时采集，更谈不上通过微机运算处理，对系统运行做出实时、准确的自动调节，只能依靠人工巡检、抄表、分析做出决定，工作效率低下
5、。 第三，企业为了适应市场需求，必须不断地发展壮大自己，这必然导致企业电力系统不断扩大，电网结构也更加复杂，面对如此庞大、复杂的用电系统，传统变电所的运行控制模式根本无法满足要求，结果必然导致系统故障频发，对企业生产造成严重的安全威胁。 第四，传统设备材料技术工艺差，多数已经超年限使用，老化严重，各部件易受到周围环境的影响，出现误差，造成设备精度下降，从而增加故障几率和人员工作量。 2、变电站实现自动化系统的优点 第一，设备具备微机运算、处理功能，能够对采集的遥测、遥信、遥控等参数按照系统运行要求自动进行运算、处理、存储、传输等工作，从本质上改变传统变电所设备简单、原始的工作模式。 第二，由于
6、采用先进的计算机控制系统，关键部件采用技术先进的大型集成电路模块，设备采集精度、运算速度、可靠性、灵敏性等都非常高，提高了设备运行的可靠性。 第三，采用微机控制系统后，通过编程，可以实现各种复杂的控制、保护功能，这有利于运行人员采用灵活多样的方式来解决各种实际问题。而这种功能对于传统变电所来说是难以实现的。 第四，实现无人值守变电所。 3、变电所自动化系统的发展前景 目前变电所自动化系统发展并非完全实现“数字化” ，同时按照IEC61850 的设计构想，变电所自动化结构应严格按照中央控制层、网络层、间隔层来划分，技术还不够成熟，间隔层设备还不能达到 IEC61850标准的要求，普遍存在一侧设备
7、不具备间隔层控制功能的现象。 四、牵引变电所综合自动化系统通信系统优化 1、牵引变电所综合自动化系统的通信要求 快速的实时响应能力。很高的可靠性。很强的抗干扰能力。双向通信能力。牵引变电所系统需要具备双向通信功能，来完成数据的上传和控制命令的下达。使用维护的易操作性和可扩展性。 2、优化牵引变电所综合自动化通信系统的有线信道 （一） 、将所有电缆、网线等传输媒质更换为光纤，以达到以下传输效果： 容许频带很宽，传输容量很大，传输速度快。光纤是至今为止传输速度最快的传输介质，能轻松达到 1000Mbit/s。损耗小，中继距离长，适合长距离传输。体积小、重量轻、可绕性强。输入与输出间电气隔离好，抗电
8、磁干扰性能好。泄漏小，保密性能好，无串音干扰。 （二） 、光纤单网改为自愈双环结构 正常情况下，简单的光纤单环路方式可靠性很高。数据传输需要接在环上的每一个节点，如果某处发生故障，容易引起通信中断，使得整个光纤环流被破坏。采用自愈双环结构，则可将环形网络完善，虽然以牺牲冗余度为代价，但这种结构具有高速率、可靠性高、抗干扰能力强、通信具有自愈能力。为了保证光纤通信的可靠性，可采用双环通信网，互为备用。 3、为牵引变电所通信系统建立无线通信应急通道 光纤通道需要庞大的建设费用、维护困难以及不便于复用和复接，全面推广代价非常大，尤其是一些偏远地区的通信站点，专用光纤通信网受到很大的限制。因此，需要建
9、立无线通信应急通道。一但出现通信光缆故障时，启用无线网络通道，确保数据不因外界干扰而导致数据传输中断，影响调度控制中心监控。 （一） 、应用 GPRS 网络建立应急通道 GPRS 是在 GSM 基础上发展起来的一种网络业务，采用分组交换技术，提高了资源的有效利用率，实现了高速率数据传输。GPRS 具有全双工运作，间隙收发，永远在线，只有在收发数据时才占用系统资源，以数据传输量计费等特点。GPRS 网络的核心层采用 IP 技术，可以实现与 IP 网等网的互联互通，底层可采用多种传输技术，这使得它较易实现点到点的、广域的无线 IP 连接。除此之外，GPRS 还具有以下优势：信号覆盖范围广。数据传送
10、效率高。通信质量可靠，误码率低。扩展性好。设备维护上更容易实现。支持多种协议：如 X.25 协议、IP 协议。系统抗干扰能力强。 当然，应用 GPRS 作为应急通道也有其缺点，比如需要采取加密措施。GPRS 网络系统是在互联网中进行数据传输的，某种程度上已经暴露给无数的网络用户，而牵引变电所与调度控制中心的通信数据必须加密，保证数据传输过程中安全可靠。 （二） 、应用 LTE 网络建立应急通道 随着无线通信技术的发展，各种更先进的网络不断出现。LTE 网络，它是 3G 的演进，改进并增强了 3G 的空中接入技术，采用 OFDM 和 MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在 20MHz 频谱带宽
11、下能够提供下行100Mbit/s 与上行 50Mbit/s 的峰值速率，有着更高的用户数据速率、系统容量，减少了等待时间、降低了系统延迟和运营成本。全 IP 承载，更易维护；能够为 350Km/h 高速移动用户提供100kbps 的接入服务；可以灵活配置 1.25MHz 到 20MHz 多种带宽。FDD-LTE 已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种 4G 标准。 五、结束语 综上所述，通信系统的实时性、准确性、可靠性至关重要。因此，在现有的牵引变电所综合自动化系统通信系统上，我们应从整体上提高了变电所的安全供电可靠性，提高供电质量，为企业的不断发展壮大提供强有力的动力保障。 参考文献 1 钟章队等.铁路数字移动通信系统（GSM-R） ，2014. 2 龚静.配电网综合自动化技术M，2013.
