本文選自北大核心級(jí)期刊《水電能源科學(xué)》，《水電能源科學(xué)》創(chuàng)刊于1983年，由教育部主管，中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)、華中科技大學(xué)、國(guó)測(cè)水電技術(shù) 研究院主辦，面向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行，目前為全國(guó)中文核心期刊（2008版，水利水電類(lèi)核心期刊排名第6）及中國(guó)科技核心期刊，也為華中科技大學(xué)D類(lèi)期刊之 一。

　　摘要：介紹了遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)在鐵路電力貫通線路中的作用，電力貫通線遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的主要功能，分析了其系統(tǒng)構(gòu)成，針對(duì)貫通線頻發(fā)性故障，從電力遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的角度，對(duì)貫通線的短路故障，小電流接地故障的定位、隔離及實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：鐵路,電力貫通線,遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù),應(yīng)用

　　1引言

　　鐵路10kV電力貫通線路作為鐵路各站及沿線電氣集中設(shè)備的主供電源，其沿鐵路線狹長(zhǎng)分布，供電距離長(zhǎng)，在惡劣環(huán)境下事故多發(fā)，尤其在山區(qū)、叢林等地一旦線路發(fā)生故障，由于交通不便，故障點(diǎn)查找和維修都十分困難，如線路上瓷瓶、懸垂的絕緣損壞，避雷器被擊穿等故障，由于其隱蔽性，故障查找費(fèi)時(shí)費(fèi)力，從而造成恢復(fù)供電時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響供電可靠性。現(xiàn)階段，要改變這種狀況除了要著力提高設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量外，電力遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的引入也成為逐漸成為一種主要手段。對(duì)于鐵路電力貫通線，主要是提高其線路的自動(dòng)化水平，線路自動(dòng)化技術(shù)的引入，在正常情況時(shí)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)及線路的自動(dòng)監(jiān)視和控制；故障時(shí)，能夠自動(dòng)檢測(cè)故障和自動(dòng)確定故障位置，通過(guò)線路分段實(shí)現(xiàn)故障線段自動(dòng)隔離，非故障線段快速恢復(fù)供電，縮小停電范圍，減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，以滿足列車(chē)安全、可靠、高效運(yùn)行的需要。

　　2系統(tǒng)功能

　　貫通線遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)又稱(chēng)饋線自動(dòng)化是對(duì)配電線路上的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制的集成系統(tǒng)，是鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分之一。近年來(lái)，隨著鐵路行車(chē)速度不斷的提高，對(duì)供電可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。鐵路配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化是提高供電可靠性最直接、最有效的技術(shù)手段。其主要功能有：

　　1.饋線運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控（SCADA），即遙信、遙測(cè)、遙控功能，分段開(kāi)關(guān)的監(jiān)控。

　　2.饋線故障定位、隔離及自動(dòng)恢復(fù)供電。即線路故障區(qū)段（包括相間短路及小電流接地故障）的定位與隔離及無(wú)故障區(qū)段供電的自動(dòng)恢復(fù)。

　　(1)遙控基本功能：遙控操作有多種方式，無(wú)論何種方式，對(duì)同一個(gè)RTU（RemoteTerminalUnit，遠(yuǎn)方終端單元）而言，在同一時(shí)間只允許一臺(tái)管理機(jī)對(duì)其具有控制權(quán)，而另一臺(tái)管理機(jī)的控制權(quán)自動(dòng)取消，兩臺(tái)管理機(jī)能很方便地進(jìn)行控制權(quán)的轉(zhuǎn)換，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)控制權(quán)互鎖，只有具有控制權(quán)的管理機(jī)才能完成遙控操作。

　　（2）遙信監(jiān)視功能：接收來(lái)自各RTU、FTU(FeederTerminalUnit，饋線終端單元——遠(yuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)控制器)的各種遙信信號(hào)在控制中心進(jìn)行顯示、記錄，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各被控站進(jìn)行狀態(tài)的集中監(jiān)視。主要有正常、異常運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，警報(bào)提示（包括畫(huà)而顯示、文本信息和音響報(bào)警等)。事件記錄，操作記錄及故障記錄畫(huà)而。

　　（3）遙測(cè)功能：遙測(cè)電流、電壓、功率及電度等參數(shù)，在被控站主接線上，實(shí)時(shí)顯示這些參數(shù)。當(dāng)遙測(cè)量出現(xiàn)越限時(shí)，變色給予提示，設(shè)置專(zhuān)用圖表畫(huà)而顯示遙測(cè)參數(shù)。

　　3系統(tǒng)構(gòu)成

　　電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)一般由主站、通信通道、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控終端裝置三部分組成。采用SCADA、調(diào)度自動(dòng)化一體化，把線路自動(dòng)化作為一體化調(diào)度的一個(gè)高級(jí)應(yīng)用功能來(lái)處理。其中饋線自動(dòng)化系統(tǒng)可分為一次設(shè)備、控制箱、分散多點(diǎn)通信、控制主站四部分。

　　1.一次設(shè)備：采用的開(kāi)關(guān)設(shè)備有自動(dòng)重合器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)及分段器，電壓、電流互感器等。

　　重合器是用于配電網(wǎng)自動(dòng)化就地保護(hù)為主的智能化的開(kāi)關(guān)設(shè)備，它本身具備有控制及保護(hù)功能，能夠檢測(cè)故障電流并按預(yù)先整定的重合閘操作次數(shù)自動(dòng)完成分合操作。

　　分段器是一種智能化負(fù)荷開(kāi)關(guān)，通常與重合器或斷路器配合使用，是用來(lái)隔離線路區(qū)段的自動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)備。

　　2.控制箱：控制箱起到聯(lián)結(jié)開(kāi)關(guān)與SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的橋梁作用。控制箱內(nèi)主要部件有：開(kāi)關(guān)操動(dòng)控制電路和

　　不間斷供電電源。

　　3.通信終端（FTU、RTU等）是饋線自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵單元。

　　4.控制主站：系統(tǒng)的控制中心，負(fù)責(zé)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集等，全面掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

　　4遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

　　電力貫通錢(qián)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的引入，對(duì)于線路故障定位，縮短停電范圍，自動(dòng)隔離故障區(qū)段等起到重要作用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　4.1短路故障

　　短路故障隔離及恢復(fù)供電的方式：當(dāng)?shù)乜刂品绞剑河芍睾掀鳌⒆詣?dòng)分段器完成，不依賴通信通道。遠(yuǎn)方遙控方式：由控制主站遙控完成，需要通信通道。

　　當(dāng)?shù)乜刂品绞剑�電�?時(shí)間法）：不需通信通道，投資較小，易于實(shí)現(xiàn)，但多次重合，對(duì)用電設(shè)備沖擊較大。分段器S11在線路失壓時(shí)跳閘，檢測(cè)到一側(cè)有壓后延遲一段時(shí)間合閘，合閘后如在預(yù)定時(shí)間內(nèi)失壓，則立即跳閘并自鎖，如圖1所示。

　　圖1開(kāi)關(guān)控制方式

　　圖2為當(dāng)?shù)乜刂品绞骄�路模型，若F點(diǎn)永久故障：CB1跳，S1、S2、S3、S4失壓跳閘；CB1合，S1合到故障上，CB1跳開(kāi)，S1失壓跳開(kāi)后自鎖；CB1再合，恢復(fù)配電所甲與S1之間線路供電。

　　預(yù)定延時(shí)后，CB2合，S4、S3依次成功合閘，S2合到故障上，CB2跳開(kāi)，S2、S3、S4失壓跳閘，S2自鎖；CB2合，S3、S4依次合閘，恢復(fù)S2與配電所乙之間線路的供電。

　　電壓-時(shí)間法有以下特點(diǎn)：

　　（1）能夠自動(dòng)隔離故障點(diǎn)，縮小故障范圍，并能夠根據(jù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間估計(jì)故障位置，為快速檢修提供依據(jù)；

　　（2）無(wú)需通信通道，即可實(shí)現(xiàn)線路自動(dòng)化的主要功能，投資小見(jiàn)效快；

　　（3）重合器重合時(shí)間整定相對(duì)困難，特別是線路較長(zhǎng)時(shí)，故障隔離過(guò)程復(fù)雜，難做到精確配合，可能會(huì)給故障定位帶來(lái)誤差；

　　（4）故障隔離、定位過(guò)程需要多次重合，對(duì)變配電所設(shè)備、線路沖擊，容易造成設(shè)備損害；

　　（5）本身不具有遠(yuǎn)動(dòng)和實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，故障分析和管理功能有限。

　　圖2當(dāng)?shù)乜刂品绞?/p>

　　遠(yuǎn)方遙控方式：遙控負(fù)荷開(kāi)關(guān)隔離故障，恢復(fù)非故障區(qū)段供電減少開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)，對(duì)系統(tǒng)沖擊小可以實(shí)現(xiàn)分段開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程監(jiān)控需通信通道，投資較大。

　　若F點(diǎn)永久故障：CB1跳開(kāi)后，F(xiàn)TU、RTU將故障檢測(cè)結(jié)果送到控制主站。CB1、S1處開(kāi)關(guān)檢測(cè)出故障電流，而其他開(kāi)關(guān)無(wú)故障電流流過(guò)，確定故障點(diǎn)在S1、S2之間。控制主站遙控跳開(kāi)S1、S2，合上CB1、CB2，隔離故障區(qū)段，恢復(fù)無(wú)故障區(qū)段供電。其等效模型如圖3所示。

　　圖3遠(yuǎn)方遙控方式

　　4.2小電流接地故障

　　主站比較FTU送上來(lái)的暫態(tài)零序電流的幅值與相位，確定貫通路小電流（單相）接地故障點(diǎn)所在的區(qū)段。

　　暫態(tài)零序電流幅值遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)值時(shí)確定故障，因此檢測(cè)靈敏度一般較高。檢測(cè)故障引起的暫態(tài)電壓是否超過(guò)門(mén)檻值來(lái)啟動(dòng)單相接地故障檢測(cè)。使用零序電流互感器的輸出或三相電流互感器輸出相加，剔除不平衡電流的影響后，獲取零序電流。單相接地情況下零序電流示意圖見(jiàn)圖4。貫通線單相接地故障模型及零序等效網(wǎng)絡(luò)模型見(jiàn)圖5、圖6。

　　圖4單相接地零序電流

　　圖5貫通線單相接地故障

　　圖6接地故障零序等效網(wǎng)絡(luò)

　　發(fā)生小電流接地故障時(shí)，線路零序（電容）電流特征：零序電流從故障點(diǎn)兩側(cè)流向故障點(diǎn)故障點(diǎn)兩側(cè)零序電流初始極性相反。故障點(diǎn)在線路末端時(shí)，故障點(diǎn)前的FTU測(cè)量到的零序電流幅值最大。

　　故障區(qū)段識(shí)別判據(jù)：主站比較FTU上報(bào)的零序電流初始極性測(cè)量結(jié)果。如果發(fā)現(xiàn)相連的兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)到的零序電流初始極性相反，則認(rèn)為故障點(diǎn)在該區(qū)端上。如果所有FTU送上來(lái)的零序電流初始極性相同，則找出測(cè)量到最大零序電流有效值的FTU，故障點(diǎn)在該FTU的前方。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　根據(jù)目前鐵路面向自動(dòng)化、信息化發(fā)展的趨勢(shì)，10kV貫通線遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用勢(shì)在必行。鐵路電力貫通線路線路遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施，大大地提高了鐵路供電的可靠性，減少了電力管理維護(hù)工作量，極大地推進(jìn)了鐵路供電管理的現(xiàn)代化進(jìn)程，發(fā)展前景十分廣闊，是鐵路系統(tǒng)向著高速化、安全化和自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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