浅谈铁路电力贯通线路的远动系统

浅谈铁路电力贯通线路的远动系统
汪
【摘要】论述了铁路电力贯通线路远动系统在铁路运输中的作用，介绍了该系统的设计及构成，阐述了电力线路远动系统的实现方式。

【关键词】铁路电力线路远动FTU
（中铁第四勘察设计院集团有限公司电化处武汉４３００６３）
1引言
铁路电力贯通线路沿铁路狭长分布，供电距离长，环境恶劣，事故多发，特别是遇到山区、丛林及河网地带，交通十分不便。

一旦线路发生故障，故障点查找和维修都十分困难，劳动强度大，恢复供电时间长，严重影响供电可靠性。

改变这种状况的主要途径就是在改善依次设备产品质量的基础上，提高现有电力系统的自动化水平，特别是采用电力远动技术和自闭/贯通线路自动化技术，正常情况下，实现电力系统及线路的自动监视和控制；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。

2铁路电力贯通线路远动系统的设计
铁路电力贯通线路的远动，就是将较长的电力供电线路用开关进行分段（一般以车站为单位），然后每台分段开关安装开关监控器（FTU,Feeder Ter-minal Unit），由FTU对开关设备进行自动化监控，与调度主站配合完成线路故障检测、故障定位、故障线段自动隔离以及非故障线段的快速恢复供电等功能。

2.1主要功能
以车站开关监控为基础的铁路电力贯通线路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
故障管理功能主要指线路故障监测、故障自动定位、快速隔离故障点和恢复非故障区段的供电，以及输出故障处理报告、故障分析报告等。

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。

2.2电力贯通线路的远动工作模式
铁路电力贯通线路供电运行方式如图1
所示。

勘测与设计
道甲、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。

由于区间线路一般达几十公里，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。

3铁路电力贯通线路远动实现方式
目前，电力贯通线路自动化控制主要有两种实现方式：当地控制方式和远方控制方式，其中当地控制方式又分为电压-时间（V-T ）方式和电流控制（I-T ）方式。

3.1当地控制方式(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。

如图2所示，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。

重合器检测线路两侧的电压，
以确定线路是否带点。

图1
线路供电运行方式
图2V —T 方式
在线路上F 点发生永远故障后，经过“备投－重合过程”，甲所出线开关迅速断开，分段开关S1
S2
段恢复供电，然后是S2经过一段时间的延时后合闸，S2
S2依次成功重合，故障
点左侧线段恢复正常供电。

乙所在备投失败后经过一定时间延时，重复类似过程从另一个方向将故障点隔离。

这样仅故障线段失电，其他线段可以继续正常工作，缩小了故障停电范围。

电压-时间法有以下特点：
①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；
②无需通信通道，即可实现线路自动化的主要功能，投资小见效快；
③重合器重合时间整定苦难，特别是线路较长时，故障隔离过程更复杂，很难做到精确配合，可能会给故障定位带来误差；
④故障隔离、定位过程需要多次重合，对变配电所设备、线路冲击，容易造成设备损害；
⑤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。

(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（图3）。

在线路上F 点发生故障后，甲所出线开关迅速跳闸，分段开关S1感受到故障电流并计过电流一次，由于未达到整定次数(如2次)，因此不动作而保持在合闸状态。

出线开关经重合闸时间闭合，如果是暂时性故障，则线路恢复正常供电，S1过电流计数值延时自动清除；如果是永久性故障，则出线开关再次跳闸，此时，S1过流脉冲计数值达到两次，因此分段器S1在出线开关再次跳闸后的无电流时期分闸并闭锁。

甲所出线开关二次重合，S1保持分闸状态，从而隔离了故障区段，恢复了健全区段的正常供电。

乙所在备投失败后经过一定时间延时，重复类似过程从另一个方向将故障点隔离。

这样仅仅故障线段失电，其他线段还可以继续正常工作，缩小了故障停电范围。

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。

3.2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
图3I —T 方式
浅谈铁路电力贯通线路的远动系统汪
翀
勘测与设计道
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4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。

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。

远动法有以下特点：
①能够迅速查找故障点并进行定位，自动隔离故障点，迅速恢复供电，故障管理功能强大。

该过程与线路长短无关，整个过程一般只需几分钟时间，极大的提高了供电可靠性，缩短了故障位置查找和修复时间，提高了管理水平。

②能够进行实时监控，具有日常SCADA功能.
③能够处理的故障类型多，功能强。

由于FTU 与主站配合自动化功能要强得多，FTU负责故障检测，主站负责计算和判断，不仅能处理相间断路故障，还能处理高阻故障、断相故障等；故障时的变位信息和测量值可以全过程记录，为故障分析和管理功能提供了极大的方便。

④可以监视开关工作状态，进一步增加设备管理功能，为设备的周期性检修向状态检修过程提供了依据。

⑤线路开关要具备电动执行机构，满足遥控条件。

⑥需要通信信道支持。

4结束语
铁路电力贯通线路线路远动系统的实施，大大地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。

目前，该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。

收稿日期：
2009-6-15图4远方控制方式。