高速铁路综合自动化系统
京沪高铁综合自动化系统
铁路客运专线牵引供电综合自动化系统1第一章综合自动化系统组成1、综合自动化系统定义变电站综合自动化是广泛采用微机保护和微机远动技术，对变电站的模拟量、脉冲量、开关状态量及一些非电量信号分别进行采集，经过功能的重新组合，并按照预定的程序和要求对变电站实现自动化监视、测量、协调和控制的集合体和全过程。
客运专线综合自动化系统与一般电气化铁道综合自动化系统没有本质的区别，需要重点说明的是客运专线综合自动化系统更能体现以供电臂为单元的设计理念。
2、综合自动化系统组成综合自动化系统采用分层分布式结构，整个系统分为三层，包括：站控层、网络通信层和间隔层。
21典型变电所组网方式2.1间隔单元层间隔层实现对现场一次设备进行保护、测量、控制和部分一次设备在线检测任务，是整个系统与一次设备的接口。
间隔层设备主要包括：2.2网络通讯层网络通讯层完成站内各间隔单元、当地后台、远方调度、其它智能设备的通讯功能。
主要包括通讯管理单元、通讯切换设备、网络设备等。
通讯设备网络设备12.3站控层站控层的监控后台是系统与运行人员的接口，作为调度处理的后备措施，实现现场设备的遥控、遥测、遥信、遥调等任务，实现数据的存储及画面、报表的处理。
2第二章保护配置及原理1、AT供电系统主要特点1.1接触网结构复杂AT供电系统接触网结构比较复杂，连PW保护线在内共有四条并行导线，以侯月线一个供电臂为例，下图所示：沿线每隔一定距离并联一自耦变压器（AT变），从而构成多网孔复杂网络，短路故障几率相对增多，系统短路故障类型也相应增多。
常见的故障类型如T-R，F-R，F-PW，T-F。
继电保护装置要能适应上述各类故障类型。
31.2阻抗呈现非线性AT供电系统牵引网短路时的总阻抗呈现非线性拱形（马鞍形）。
它由长回路（T-F）阻抗与短路点所在AT段内短回路并联阻抗组成。
如下图所示：由于阻抗非线性的存在，给保护配合及故障测距带来很大的影响。
1.3AT变励磁涌流由于AT变压器的存在，空载合闸时励磁涌流可能造成牵引变电所变压器差动保护动作。
高速铁路列车控制系统的自动化优化
高速铁路列车控制系统的自动化优化随着科技的进步和人们对交通效率的要求提高，高速铁路列车控制系统的自动化优化也显得尤为重要。
本文将从列车控制系统的现状出发，探讨自动化优化的必要性，并介绍可行的解决方案。
一、列车控制系统的现状目前，高速铁路列车控制系统的基本框架已经建立，但仍存在一些问题。
首先，人工操作容易产生误差，降低了列车运行的安全性。
其次，由于列车控制系统与其他信号系统并不完全兼容，信息传递的效率受到限制。
再次，列车控制系统的运行效率较低，需要大量人力物力投入。
二、自动化优化的必要性1. 提高列车运行的安全性：人工操控存在不可避免的人为失误，而自动化控制系统可以通过精确的计算和预测，减少意外事件的发生，提高列车运行的安全性。
2. 提升列车的运行效率：自动化控制系统能够实现列车的智能调度和准时抵达，避免了不必要的停顿和延误，提高了运行效率。
3. 降低运营成本：自动化控制系统减少了对人力物力的依赖，可以节约大量的运营成本，提高铁路运输的经济效益。
三、自动化优化的解决方案为了实现高速铁路列车控制系统的自动化优化，以下几个方面是不可或缺的。
1. 引入先进的通信技术高速铁路列车控制系统需要与信号系统、调度系统等进行高效地通信，以实现准确的信息传递与处理。
应引入先进的通信技术，如无线通信、互联网技术等，提高信息传递的速度和准确性。
2. 应用先进的传感器技术传感器技术对高速铁路列车控制系统至关重要，它可以实时监测列车的运行状态、车辆载重、轨道状况等信息，并将这些信息通过网络传输给控制中心。
因此，应引入先进的传感器技术，如激光测距仪、雷达传感器等，提高监测的准确性和实时性。
3. 开发智能化的信号控制系统智能化的信号控制系统可以根据列车的运行状况和实时交通情况，自动调整信号灯的控制，以实现列车的准时抵达。
此外，该系统还应具备防止发生信号故障和误操作的能力，确保列车运行的安全性。
4. 引入人工智能技术人工智能技术的应用可以使列车控制系统具备更强的自主性和智能化。
高速铁路运行自动化控制系统研究
高速铁路运行自动化控制系统研究第一章引言高速铁路是现代交通运输的重要组成部分，其运行速度快、安全性高、效率高，对于促进经济发展和提升人民生活水平起到了关键作用。
为了确保高速铁路的安全运行和提高运输效率，自动化控制系统的研究显得尤为重要。
第二章高速铁路运行自动化控制系统概述2.1 高速铁路运行自动化控制系统的定义2.2 高速铁路运行自动化控制系统的组成2.3 高速铁路运行自动化控制系统的作用第三章高速铁路运行自动化控制系统的关键技术3.1 高速列车的自动驾驶技术3.2 信号与通信系统3.3 列车运行状态监测与故障定位3.4 供电系统和能源管理3.5 综合管理与调度系统第四章高速铁路运行自动化控制系统的研究现状4.1 国内高速铁路运行自动化控制系统研究现状4.2 国际高速铁路运行自动化控制系统研究现状第五章高速铁路运行自动化控制系统的挑战与发展趋势5.1 技术挑战5.2 高速铁路运行自动化控制系统的发展趋势第六章高速铁路运行自动化控制系统的应用案例6.1 中国高铁运行自动化控制系统的应用案例6.2 国际高铁运行自动化控制系统的应用案例第七章总结与展望本文对高速铁路运行自动化控制系统进行了概述，介绍了其组成、作用以及关键技术。
同时，分析了国内外的研究现状，并展望了其未来的发展趋势。
通过应用案例的介绍，阐述了高速铁路运行自动化控制系统在实际中的应用效果。
随着技术的不断进步和应用的推广，高速铁路运行自动化控制系统将会进一步完善，为高速铁路的发展和运行提供更加可靠、高效、安全的支持。
参考文献：[1] XXX. (20XX). 高速铁路运行自动化控制系统研究综述. XX 学报, XX(X), XX-XX.[2] XXX. (20XX). Advances in Automatic Control Systems for High-Speed Railways. Journal of XXX, XX(X), XX-XX.。
我国高速铁路牵引供电综合自动化系统分析
在电气化铁路微机监控系统的发展过 程中，随着计算机技术、通信技术、网络 技术和自动控制技术的发展，不同时期有 不同的产品。第一代是继电器和晶体管保 护装置+RTU；第二代是集成电路保护装 置+RTU；第三代是微机保护装置+RTU； 第四代是综合自动化系统。目前，我国已 有几家生产综合自动化系统的厂商，在技 术和应用方面都取得了一定成绩，但与国 外相比，我国铁路牵引供电综合自动化技 术水平还有一定差距。牵引变电所的自动 化水平参差不齐，也没有统一的标准。 1.1 综合自动化系统技术
通信前置处理器
通信通道
直流电源系统 智能电度表
视频通信处理器
双以太网 网络数据库服务器
以太网
调制解调器
视频通信处理器 BUS 屏蔽双绞线/光纤
BUS 光纤双环自愈环网
2#变电所综合 自动化系统
视频通信处理器
变压器间隔单元
并补间隔单元
1#变电站自动化系统
馈线间隔单元
视频安全单元
视频安全单元 1#分区所综合自动化系统
（2）工厂化施工：智能化保护 测控单元可嵌入一次设备，在工厂完 成大部分安装调试工作，现场施工期 可显著缩短，建安费用也随之降低。
（3）无人值班：高速可靠 的间隔层通信网络和完备的安全 监控系统，为无人值班创造了条 件，值班人员的大幅裁减将带来
可观的经济效益。 （4）减少投资：高度集成化
的设备可缩小占地面积，降低造 价，减少投资。 1.3 综合自动化系统发展趋势
通信切换装置
调制解调器
视频通信处理器
通信前置处理器 网络数据库服务器
双以太网
后台机
通信通道
RS232/RS485 直流电源系统 RS232/RS485 智能电度表
高速铁路列车控制系统的自动化调度方法
高速铁路列车控制系统的自动化调度方法随着高速铁路的不断发展，列车控制系统的自动化调度方法变得越来越关键。
高速铁路的运行速度快，列车密度高，安全性和效率成为设计控制系统的重要因素。
本文将探讨高速铁路列车控制系统的自动化调度方法，并着重分析现有技术和未来发展方向。
在高速铁路的运行过程中，自动化调度系统对列车的安全和运行效率起着至关重要的作用。
通过自动化调度系统，可以减小列车之间的速度差异，提高列车运行的流畅性，并有效避免事故的发生。
现代高速铁路的自动化调度方法主要包括列车间隔控制、车辆轨道联锁系统以及列车位置监测。
首先，列车间隔控制是高速铁路列车控制系统中的核心。
通过精确的列车间隔控制，可以保持列车之间的安全距离，避免碰撞事故发生。
目前，列车间隔控制系统主要采用计算机辅助调度系统（CTC）和自动列车控制系统（ATC）等技术手段。
CTC系统主要是通过计算机控制中心对列车进行调度和监控，实现列车之间的安全间隔控制；而ATC系统则是通过电子设备对列车进行实时监控和控制，可以自动调节列车速度和间隔，确保列车运行的安全和流畅。
其次，车辆轨道联锁系统也是高速铁路列车控制系统中的重要部分。
通过车辆轨道联锁系统，可以确保列车在轨道上的行驶安全。
该联锁系统主要采用电子设备和信号灯等装置，通过交叉口的信号控制和道岔的切换控制，保证列车的行进路径和速度符合运行要求。
目前，车辆轨道联锁系统已经具备自动化调度功能，能够根据列车的实时位置和速度，自动调整信号灯的显示和道岔的切换，确保列车的安全和速度控制。
最后，列车位置的监测是高速铁路列车控制系统中另一个重要的环节。
通过列车位置的监测，可以及时了解列车的实时位置和运行状态，为调度系统提供准确的数据支持。
目前，列车位置的监测系统主要采用全球定位系统（GPS）和地面探测装置等技术手段。
通过GPS系统，可以对列车的位置进行实时定位和跟踪，并将数据传输给中央调度系统；而地面探测装置则主要是通过应力传感器、位移传感器和振动传感器等装置，对列车的运行状态进行监测和评估。
高速铁路智能化系统的设计与优化
高速铁路智能化系统的设计与优化随着科技的快速发展，智能化系统已经广泛应用于各个领域。
而在交通运输领域，高速铁路智能化系统的设计与优化也是一个备受关注的话题。
本文将从几个方面探讨高速铁路智能化系统的设计与优化。
首先，高速铁路智能化系统的设计需要考虑到列车的自动驾驶技术。
自动驾驶技术可以大大提高列车的运行效率和安全性。
通过使用传感器和车载计算机，列车可以实现自动驾驶，并根据交通状况和行驶路线做出智能的决策。
自动驾驶技术的应用不仅可以减少人为操作失误造成的事故，还可以提高列车的平均运行速度，进一步缩短旅行时间。
其次，高速铁路智能化系统的设计还需要考虑到车站的智能化管理。
一个高效的车站管理系统可以提高旅客的出行体验，并且提高运输效率。
通过配置人脸识别技术和智能票务系统，车站可以实现自动检票和行李安检，减少旅客的排队等候时间。
同时，智能化的车站管理系统还可以自动监测车站设备的工作状况，及时发现并解决故障，提高设备的可靠性和稳定性。
此外，高速铁路智能化系统的设计还需要关注列车运行过程中的能源管理。
智能的能源管理系统可以根据列车的实际运行情况，合理调整能源的使用和分配，减少能源的浪费。
通过使用先进的能源回收技术和能效优化算法，系统可以最大限度地提高列车的能源利用率，降低能源成本。
此外，智能能源管理系统还可以自动识别并修复能源系统中的故障，提高列车的可用性和效率。
另外，高速铁路智能化系统的设计需要考虑到列车的智能化载客服务。
通过使用物联网技术和人工智能算法，列车可以提供更好的乘坐体验和增值服务。
旅客可以通过手机APP或者电子屏幕获取实时的列车信息和舒适的旅程体验。
列车内还可以安装智能座椅，并配备自动服务机器人，为旅客提供个性化的服务，如点餐和娱乐。
最后，高速铁路智能化系统的设计应该注重系统的安全性和可靠性。
在传感器和计算机的使用过程中，安全问题是不可忽视的。
因此，系统需要具备严格的安全措施，如数据加密和防火墙等，以保护乘客和系统的安全。
高速铁路电力变配电所自动化系统全解
77xx 88xx 99xx 1100xx 1111xx 1122xx
77xx 88xx 99xx 1100xx 1111xx 1122xx
AA 112233445566
11xx 22xx 33xx AA 44xx 55xx 66xx
11xx 22xx 33xx BB 44xx 55xx 66xx
通信管理机
TCP/IP协议的体 系结构分为四层： 应用层、传输层、 网络层和链路层
TCP/IP和OSI模型
二、变电所自动化系统通信网络
2.常用的通信技术
➢ 工业以太网
工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满 足控制功能对实时性的要求，即信号传输要足够的快和满足 信号的确定性。 所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网（即 IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、 产品的强度、适用性及实时性、互操作性、可靠性、抗干扰 性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。
1.通信概述
➢ 变电所自动化系统通信子系统功能
变电所和调度中心的信息交换
（1）遥测信息，变电所上送模拟量的相关信息。 （2）遥信信息，变电所上送开关位置信号、有关状态信号、保 护动作信号等。 （3）遥控命令，调度中心下发命令控制断路器、隔离开关位置， 保护装置的保护元件的投入/退出，装置复归等。 （4）遥调命令，调度中心下发命令改变变电所设备的工作状态 和参数调整。
2.结构形式
➢ 分层分布式结构的几种方式 系统集中组屏 分散安装与集中组屏相结合 全分散模式
全分散式的自动化系统是指以变压器、断路器、母线等一次 主设备为安装单位，将保护、测量、控制、闭锁等功能单元 就地分散安装在一次主设备的开关柜上，安装在主控制室内 的变电所层设备通过网络与这些分散的单元进行信息交换。
高速铁路牵引变电所综合自动化系统-备用电源自投装置
运行方式一下的进线自投
TV1 TV3
1号进线
1QS 5QS
1QF
3QS
TV6 TV5 T1
α相并补 β相并补
2号进线 TV2
2QS TV4
2QF 4QS
T2
3QF
5QF
7QF
8QF
4QF
6QF
α相母线
β相母线
运行方式一下的进线自投
TV1 TV3
1号进线
1QS 5QS
1QF
3QS
时间 继电器
中间 继电器
1号自 用变进 线失 压预告 2号自 用变进 线失 压预告
事故 照明 自动 投入
图2 互投操作二次回路展开图
变电所自用电系统同投操作
1# A B C N
Q F1 FU1
KM1
ST1 SA1
KM22
KM11 Q F5
A B C N
Q F3
2# A B C N
Q F2 FU2
KM2 ST2
α相并补 β相并补
2QS TV4
运行方式一：1号进线带T1
2QF
主变运行。
T2
3QF
5QF
7QF
8QF
4QF
6QF
α相母线
β相母线
运行方式二：
1号进线 TV1
进线主变运行方式分析
2号进线 TV2
TV3
1QS
5QS
1QF
3QS
4QS
TV6 TV5 T1
α相并补 β相并补
2QS TV4
运行方式二：1号进线带T2
SA 2 KM12
KM21
A B C N
Q F4
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牵引变电所
高压电气设备
集中式有人值班综合自动化系统配置图
17
⒊集中式无人值守模式 ◆视频监控单元 ◆自动灭火单元 ◆集中式保护测控单元 ◆当地监控单元
18
主 变 盘
并 补 盘
馈 线 盘
2＃ 主 变 盘
计 量 盘
交 流 盘
直 流 盘
间隔层通信网络
高压室
室外高压电气设备
主要内容
◆综合自动化系统发展概况 ◆综合自动化系统的构成 ◆综合自动化系统的主要功能 ◆综合自动化系统的应用模式 ◆高速铁路对综合自动化系统的要求 ◆所内通信 ◆高速铁路牵引网馈线保护 ◆综合自动化系统的试验和检修 ◆牵引网故障测距 ◆相关标准
1
一、自动化系统的发展概况
⒈ 发展概况 ⑴分离元件的自动化装置阶段
室外高压电器设备
牵引变电所
分散式无人值守综合自动化系统配置图
15
⒉集中式有人值班模式 ◆集中式保护测控单元 ◆当地监控单元 ◆中央信号 ◆显示表计
16
调 度 端
视 频 盘
当 地 监 控 盘
1＃ 主 变 盘
并 补 盘
馈 线 盘
2＃ 主 变 盘
计 量 盘
交 流 盘
直 流 盘
间隔层通信网络
控制室
高压室
与传统的微机保护+RTU自动化系统相比，综合自 动化系统具有如下优点：
◆提高牵引变电所的安全、可靠运行水平 ◆提高牵引供电系统的运行管理水平 ◆降低造价，减少总投资 ◆促进无人值班变电所管理模式的实行
11
三、综合自动化系统的主要功能
⒈监控子系统 ◆数据采集功能 ◆事件顺序记录功能 ◆故障记录、故障录波和测距功能 ◆操作控制功能 ◆安全监视功能
21
⑵光纤双环自愈 LON现场总线网络
调度中心
牵引供电运营管理系统 当地监控系统
工具软件
22
GPS
远动管理机
通信管理机
MIS 以太网 通信管理机 交换机
通信管理机
LonWorks光纤双环自愈环网
变电站层 间隔层
间隔层保护测控装置
⒊综合自动系统的发展趋势 基于IEC61850的全数字化综合自动化系统，主要
特点： ◆100M工业以太网 ◆智能化的一次设备 ◆网络化的二次设备 ◆集成保护系统
7
二、综合自动化系统的构成
⒈系统构成
调 度 端
当地监控
视频通信单元 远动管理机
视频监控单元
以太网
间隔层通信网络
GPS
交换机
1＃主变
主 保 护
14
调 度 端
视
监
频
控
馈线1 保护测控
馈线2 保护测控
馈线n 保护测控
交 直 流
防 灾
控制室
并补1
并补2
保护测控
保护测控
高压室
间隔层通信网络
动力变 保护测控
1＃主变
主 保 护
后 备 保 护
主 变 测 控
2＃主变
主 保 护
后 备 保 护
主 变 测 控
1＃主变 2＃主变
高压设备 高压设备
室外保护测控设备
⒉继电保护子系统 ◆故障记录功能 ◆统一时钟对时功能 ◆存储多套整定值 ◆当地、远方修改整定值 ◆故障自诊断、自闭锁和自恢复功能
12
⒊通信子系统 ◆所内通信功能 ◆与调度端通信功能
13
四、综合自动化系统的应用模式
⒈分散式无人值守模式 ◆视频监控单元 ◆自动灭火单元 ◆分散式保护测控单元 ◆当地监控单元
西门子的SICAM PAS系统
间隔层：SIPROTEC系列间隔控制单元
4
③国内发展概况 ◆以RTU为基础的变电站自动化系统
彩显
键盘
打印机
微机（当地监控系统）
鼠标
调度中心 MODEM
RTU
变压器分接头调节
交直流采样 开关量采集 电能表脉冲采集 开关控制输出
YC
YX
YM
YK
5
◆集中式变电站自动化系统
牵引变电所
集中式无人值守综合自动化系统配置图
19
五、提速/高速线路对综自的要求
◆可靠性方面的要求 ◆动车组对保护的影响 ◆全并联AT供电方式下的故障测距问题
20
六、所内通信
⒈ LON现场总线 ⑴主要特点
◆支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、 电力线等多种通信介质 ◆网络协议LonTalk提供了一个固化在芯片内的网络 操作系统处理全部的通信任务，提供给用户的是一 个简单的网络应用接口 ，一帧最大数据228个 ◆ LonTalk寻址体系由域、子网、节点三级构成 ， 节点还可编成组 。采用域/子网/组/节点的编址方 式，组网方式灵活一个域的最大节点数＝255（子网 数）x127（节点数）=32385
后 备 保 护
主 变 测 控
2＃主变
主 保 护
后 备 保 护
主 变 测 控
馈线
保 护 测 控
并补
动力变
保
保
护
护
测
测
控
控
牵引变电所
8
通信管理机
通用测控
测 控
交直流
⑴变电所层 ①当地监控单元 ◆当地监控功能 ◆系统维护功能 ◆实时及报表打印功能 ②远动通信单元
⑵间隔层 ①牵引主变压器单元 ◆保护功能 ◆测量功能 ◆控制功能 ◆故障录波和负荷录波功能 ◆备用电源自投功能
9
②馈线单元 ◆保护功能 ◆测量功能 ◆控制功能 ◆故障录波和负荷录波功能 ◆故障测距功能
③并补单元 ◆保护功能 ◆测量功能 ◆控制功能 ◆故障录波和负荷录波功能
10
⒉综合自动化系统的特点
◆功能综合化 ◆分层分布化结构 ◆操作监视屏幕化 ◆运行管理智能化 ◆通信手段多元化 ◆测量显示数字化
⒊综合自动化系统的优点
◆20世纪70年代以前 ◆主要采用模拟电路，由晶体管等分离元件组成 ◆各装置独立运行，互不相干 ◆缺乏智能性，没有故障自诊断能力 ⑵智能自动装置阶段 ◆微机保护装置、微机远动装置 ◆具有故障自诊断能力 ◆独立运行，不能资源共享
2
⑶综合自动化系统阶段 ①综合自动化系统的定义 ◆二次系统的功能进行组合与优化设计 ◆自动监视、自动测量、自动控制和保护 ◆与调度系统通信
打印机 调度中心 MODEM
彩显 键盘
微机（当地监控系统） 鼠标
数据采集及控制部件
微机保护管理单元
保护 部件
交直流采样 开关量采集 电能表脉冲采集 开关控制输出
YC
YX
YM
YK
6
⒉传统自动化系统的缺陷 组成：继电保护+RTU的模式 ◆安全性、可靠性不高 ◆占地面积大，增加了投资 ◆维护工作量大，设备可靠性差
3
②国外发展概况 ◆始于20世纪70年代
日本的SDCS-1系统 西门子的LSA678系统 ABB的SCS100系统（中低压）、SCS200系统（高压） ◆最新进展（基于IEC61850 ） 主要特点：半数字化 ABB的MicroSCADA Pro变电站自动化系统（SYS600）
间隔层：IED670系列智能化微机保护及控制装置