高速铁路电力变配电所自动化系统与实例
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
铁路10kv变配电所自动化系统的应用 姜茜
引言
在经济快速发展的推动下，我国的铁路交通体系日趋完善，成为人们出行的重要交通方式。随着铁路建设规模的不断扩大，铁路运营对其供电系统提出了更高的要求。铁路运行需要强大的电力系统做保障，只有确保供电系统的稳定性和安全性，铁路的各项运营工作才能够顺利开展。10kV变配电所是铁路供电系统的重要组成部分，具有设备集中和繁多、技术复杂等特点，随着新设备和新技术的引进，10kV变配电所自动化系统得到完善，并发挥重要的运营管理功效。10kV变配电所自动化系统具有结构合理性、操作灵活性、供电可靠性、运行检修方便、安全保障性等优点，在铁路供电系统中广泛应用，进一步提高了铁路运营效益。
1.2智能分布式馈线自动化技术
馈线模式在现阶段的技术中主要有三种，分别是集中控制、综合控制、分布式控制。其中集中控制的馈线模式是在主站、通信系统、终端设备都建成并且在运行完好状态下的一种故障处理方案。集中控制式的处理过程是主站通过通信系统把所有的终端设备的信息收集在一起，然后通过网络拓补分析，确定故障的发生位置，最后通过下达命令遥控开关来对故障的区域进行隔离，同时恢复没有发生故障的区域的通电。综合控制对故障处理的分布式馈线自动化技术的工作方式是在故障处理中对故障区域和非故障区域进行区分，这样能够把变配电终端和主站的任务区区分开来，从而可以提高解决故障的工作效率。
2.2变配电自动化的分布控制
在铁路的供电系统中运用变配电自动化技术时，是将传统的集成电路保护和电磁保护的铁路供电系统中的牵引变电所保护和控制的设备的电力控制系统转换成电脑、网络一体智能化的运作。FTU（变配电自动化终端）指的是分布的控制在变配电自动化系统中，它的主要功能是对故障进行及时的监控检测和隔离保护。对于整个铁路供电系统来说，就是以一种分布控制的方式，和系统进行协作，以实现对整个铁路供电系统的完备的组合。电流计数性和电压时间性是变配电自动化分布控制的两个主要类型，根据控制原理中存在的一些限制，在变配电自动化对其进行分布控制时会出现两个问题：第一，使用两种类型时，需要对重合闸动作方式和出线保护定值做出改变；第二，在分段比较多的情况下，与系统之间的配合会存在一定的困难，而且对动作的保护缺乏一定的选择性。所以，在铁路供电中如果要使用分布控制，那么只能在接线相对简单的供电系统中使用，如果铁路供电系统对可靠性的要求相对较高，那么这种变配电自动化的控制方式就不太适用。
变配电所综自系统
班级日期1、综合自动化系统屏：主体设备。
对变配电所的主要设备进行自动监测、护。
2、交直流屏:提供交直流电源。
3、网上隔离开关控制屏：对接触网上隔离开关进行远方控制。
4、环境监控屏：实时监测变配电所工作环境：温度、人员非法出入、电缆沟、明火、空调工作状况等。
5、故障标定装置及电缆头绝缘在线监测。
二、变电所综合自动化的基本概念1．变电所综合自动化：应用自动控制技术、计算机信息处理、通信与网络技术等，完成对变电所主要设备和输配电线路的监视、控制、测量、继电保护、远动控制以及调度通信等二次系统功能。
2．变电所综合自动化系统：利用多台微型计算机、接口电路、通信网络等组成的自动化系统，通过收集所需的各种数据和信息，借助计算机的高速计算力和逻辑判班级日期班级日期班级日期TA-21型牵引变电所安全监控及综合自动化系统结构图牵引主变压器是牵引变电所最重要的一次设备，为保证其正常运行，对每一台主变设置一套保护测控单元，按主变主保护、主变后备保护、主变测控三套独立装置设计，每套装置作为一个节点与LonWorks 现场总线交换信息。
完成一台牵引主班级日期班级日期班级日期班级日期图2-41 微机保护装置硬件原理示意图⒈数据采集单元班级日期班级日期⑵开放性。
硬件平台对于未来硬件的升级应具有开放性。
⑶通用性。
不同类型的保护装置应尽可能具有相同的硬件平台。
⑷灵活性和可扩展性。
硬件平台应该适用于不同保护装置的不同需求，对于现场的不同保护应用和对资源的不同需求，可增减相应的模块，完全不必对硬件及软件重新设计。
⑸模块化与智能化状态检测。
装置的硬件数量总体上减少，相互通用，功能模块技术成熟，经历更多的检验与现场考验，因而可靠性更高。
（三）提高微机保护可靠性的措施可靠性是对继电保护装置的基本要求之一，它包括两个方面：不误动和不拒动。
班级日期班级日期班级日期班级日期班级日期班级日期图2-43 SCADA系统结构示意图）调度端调度所的远动装置部分称调度端，一般设于各分局(或总公司)总部。
变电所综合自动化实例
第五节 变电所综合自动化实例LTS2000是基于RTU原理构建的，是哈—大电气化铁路牵引变电所远动控制系统的中枢，通过LTS2000既可以实现对牵引变电所的远动控制，又可以实现对牵引变电所的本地控制，同时LTS2000还集成了总保护和对测量数据的采集及模数转换功能。
一、LTS2000的基本信息牵引变电所控制系统LTS2000的设计是为了在完整的变电所内监视和控制机柜内和馈线架上的电气/机械设备。
从主控制中心通过远程来控制未被当地控制的牵引变电所，通过SCADA本地控制牵引变电所。
（1）牵引变电所集成功能：①远程控制系统；②本地控制系统；③馈线架和机柜的电气和机械控制；④命令的输出；⑤联锁；⑥信息的输入；⑦测量值的处理和转换；⑧安排好的转换序列。
（2）配备了能与操作员进行通信联系的各种额外功能：①数据的获取、存储、确认、封锁；②报警表；③事件表；④查询；⑤数据的参数化。
（3）LTS2000的电力供应：LTS2000的电力供应是由NQ+N箱内的60 V DC提供的，其电源的后备是由两组蓄电池提供的。
CAN总线的内部供电是通过两台DC/DC转换器实现的。
（4）LTS2000机柜完整的变电所设备安装在４个机柜内，一个机柜用于电缆连接，一个机柜用于端子的连接，另两个机柜集成了用于实现过程和本地/远方控制功能的所有模板。
它们的设计是为了安装带有“F”和“C”的系统高度的机架。
以下模板和设备是已安装好的：6TE101WT-K①调制解调器 -SAT8TE② GPS模板 -GPS167③本地/远程模板 -FWS757 8TE④二极管电路板 -789 4TE⑤监视U1—U4 -727，4×5 4TE⑥电压监视5 V/12 V -67 4TE⑦监视电源60 V/12 V DC -9549-60/12 4TE12TE⑧电压电源模板 -CS1001-7R750 4TE⑨ Z-COM模板 -FWS8TE ⑩ I/O模板 -FWS752A40 6TE测量转换器（电流） -H&BV40 6TE测量转换器（电压） -H&BSU 6TE测量转换器（功率） -H&B4TE MCB模板 -FWS75484TE 高级保护 -UES-40（5）LTS2000的接口，如图3.4所示。
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
浅谈铁路10kV变配电所自动化系统的应用及施工
随着中国经济的飞速发展， 铁路正处在建设高峰期， 前全 目 国各地有多条客运专线、 城际轨道及地方铁路正在进行建设。 各 车站、 区间的 10 V 供配电系统大部分采用自 k 动化系统。 作为铁 路电力施工企业必然会参与铁路 10 V 变配电所自 k 动化系统的 施工及调试， 有必要对铁路自 动化系统的应用及铁路电力施工 企业如何进行自 动化系统的施工特别是调试进行阐述。 2 铁路 ，k 变配电所自 O v 动化系统应用 2.1.常规变配电所与自 动化系统变配电 所的区别 常规变配电所的一次系统主要由继电保护、就地监控、 远动装 置、 录波装置所组成， 并按各装置对应功能组织， 相应有保护屏、 控制屏、 录波屏、 中央信号屏等。每个设备的电流互感器的一次 侧、 断路器的跳合闸操作回路， 都需要分别引到对应的屏上。对 同一个一次设备， 与之相应的各一次设备之间， 保护与远动设备 之间都有许多连线， 所内电缆线路复杂。 变配电所自 动化系统是将变配电所的一次设备经过功能的 组合和优化设计， 采用分布式的微机综合保护器及后台监控主 机， 代替常规的继电保护装置、 测量和监视仪表、 控制屏、 中央信 号系统和远动屏， 实现对全变配电所的主 要设备和输配电线路 的自 动监视、 测量、自 动控制和微机保护等综合性的自 动化功
能。
铁路配电网络主要包括 10 V 电力贯通线和自闭线、 k 线路 开关设备、 用电点三部分组成。 线路开关设备包括运动负荷开 关、 隔离开关、 真空断路器、 断路器等。 SF 6
... 2 2 2 远动系统及二次设备
铁路 10 V 变配电所自 k 动化系统的远动主要实现Fn 」 、 TTlj 对线路开关、 配电台区的监控和远动控制， 其可靠性功能主要包 括保护动作、 环网控制、 远方控制、 就地手动等四 方面。 铁路 1 kV 变配电所自 0 动化系统的通信包括主站对子站、 主站对现场单元、 子站对现场单元、 子站之间、 现场单元之间的 通信等， 其通信通道基本上由铁路沿途通信光缆提供通道， 实现 自 动化系统对线路开关的远动控制。 . .. 2 2 4 主站网络与软件功能 铁路 1 kV 变配电所自动化系统的主站功能包括 SCADA 0 实时监控、 在线管理等， 主站框架以P一 C龙 B侣一体化架构， P 一 充分体现分布式网络管控一体的综合集成系统特点， 计算机网 络与软件平台技术充分体现功能与开放， 提供与异构系统跨平 台接口， 与调度、 负控等子系统实现无缝集成。 . 2 3 变配电所实现综合自 动化的优点 变配电所综合自 动化系统与常规变配电所一次系统相比有 以下优点: 各子系统如微机保护装置具有故障自 诊断功能， 在线运行 的可靠性高， 维护调试方便。 监视、 测量、 记录等工作都由 计算机自 动进行， 运行人员对 变配电所主要设备和各输、 配电 线路的运行工况和参数一目 了 然; 同时自 动化系统将采集的数据即时传送至调度中心， 使调度 中心及时掌握全管段内电力配电系统的运行情况， 并进行调节 和控制， 实现实时远程监测、 远动控制， 提高了运行管理的自 动
浅谈铁路10kV变配电所自动化系统的应用及施工
浅谈铁路10kV变配电所自动化系统的应用及施工随着科技的不断进步和电力技术的发展，在铁路电力系统中也逐渐广泛应用了变配电所的自动化系统，通过自动化系统的应用大大提高了工作效率和准确度，但是在铁路的变配电所自动化系统的应用和施工过程中难免会出现一些施工调试等问题，本文将就铁路10kV变配电所自动化系统的应用以及施工进行相关的探讨。
标签：铁路电力系统；变配电所；自动化；施工；应用在我国的经济发展中铁路的建设是一个非常重要的方面，作为我国的交通枢纽，铁路的电力建设工作直接影响了我国的交通情况和人们的正常出行，铁路电力自动化的应用对于铁路的调试和控制都有很大程度的促进，给铁路行业的发展奠定了良好的基础。
1 铁路10kV变配电所自动化系统的应用1.1 自动化系统的特点在铁路变配电所系统中常规的系统由监控装置、远动装置、继电保护等装置组成，并且通过电流的互感和电缆的连接来实现，在实际应用过程中操作复杂，维护工作较为困难。
变配电所的自动化系统的应用组合和优化了设备的功能和传送方式，通过计算机的分布式综合监控和保护替代了传统的变配电所的控制方式，大大提高了工作效率和维护简便程度，对于有效的监控和更新更为灵敏准确，具有更为优化的功能和显示效果。
1.2 铁路10kV变配电所自动化系统的概况铁路10kV变配电所自动化系统通过远动系统、主站网络、配电网络以及通信系统实现了馈线控制、定位隔离、供电恢复、自动读表、故障指示、设备自动化管理等内容，大大减轻了人工负担，提高了工作精确度。
1.3 变配电所综合自动化的应用自动化系统的应用中通过计算机的实时监控实现了在线运行的故障自检，通过自检功能有效地提高了安全可靠性，及时地进行维护工作。
计算机程序的科学设定之后能够由计算机自动进行监视、测量和记录的工作，通过变配电所的各设备及元件的参数显示，工作人员就能够对运行情况进行科学的判断，从而实现电力配电系统的有效运行，运行管理的效率大大提高，并且自动化系统的应用实现了远动控制和远程监测等内容，提高了运行管理的水平。
高速铁路牵引供电自动化监控
高效的监控和运维。
自动化监控技术应用领域
电力系统监控
环境与安全监控
自动化监控技术在电力系统中广泛应 用，包括发电厂、变电站、输配电线 路等的监控和运维。
自动化监控技术还广泛应用于环境监 测、安全监控等领域，如空气质量监 测、水质监测、火灾报警等。
网络安全防护
采用防火墙、入侵检测等网络 安全防护措施，确保系统网络
的安全性。
数据备份与恢复
定期对重要数据进行备份，并 制定完善的数据恢复方案，确 保数据的完整性和可用性。
设备巡检与维护
制定设备巡检和维护制度，定期对 关键设备进行巡检和维护，确保设 备的正常运行和延长使用寿命。
应急处理机制
建立完善的应急处理机制，对突 发事件进行快速响应和处理，最
维护管理机构设置
成立专门的维护管理团队，负责系统的日常运行和维护工 作。
维护管理制度建立
制定完善的维护管理制度和流程，确保维护工作的规范化 和高效化。
维护人员培训
对维护人员进行专业技能培训，提高其维护能力和水平。
故障诊断与排除技术支持
故障诊断技术
采用先进的故障诊断技术，对系统进行实时监测和故障预警。
交通运输监控
自动化监控技术在交通运输领域也有 广泛应用，如铁路、公路、航空、水 运等交通方式的监控和调度。
高速铁路牵引供电自动化监控需求
实时监控需求
高速铁路牵引供电系统需要实时监控供电设备的运行状态 和电量参数，确保供电系统的安全和稳定。
故障诊断与处理需求
当供电设备出现故障时，自动化监控系统需要能够快速准 确地诊断出故障原因，并给出相应的处理建议或措施。
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设备的功能被分为三层：
变电所层、间隔层（或
间隔层
称单元层）、过程层
（或称设备层）
过程层/一次设备
保护、测控设备
通信网络 保护、测控设备
高速铁路电力变配电所自动化系变统和电实 所分层结构
例
一、变电所自动化系统的组成
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
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
二、变电所自动化系统通信网络
1.通信概述
➢ 变电所自动化系统通信子系统功能 变电所内的信息交换
现场一次设备与间隔层间的信息传输 间隔层内部的信息交换 间隔层之间的信息交换 间隔层与变电所层的信息交换 变电所层内部信息交换
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
二、变电所自动化系统通信网络
一、变电所自动化系统的组成
监控子系统
调度中心
变电所层
远动管理机
通信网络
开关柜
间隔层
1#进线 保护测
控装置
过程层/一次设备
开关柜
调压器 保护测 控装置
开关柜 间隔单元开关柜 开关柜
馈线保 护测控
装置
。。。。
自闭贯通 线保护测
控装置
开关柜
母联保 护测控
装置
开关柜
并补保 护测控
装置
铁路电力配电所全分散安装结构图
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。
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
一、变电所自动化系统的组成
集中组屏的铁路配电所自动化系统结构图 高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
高速铁路电力变配电所 自动化系统和实例
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
目录
一、变电所自动化系统的组成 二、变电所自动化系统通信网络 三、变电所自动化系统通信协议 四、变电所自动化系统站控层 五、监控子系统实例
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
一、变电所自动化系统的组成
1.概述
变电所自动化系统是将变电所的二次设备（包括测量仪表、信号 系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优 化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信 号处理技术，实现对全所设备的自动监视、自动测量、自动控制 和保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
一、变电所自动化系统的组成
变电站自动化系统： 7个功能组：
➢ 控制、监视功能 ➢ 自动控制功能 ➢ 测量表计功能 ➢ 继电保护功能 ➢ 与继电保护有关的功能 ➢ 接口功能 ➢ 系统功能
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
一、变电所自动化系统的组成
铁路变配电所3个子系统：
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
二、变电所自动化系统通信网络
2.常用的通信技术
➢ 现场总线技术（背景）
采用RS422/RS485通信接口虽然可实现多个节点（设备）间 的互连，但连接的节点数一般不超过32个，在变电所规模稍 大时，便满足不了自动化系统的要求 在多节点下其通信方式只能采用查询方式，即由主机查询， 保护单元或自控装置应答，通信效率低，难以满足较高的实 时性要求 整个通信网上只能有一个主节点对通信进行管理和控制，其 余皆为从节点，这样主节点便成为系统的瓶颈，一旦主节点 出现故障，整个系统的通信便无法进行
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
一、变电所自动化系统的组成
2.结构形式
➢ 分层分布式结构的概念
所谓分布式结构，是在结构上采用主从CPU协同工作方式，各功
能模块（通常是各个从CPU）之间采用网络技术或串行方式实现
数据通信。
监控子系统
调度中心
➢变电所分层结构
变电所层
远动管理机
变电所自动化系统按照
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
二、变电所自动化系统通信网络
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Leabharlann 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。
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
二、变电所自动化系统通信网络
1.通信概述
➢变电所自动化系统通信的要求
变电所通信网络的要求
快速的实时响应能力 高的可靠性 优良的电磁兼容性能 分层式结构
信息传输响应速度的要求
我国电力行业标准DL/T5149-2001“220～500kV变电所计算机监控系统 设计技术规程”的规定，模拟量越死区传送≤2秒；遥信变位和状态告警 信号传送≤2秒；全系统实时数据扫描周期≤2秒；变电所画面整幅调用 响应时间：实时画面≤1秒；其他画面≤2秒。
高速铁路电力变配电所自动化系统和实 例
二、变电所自动化系统通信网络
2.常用的通信技术
➢ 现场总线技术（种类）
目前世界上存在着大约四十余种现场总线，如法国的FIP，英国的ERA，德 国西门子公司Siemens的ProfiBus，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks， PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的 HART，CarloGavazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net， PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus， SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation， WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。
➢ 监控子系统 ➢ 继电保护子系统 ➢ 通信子系统
通信子系统包括系统内部现场 级的通信和系统与上级调度的 通信两部分。
（1）故障记录功能； （2）统一时钟对时功能，以便准 确记录发生故障和保护动作的时间； （3）存储多种保护整定值； （4）当地显示与多处观察和授权 修改保护整定值； （5）故障自诊断、自闭锁和自恢 复功能。