远动技术在铁路电力贯通线路中的作用
关键词：铁路,电力贯通线,远动技术,应用
1引言
铁路10kV电力贯通线路作为铁路各站及沿线电气集中设备的主供电源，其沿铁路线狭长分布，供电距离长，在恶劣环境下事故多发，尤其在山区、丛林等地一旦线路发生故障，由于交通不便，故障点查找和维修都十分困难，如线路上瓷瓶、悬垂的绝缘损坏，避雷器被击穿等故障，由于其隐蔽性，故障查找费时费力，从而造成恢复供电时间长，严重影响供电可靠性。现阶段，要改变这种状况除了要着力提高设备产品质量外，电力远动技术的引入也成为逐渐成为一种主要手段。对于铁路电力贯通线，主要是提高其线路的自动化水平，线路自动化技术的引入，在正常情况时，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系统功能
贯通线远动技术又称馈线自动化是对配电线路上的设备进行远方实时监视、协调及控制的集成系统，是铁路电力远动系统的主要组成部分之一。近年来，随着铁路行车速度不断的提高，对供电可靠性和供电质量提出了更高的要求。铁路配电网馈线自动化是提高供电可靠性最直接、最有效的技术手段。其主要功能有：
1.馈线运行数据的采集与监控（SCADA），即遥信、遥测、遥控功能，分段开关的监控。
2.馈线故障定位、隔离及自动恢复供电。即线路故障区段（包括相间短路及小电流接地故障）的定位与隔离及无故障区段供电的自动恢复。
(1)遥控基本功能：遥控操作有多种方式，无论何种方式，对同一个RTU（RemoteTerminalUnit，远方终端单元）而言，在同一时间只允许一台管理机对其具有控制权，而另一台管理机的控制权自动取消，两台管理机能很方便地进行控制权的转换，并自动实现控制权互锁，只有具有控制权的管理机才能完成遥控操作。
（2）遥信监视功能：接收来自各RTU、FTU(FeederTerminalUnit，馈线终端单元——远动开关控制器)的各种遥信信号在控制中心进行显示、记录，以实现对各被控站进行状态的集中监视。主要有正常、异常运行状态的监视，警报提示（包括画而显示、文本信息和音响报警等)。事件记录，操作记录及故障记录画而。
（3）遥测功能：遥测电流、电压、功率及电度等参数，在被控站主接线上，实时显示这些参数。当遥测量出现越限时，变色给予提示，设置专用图表画而显示遥测参数。
3系统构成
电力远动系统一般由主站、通信通道、现场监控终端装置三部分组成。采用SCADA、调度自动化一体化，把线路自动化作为一体化调度的一个高级应用功能来处理。其中馈线自动化系统可分为一次设备、控制箱、分散多点通信、控制主站四部分。
1.一次设备：采用的开关设备有自动重合器、负荷开关及分段器，电压、电流互感器等。
重合器是用于配电网自动化就地保护为主的智能化的开关设备，它本身具备有控制及保护功能，能够检测故障电流并按预先整定的重合闸操作次数自动完成分合操作。
分段器是一种智能化负荷开关，通常与重合器或断路器配合使用，是用来隔离线路区段的自动开关设备。
2.控制箱：控制箱起到联结开关与SCADA监控系统的桥梁作用。控制箱内主要部件有：开关操动控制电路和
不间断供电电源。
3.通信终端（FTU、RTU等）是馈线自动化系统中的一个关键单元。
4.控制主站：系统的控制中心，负责监控及数据采集等，全面掌握整个系统的运行状态。
4远动技术的应用
电力贯通钱远动技术的引入，对于线路故障定位，缩短停电范围，自动隔离故障区段等起到重要作用，主要体现在以下几个方面：
4.1短路故障
短路故障隔离及恢复供电的方式：当地控制方式：由重合器、自动分段器完成，不依赖通信通道。远方遥控方式：由控制主站遥控完成，需要通信通道。
当地控制方式（电压-时间法）：不需通信通道，投资较小，易于实现，但多次重合，对用电设备冲击较大。分段器S11在线路失压时跳闸，检测到一侧有压后延迟一段时间合闸，合闸后如在预定时间内失压，则立即跳闸并自锁，如图1所示。
图1开关控制方式
图2为当地控制方式线路模型，若F点永久故障：CB1跳，S1、S2、S3、S4失压跳闸；CB1合，S1合到故障上，CB1跳开，S1失压跳开后自锁；CB1再合，恢复配电所甲与S1之间线路供电。
预定延时后，CB2合，S4、S3依次成功合闸，S2合到故障上，CB2跳开，S2、S3、S4失压跳闸，S2自锁；CB2合，S3、S4依次合闸，恢复S2与配电所乙之间线路的供电。
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相对困难，特别是线路较长时，故障隔离过程复杂，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。
图2当地控制方式
远方遥控方式：遥控负荷开关隔离故障，恢复非故障区段供电减少开关动作次数，对系统冲击小可以实现分段开关的远程监控需通信通道，投资较大。
若F点永久故障：CB1跳开后，FTU、RTU将故障检测结果送到控制主站。CB1、S1处开关检测出故障电流，而其他开关无故障电流流过，确定故障点在S1、S2之间。控制主站遥控跳开S1、S2，合上CB1、CB2，隔离故障区段，恢复无故障区段供电。其等效模型如图3所示。
图3远方遥控方式
4.2小电流接地故障
主站比较FTU送上来的暂态零序电流的幅值与相位，确定贯通路小电流（单相）接地故障点所在的区段。
暂态零序电流幅值远大于稳态值时确定故障，因此检测灵敏度一般较高。检测故障引起的暂态电压是否超过门槛值来启动单相接地故障检测。使用零序电流互感器的输出或三相电流互感器输出相加，剔除不平衡电流的影响后，获取零序电流。单相接地情况下零序电流示意图见图4。贯通线单相接地故障模型及零序等效网络模型见图5、图6。
图4单相接地零序电流
图5贯通线单相接地故障
图6接地故障零序等效网络
发生小电流接地故障时，线路零序（电容）电流特征：零序电流从故障点两侧流向故障点故障点两侧零序电流初始极性相反。故障点在线路末端时，故障点前的FTU测量到的零序电流幅值最大。
故障区段识别判据：主站比较FTU上报的零序电流初始极性测量结果。如果发现相连的两个测量点测到的零序电流初始极性相反，则认为故障点在该区端上。如果所有FTU送上来的零序电流初始极性相同，则找出测量到最大零序电流有效值的FTU，故障点在该FTU的前方。
5结语
根据目前铁路面向自动化、信息化发展的趋势，10kV贯通线远动技术的应用势在必行。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。
参考文献
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