第四章 高速铁路供电监控系统执行端.doc

第四章 高速铁路供电监控系统被控站 第一节 高速铁路供电监控系统被控站的分类及其特点 高速铁路供电系统分为牵引供电和电力配电两大部分。牵引供电系统是指为电力机车提供牵引动力的供电系统，其中主要的供电设备包括：牵引变电所、分区所、开闭所、AT所和接触网开关。 电力配电系统是指承担除电力机车以外所有地面行车设施的供电任务，包括通信系统、信号系统、通信基站、中继站、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷，其中主要的供电设备包括：电力变配电所、箱式变电所、环网柜以及10/0.4kV的低压配电盘。 针对牵引供电和电力配电两大部分监控的对象，在牵引供电远动系统中包含了对牵引变电所亭（开闭所、分区所、AT所）监控的被控站和对接触网开关监控的被控站两种类型。在电力配电远动系统包含了对电力变配电所监控的被控站和对铁路沿线各箱式变电所、车站低压供电电源监控的被控站。下面我们分别针对这五种监控特点进行介绍。 第二节 牵引变电所及电力变配电所综合自动化系统 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，实现对变电所设备的监视、控制、测量和保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。 一、变电所自动化系统的功能 在变电所自动化系统的研究和发展过程中，对变电所自动化系统应包括哪些功能和要求曾经有不同的看法，通过实际应用的不断总结和技术发展趋势，目前这些看法已逐步接近。当然，随着技术进步，对变电所自动化系统的功能要求还会不断增加。 国际大电网会议WG34.03工作组在研究变电所的数据流时，分析了变电所自动化需要完成的功能大概有63种，归纳起来可以分为以下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。变电所自动化系统按照以上功能的不同分为3个硬件子系统： 1．监控子系统，监控系统取代常规的测量系统，取代指针式仪表；改变常规的操作机构和模拟盘，取代常规的报警、中央信号、光字牌以及RTU装置等。 2．继电保护子系统，继电保护子系统应满足快速性、选择性、灵敏性和可靠性的要求，其工作不受监控子系统和其他子系统的影响。继电保护子系统满足如下要求： 故障记录功能、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、存储多种保护整定值、当地显示与多处观察和授权修改保护整定值、故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。每个保护单元应有完善的故障自诊断功能，发现内部有故障，能自动报警，并能指明故障部位，以利于查找故障和缩短维修时间，对于关键部位故障，例如A/D转换器故障或存储器故障，则应自动闭锁保护出口。如果软件受干扰，造成“跑飞”的软故障，应有自启动功能，以提高保护装置的可靠性。 牵引变电所继电保护子系统应包括牵引变电所主要设备的全套保护，主要包括：变压器主保护、变压器后备保护、馈线保护、电容器保护、动力变保护等。 铁路电力变配电所继电保护子系统主要包括：自闭贯通线保护、变压器主保护、变压器后备保护、馈线保护、进线保护、电容器保护、母联保护、调压器保护等。 3．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。现场级的通信主要解决系统内部各个子系统与监控子系统之间、各个子系统间的数据通信和信息交换问题，它的通信范围是变电所内部。自动化系统必须兼有RTU的全部功能，应该能够将所采集的模拟量、开关状态以及事件顺序记录等信息远传至上级调度；同时应该能接收上级调度下达的各种操作、控制命令。 二、变电所自动化系统的体系结构 变电所自动化技术随着集成电路技术、计算机技术、通信技术的发展，其体系结构也不断变化，性能、功能及可靠等也在不断提高。在变电所自动化系统发展的初期出现过集中式的结构，而目前主要采用分层分布式结构。 （一）分层分布式结构概念 随着单片机技术和通信技术的发展，单片机的性能价格比越来越高，外围电路设计越来越简单，整个微机系统的尺寸不断缩小，功能确越来越强大，使研制者有条件将微机保护单元和数据采集单元按一次回路进行设计。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。如牵引供电系统中的馈线保护主要包括电流速断保护、过电流保护、电流增量保护、反时限过负荷保护、三段距离保护、一次自动重合闸等功能，所有的这些保护功能可由一个CPU单独完成。这样，一条馈线的保护可以配置一套微机保护装置完成，多条馈线则配置多套微机保护装置，微机保护装置再通过通信接口和监控子系统进行信息交换，一套保护装置故障不会影响其它装置的正常运行。 变电所自动化系统的分层分布式设计就是将变电所自动化系统需要完成的功能由