（上海大屯能源股份有限公司徐沛铁路管理处 电务段 江苏省徐州市）
摘要：铁路电力系统作为铁路运输生产的重要能源之一，担负着铁路指挥系统、运行系统、牵引系统以及其他多项铁路运行工作的供电任务，其供电的可靠性将直接影响到铁路的运输效率及行车安全。徐沛铁路管理处南线从上世纪70年代投建以来，一直担负着大屯矿区煤炭运输的重任。但是现有的电力配电网存在着故障抢修及消缺耗时长、效率低的弊端，为了确保铁路南线的安全运输，本文对南线19个监控站点进行远程监控技术改造，增设监控终端装置（FTU/DTU）、柱上高压断路器、杆上PT、低压总开关箱、柱上接线箱和若干线缆，实现了对南线配电网的集中监视和控制。对于突发故障能够快速进行检测、判断、定位、隔离，提高了事故处理的效率，保证了可靠、安全的供电。
关键词：铁路电力；监控；自动化；改造
徐沛铁路管理处是隶属于上海大屯能源股份有限公司的二级运输企业，创建于上世纪70年代，拥有自营铁路线180余千米。按照线路走向，自徐沛铁路处以南至徐州沙塘与陇海线交汇处统称为南线，它担负着大屯煤炭输出的重任，40多年来为大屯矿区的繁荣与发展做出了重大贡献！
1.系统改造的必要性
徐沛铁路南线全长约65千米，且分布的高压线路多在野外农田之中，这对供电系统的运行环境造成极大影响。
近些年来，虽然我单位每年都要采取了大量的预防措施来防止线路故障，比如大规模的伐树剪枝，线路迁移，甚至在树障影响的严重地点将线材更换为绝缘线等。但是，如遭遇大风或雷暴雨等恶劣天气，线路故障频发。当某一区段的某一点发生接地或短路故障时，整个线路均为怀疑对象，查找或处理故障时停电影响范围较大。由于不能准确判断故障位置，需开着铁路大轨道车到南线通过拉开分段的线路开关，逐段查找故障。处理完故障恢复送电时，仍需大轨道车送人再去操作开关，耗时长、效率低，长时间的停电还将严重威胁着铁路行车的安全。
为了解决这一难题，迫切需要对南线配电网进行技术改造，以实现自动化值守管理，提高安全供电的可靠性。
2.系统改造的总体要求
此次改造要建立先进的SCADA/EMS电力自动化主站系统，整个系统中需新建电力调度中心主站系统1座，将南线10kV高压配电系统十多个配电点和刘集变电所、沛屯变电所两个综自站纳入电力远动监控系统中，包括各车站、道口电力远动终端的接入，同时系统需预留今后新上电力远动终端的接入容量。
2.1系统改造的目的
通过对现有的电力配网技术改造，实现对徐沛铁路南线配电网集中监视和控制，使运行人员随时掌握配电系统的状态（如系统的构成、开关的开合、负荷大小、事故发生的情形等），迅速处理用户和系统的一切反应，在故障（接地、短路、缺相等）情况下，快速地进行故障检测、判断、定位、隔离故障区段，恢复非故障线路的供电，减少停电范围与时间，提高供电可靠性。
2.2系统构成
徐沛电力调度中心主站系统设网络交换机、前置机、数据库服务器、磁盘阵列、调度工作站、WEB服务器、投影仪、UPS电源、机柜、通讯设备以及苦干复视工作站等设备。远方增设监控终端装置（FTU/DTU）、柱上高压断路器、杆上PT、低压总开关箱、柱上接线箱和若干线缆。南线10kv高压系统监控共有监控点19个，沿南线10kv高压架空线路分布约65千米（如图1所示）。
另外，南线10kV高压系统为两端供电，沿线设有十余个配电点，线路正常运行状态是以沛屯变电所为主供电源，刘集变电所为备用电源。在沛屯和刘集升压站之间的线路中安装28台柱上真空断路器，并配套监控终端实现远程监控。
2.3系统通信通道
将南线已有沿高压架空线路敷设的光缆通信线路，用于构建南线光纤环网。由于南线光纤环网距离较远（从始端至末端约60km），为增加通信可靠性，将在返程光纤的中间位置（崔寨）加装一台中继光端机。
3.系统改造的具体方案
3.1刘集变电所和沛屯变电所
该两处变电所原有综自系统，本次需配套相关装置及线缆完成所内已有数据的采集与上传。使远动主站具备对两个变配电所的监控和管理功能，满足“无人值班、无人值守”的要求。
3.2刘集车站与郑集车站
这两个点的一次设备为柱上断路器和一座配电房。更换柱上断路器，配置远方监控终端装置（FTU/DTU），实现对刘集车站1台柱上断路器、郑集车站2台柱上断路器的远方监视和控制；配电房内，在总进线柜硬母线上加装三相CT，配置一套低压电源监控终端装置（STU/DTU），实现低压开关电压、电流、合分闸位置的采集和上传。
3.3刘集货场及铝业公司道口
各加装1套控制箱，控制箱内置电源监控终端装置（STU/DTU）、1个低压总开关及三相CT，实现对1路低压总开关电压、电流、合分闸位置的采集和上传。
3.4沛屯出线端和沛县车站
这两个点的一次设备为柱上断路器和一座配电房，相距较远，须分别配置监控设备及相关线缆。更换柱上断路器，配置远方监控终端装置（FTU/DTU），实现对柱上断路器（沛县车站2台、沛屯出线端1台）的远方监视和控制；配电房内，在总进线柜硬母线上加装三相CT，配置一套低压电源监控终端装置（STU/DTU），实现低压开关电压、电流、合分闸位置的采集和上传。
3.5其他11个道口和车站
每处更换2台柱上断路器，配置远方监控终端装置（FTU/DTU）实现对二台柱上高压断路器进行监控。加装一台总开关箱，开关箱内置1个低压总开关、一组三相CT和一套低压电源监控终端装置（STU/DTU），实现对一台变压器低压总开关回路进行监测。
4.系统改造实现的功能
4.1远动系统功能
能够满足“三遥”基本功能，完成基本远动功能上传包括车站开关的遥信、遥测和遥控。
4.2低压电源监控功能
遥信低压侧开关状态；遥测低压侧三相电流及电压的数据；有警告信息时，低压电源装置快速上报故障信息，并可以显示实时数据，并以有效值形式反映在趋势图上，便于打印输出。
4.3线路开关监控及线路自动化功能
对于线路开关的监控具有远程监控和就地控制两种方式，并且两种方式之间可以切换。
4.4变电所监控和管理功能
该功能除满足变电所开关、保护装置、变压器的“三遥”基本功能外，还可以对保护信息进行查询、远方整定和管理，并提供统一的整定界面，实现“无人值班、无人值守”。
4.5故障检测功能
采集、记录相间短路故障、单相接地故障和高压断相故障的故障数据后，快速上报至主站，与主站配合完成线路自动化功能。
5.系统改造的可靠性
在该调度指挥系统的关键节点上（或层次上）的设备如各类服务器、前置机、工作站、网络等均采用热备冗余配置，当主设备因故障或检修退出时，备用设备会自动投入运行。数据库服务器采用多CPU，设计保证无单点故障隐患，并保证数据访问的唯一性、可靠性和快速性，确保用户业务永不停顿。改造后的调度指挥系统既具有良好的接地保护和防雷击能力，又有完备的自检性及良好的可维护性。
6.结论
通过铁路南线10KV远程监控系统的改造，实现了对整个配电网的监视和控制。采用双环自愈通信方式，将徐沛正线10KV配电网上的各种数据，电网结构和设备参数等诸多信息进行综合处理和集成，构成一个完整的自动化系统，实现配电网监控、完成快速故障定位、故障区的自动隔离和故障区恢复供电等一系列功能，确保了铁路安全运输生产，取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]曹阳.《铁路电力远动技术》.西安：西安交通大学出版社， 2015.
[2]翟纯玉，唐志勇、张本川.《铁路电力自动化技术》，北京：中国铁道出版社，2006.
[3]吴文传，张伯明、孙宏斌，《电力系统调度自动化》，北京：清华大学出版社出版，2011.
论文作者:俞鹏云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：故障论文; 系统论文; 低压论文; 铁路论文; 终端论文; 断路器论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第4期论文;