摘要：伴随国内经济的发展，通信技术和微机日益成熟，广泛应用于电力、制造、交通和通讯等领域，微机监控和自动化渐渐进军电气化铁道牵引变电领域。文章讲述了微机监控和自动化的种类和结构，该技术在电气化铁道牵引变电上的应用和关键，提出了微机监控和自动化存在的问题和解决措施。
关键词：微机监控、自动化、电气化铁道牵引变电、应用
引言：电力机车相较于传统的蒸汽机车和内燃机车在经济、能源运用、速度和功率等方面都具有明显的优势，电气化已经在铁路上广泛运用，成为现代铁路的主要发展趋势。伴随人们生活质量的提高，对铁路的供电质量和可靠性要求更高，以便达到大运量、重载、高速的电力牵引目的，基于此，就需要利用微机监控和自动化系统。传统的继电保护装置和监控系统存在许多的缺点，比如：信息的传输、处理、转换、收集，二次系统的转换、自测、复读和储存等，无法保证现代铁道牵引供电的需求了[1]。利用微机监控，处理速度和可靠性得到了保证，在电气化铁道牵引变电上成为了现实。我国和国际上的在电力系统上的研究和试运行，都为电气化铁道牵引变电系统的微机监控及的自动化的应用打下了牢固的基础。完善的监控系统和高效的网络都为电气化铁道牵引变电提供了有利的条件。
一、微机监控及自动化类型
电气化铁道牵引变电系统上的微机监控是在开闭所、分区所及牵引变电所等变电系统中利用分布的微机运行一次设备控制、监视、数据收集、中央信号和事件顺序的记录和屏幕打印、显示、等功能的监控系统。基于此，接入自动装置和微机保护，其作用是处理电气化铁道牵引变电系统的信息、通信上层调度、全程监控、自动化保护和中央信号等功能一体化。
按照微机监控和自动化的技术发展程度和功能的完善程度，电气化铁道牵引变电系统的微机监控和自动化可以分为微机监控系统、变电所微机综合自动化系统和无人值班变电所综合自动化系统三种类型[2]。微机监控系统（SCS-Microcomputer Based Supervisory Control System）,其构成是监控主机、开关量和模拟量数据收集处理子系统。功能有监视变电所一次设备、控制错误操作记录打印报表、显示、通信上级调度中心和中央信号，是初级的局域微机网络；变电所微机综合自动化系统（IAS—Integrated Automation System for Substation），在SCS中接入微机保护子系统和监控处理，其功能有监控整体变电所、远动RTU、中央信号和通讯上级调度中心等，变电所微机综合自动化系统是一体化的系统；无人值班变电所综合自动化系统（U I A S —Unmanned Operation and Integrated Automation System for Substation），满足了无人值守变电所的要求，在UIAS中接入了防灾报警系统、自用电子系统、处理子系统和一次设备机电性能调测子系统等[3]，其功能有遥调、遥信、遥测和遥控四遥，是自动化和智能化的一体化系统，并且目前微机监控及自动化在电气化铁道牵引变电的发展方向。
二、主要功能和常见结构
自动化系统通过上级监控主机系统完成全局的监控，比如全所控制、监视及传送接受远动信息；下级的子系统则实现局域的监控及自动化。
1、微机监控功能
本地监控和通信处理系统功能为收集牵引变电所的检测数据并显示出来、保护各下级单位的信息、控制变电所的开关，处理收集报表，形象地显示出来，还能够流水打印报表，与通信处理系统相互独立[4]。当运行正常时，当地的控制端不需要发出指令给调度端也可以操作，并且能够监控当地运行情况，检查各数据；一旦远动工作不正常时，当地控制单元也能够作为备用来控制。当地监控机、通信处理单元、GPS和打印机组成了当地通信和监控系统，牵引变电自动化系统利用双网结构，通过处理单元来连接总线和以太网，有效地提升了系统的可靠性。
2、安全监控
当无人值班时，为了保证牵引变电所的安全，避免火灾的发生，利用变电所的灾害监视、图像监视等来完成，还具有自动灭火的作用。
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3、录波功能、测距故障位置和保护微机
其结构有录波装置、牵引馈线的测距故障位置和微机保护的装置、补偿装置、主变压器、高压线路和直流装置等，以此维护变电所的正常运行、信息反馈和保护作用[5]。
三、微机监控和自动化在电气化铁道牵引变电上的问题和改进
1、保护装置
电气设备保护从电磁式、晶体管式、集成电路式到如今的微机式保护，不断地发展。但技术还远落后于线路保护的技术，其运行率低于线路保护的水平，尤其是变压器保护。变压器利用磁场联系一二次线圈，有很强的非线性，内部结构复杂，故障处理也很复杂，不比线路保护能够清晰识别故障原因和过程。目前，变压器主要在辨别励磁涌流的方法上不一样，其仍旧是利用差动保护来作为主保护的，所以，应该大力研究变压器保护的正确动作率，进一步解决此问题。目前，较先进的方法有等值电路参数鉴别法、变压器回路方程算法、磁通特征识别法和差有功法等。
2、电磁兼容
牵引变电的自动化系统兼容问题亦抗干扰，经常会被人们忽视。牵引变电所综合自动化系统的电磁兼容才能保证系统的稳定性和可靠性，系统需要经过耐湿耐热实验、电压冲击实验、动模实验、高低温实验、1 MHz脉冲干扰试验、辐射电磁场干扰试验、静电放电干扰试验和快速瞬变干扰试验，确保牵引变电的电磁兼容。
3、产品接口的统一
生厂厂家在生厂制造牵引变电的自动化系统的相关设备时，应当统一数据接口的标准，考扩RTU、统一小电流接地装置、无功装置和录波装置等的接口，使之能与通信控制器、模拟盘、主站等设备通信[6]。
4、信息的传输和交换
由于不同地方的情况不一，牵引变电站所与调度中心的信息传输方式各不相同。IEC于1996年颁布的IEC 60870-5-102标准，适用于电能计量系统的信息传输。而当下，许多的生产厂家各自产品规格不同，为设备的连接和维修带来了很大的困难。所以，变电所应当要求采用103规约，统一生产。
结束语：微机监控及自动化在电气化铁道牵引变电中的应用是当前的经济形势，尤其是在无人值班变电所的应用上。文章只是简要地讲解了微机监控和自动化系统的特点、功能和结构，微机监控和自动化的专业技术十分广泛，在设计和运行等过程中都需要不断探索总结，完善技术，提高微机监控和自动化的运用，从而实现微机监控和自动化在电气化铁道牵引变电中的应用越来越广泛，不断满足人们的需求，跟上社会的发展步伐。
参考文献：
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[3]梁裕国.机车交流传动系统试验台微机监控系统的设计[D].中南大学,2003.DOI:10.7666/d.w028250.
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[5]杨先义,郑华.变电站微机监控保护仿真培训系统[J].继电器,2003,31(4):79-82.
[6]廖志凌,王瑞雪.微机监控及保护在泵站综合自动化系统中的应用[J].排灌机械,2002,20(2):35-37.
论文作者:吴艳斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/2
标签：微机论文; 变电所论文; 铁道论文; 自动化系统论文; 系统论文; 监控系统论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第8期论文;