济南局集团公司青岛供电段 山东青岛 266071
摘要：随着高速铁路的快速发展，供电远动技术逐步成熟，可靠性明显提高，但接触网隔离开关远动控制依然不稳定，特别是供电运行中曾经出现误动、拒动、误显示等现象，成为供电远动系统中最为薄弱的环节。通过介绍一起高铁接触网分相隔离开关误动故障分析和验证过程，找到误动原因。针对目前接触网开关运行问题，从结构设计优化、技术管理、安全管理等方面提出安全控制措施。
关键词：铁路；接触网；隔离开关
由于高速铁路一般均为客运专线，接触网断电将直接导致旅客列车失电，使列车失去空调系统，甚至影响旅客安全，因此高速铁路对供电可靠性的要求更高。电气化铁路牵引供电系统采用调度集中控制模式，调度员通过供电远动系统（SCADA）实时监视和控制接触网隔离开关。接触网开关的误动作直接影响牵引供电系统，甚至干扰高速铁路正常运输秩序。
一、接触网隔离开关远动现状
目前高速铁路接触网隔离开关远动控制主要是光纤控制形式。光纤控制形式主要是借鉴数字化变电所理念发展而来，其主要特点：一是减少了穿越户内户外控制电缆的数量，降低了外部原因如雷、电等对所内设备的危害；二是控制信号采用了光缆传输，减少了电磁干扰。但是，该控制形式同时也带来了一些新问题，主要体现在如下方面：RTU 等电子元件置于户外控制箱内，运行环境差，元器件损坏率增高。控制回路、逻辑判断等变得复杂，环节增多，导致误显示信号等不确定因素增多。RTU、操作机构控制板等工作电源与操作电源同路，在电源电压不稳定时，造成各个环节不稳定因素增多。据不完全统计，自高铁开通以来，出现误动10 多次，拒动30 余次，开关位置误显示100 余次，虽经过多次专项整治，但治标不治本，问题和隐患依然存在，没有从根本上得到解决。
二、案例分析接触网分相开关误动
1、概况。该高速铁路J 牵引变电所值班员发现内接触网开关控制屏频繁报出“远方/当地”切换信号，设备管理单位立即组织人员在所内查找信号误报原因。现场人员通过查看报文、检查并紧固网开关控制屏接线端子排、重启综自通信管理机和屏控RTU 装置、操作远方/当地转换开关试验等方法进行排查故障。该高铁J 牵引变电所处3001 接触网分相隔离开关报“非远动”合位，动车组立即采取降弓通过，供电调度远动操作分闸，现场采取断开接触网隔离开关控制电源措施。
2、故障查找现场检查试验
通过调取SCADA 系统调度主站报文、牵引变电所综自系统后台机报文、网开屏控终端RTU 装置报文进行对比分析，由于网关现场测控终端RTU 装置并无存储事件记录功能，故无报文显示。不同的是，屏控RTU 装置记录“远方/当地”转换遥信信息2 条（双遥信节点判断），在综自后台机和SCADA 系统调度主站记录中仅有1 条信息（单遥信节点判断）。
（1）远方/当地异常分合信号频繁切换
从图可以看出，YX15、YX1-X14 分别为调度操作信号、当地操作信号端子，YX1COM 为操作公共端端子，检查人员发现YX1-X14、YX15、YX1COM 端子接线松动并对其进行紧固。在接触网开关屏端子排YX1COM 遥信公共端虚接后，人为晃动情况下，可再现“远方/当地”频繁切换故障，验证分析后可判断远方当地频繁转换故障原因为RTU 装置接线端子松动引起。
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（2）3001 开关误动故障逻辑分析。检查发现3001 合闸按钮故障，合闸回路存在导通可能，由于控制方式“远方位”对屏控按钮的闭锁作用，即便在远方/当地频繁切换时（实际转换未成功）却不能引起开关合闸动作；在供电人员故障查找时，对远动/当地接线端子紧固后并将屏控远方成功转换至当地位时，解除了屏控按钮闭锁关系，故障按钮触发合闸动作（3001 合闸动作逻辑如图4 所示）。推断3001 屏控合闸回路一直导通、远动/当地二次接线端子松动是基本条件，远动/当地转换是触发条件，进行再现故障试验。在屏控“远方位”模式条件下，按住3001 合闸按钮后（还原合闸回路导通），操作屏控远动/当地转换开关，转换同时导致3001 开关闭合，验证推断成立。
3、误动原因分析。高铁接触网隔离开关在铁路沿线布置，受风雨雷电等侵蚀以及列车震动和电磁环境等干扰，具有运行环境恶劣和技术管理结合部多的特点。引起网开误动作的原因主要有两大类，一类是由于开关设计、安装本身不合理，易受现场环境影响造成的误动作；另一类主要是由于日常维护管理或调试不到位，引起的设备故障导致。从本次误动故障可以看出，误动产生的原因既有设备硬件存在问题、软件调试不到位问题，也有人为因素，故障由多方因素综合叠加产生，故障的发生不乏偶然性、也充满必然性因素。为有效预防接触网远动隔离开关误动，笔者认为需要从结构设计优化、技术管理、安全管理和应急管理四个方面入手，减小接触网远动隔离开关误动对高速铁路运营造成的影响。
4、安全控制措施
（1）结构设计优化。根据铁路总公司要求将接触网隔离开关本体电机操作电源的微断开关纳入远动并接入调度主站。正常运行时，远动微断开关处于分闸位。在接触网开关操作前，先闭合远动微断开关，再操作接触网开关，接触网开关操作完成后断开远动微断开关。在正常运行时切断网开电机控制电源，电机不得电，从根本上杜绝了接触网开关延时误动作和干扰误动作现象。同时，接触网开关“分/合位”信号、“远方/当地”信号需要采用双遥信控制，电动操作机构的电源回路应设置电涌保护器（SPD）。
（2）技术管理。为保证网开远动控制关系正确，调度员工作站、综自后台界面中需要标注隔离开关编号、支柱号、公里标、网开监控屏所在机房位置等信息，不应将未调试接触网开关单独设置在界面中。接触网开关RTU 装置更换前，应确认RTU 装置是否需要设置ID 号；需要通过软件写入或硬件拨码开关设置ID 号时，需要确认ID 号设置是否正确，防止因ID 号设置不对应造成的开关控制错误。接触网开关监控屏中控制两台及以上网开的，在网开光纤收发装置标签中应标注开关编号、RTU 装置ID 号，并建立网开编号与RTU 装置ID 号对照表技术资料。接触网开关监控屏（或综自监控屏）、现场RTU 装置升级或更换后，需对接触网开关进行调试确认后方可投入使用。日常检查维护时需要对端子排、控制按钮接线等进行检查紧固，防止接线松动造成误报遥信信号。
（3）安全管理措施。远动调试前，调试人员需要对调试时可能影响的其它接触网开关进行充分预想并制定有效安全措施。远动调试完成后，现场调试人员需要确认接触网开关“分/合位”位置与运行位是否一致、正确。未经调试的接触网开关在已投运的调度员工作站或综自后台界面显示时，需要在界面中标注“未启用”信息。为确保远动调试效果，新建网开远动调试前，现场若未加装支柱杆号、隔离开关编号或现场支柱杆号、隔离开关编号标识不清时，以及综自后台界面或接触网开关监控屏中接触网开关编号未标识或标识不清的，应不得进行远动调试。
通过分析高速铁路一起接触网分相隔离开关误动故障案例，采用故障报文对比、现场检查、试验验证等方法，查找出误动的原因，介绍接触网开关误动故障的一种分析方法。为了防止类似故障再次发生，从接触网隔离开关结构设计优化和安全控制措施入手，采取技术手段和管理手段相结合，提出接触网隔离开关误动的防范措施，为高铁接触网隔离开关误动故障处理和预防提供参考。
参考文献：
[1] 董昭德. 一种实用的接触网隔离开关监控系统[J]. 中国科技信息，2013，（1）.
[2] 尹磊. 接触网隔离开关监控系统方案研究[J]. 建筑电气，2012，（8）.
[3] 赵培帅. 客运专线铁路牵引供电及电力供电若干设计问题[J]. 电气开关，2013，（1）.
[4] 陈晓红. 接触网远动隔离开关存在问题的分析与建议[J].电气化铁道，2014，（4）.
论文作者:闫佳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/22
标签：故障论文; 操作论文; 装置论文; 远方论文; 报文论文; 信号论文; 高速铁路论文; 《防护工程》2018年第34期论文;