鐵路智能低壓配電系統

鐵路智能低壓配電系統

　　摘 要：本文詳細闡述了TSCN-1W鐵路智能低壓配電系統原理、系統組成、實現功能及應用前景，此系統的應用提高了鐵路低壓電力設備管理的現代化、科學化和智能化水平，彌補電壓非對稱運行不平衡故障判斷缺失，提高了電力系統的安全性和可靠性。

　　關鍵詞：智能;非對稱;檢測;配電

　　引言

　　鐵路電力系統是鐵路運輸的重要組成部分，擔負行車設備用電，電壓必須在規定范圍內，不可間斷。它的可靠性直接關系行車安全。但目前，智能化程度不高，低壓系統無監測、診斷和故障處理功能，分析判斷設備故障困難。特別是當電壓處于嚴重的非對稱運行狀態時，低壓配電設備不具備自動轉換技術條件，會導致行車設備不能正常工作，影響列車運行。TSCN-1W智能低壓配電系統能解決上述問題，提高鐵路車行車設備供電安全可靠性，實現科學智能化管理。

　　1 基本原理

　　鐵路智能低壓配電系統采用微電子技術、高速電壓檢測技術、缺相智能檢測技術、通過計算機網絡通信對鐵路低壓配電系統實現智能化集中管理，實現電能質量參數實時采集遠程監控分析及操作，故障后的快速診斷和處理系統通過實時監測三相變壓器運行狀態，在變壓器高壓側發生單相接地、三相斷電和電壓瞬間波動等嚴重非對稱運行狀態時，快速切斷故障電源，切換到另一路正常電源，真正實現不間斷供電。

　　1.1 “嚴重非對稱運行故障”的實時檢測技術

　　電路能夠在交流電的1個周期至2個周期時間內準確測量出三相交流電的有效電壓值和相角，然后調用算法判斷出三相電是否存在缺相運行。由于電網存在電壓波動，該算法必須能夠屏蔽斷電、電壓不穩定等干擾，以較高的置信概率判斷出缺相運行狀態。

　　1.2 選擇快速切斷低壓配電箱供電回路的設備及驅動電路

　　常規斷路器的斷開時間較慢，使用能高速關斷的高性能斷路器，研究與之配套的驅動電路，令斷路器在保證可靠工作的前提下，斷開時間能夠滿足指標要求。

　　2 智能低壓配電系統的組成和功能

　　TSCN-1W鐵路智能低壓配電系統，由系統管理中心、區域監控管理中心、智能低壓配電箱和通信網絡組成。系統采用星形的拓撲結構，一個監控管理中心管理下屬所有配電箱。配電系統管理中心、區域監控管理中心與配電箱之間的通信采用鐵路專網，通過TCP/IP協議通信。區域監控中心可與系統管理中心根據需要合并設立。集低壓配電功能、電能質量檢測功能、控制功能、遙測功能、遙信功能、遙調功能、保護功能、防護功能于一體。能快速檢測非對稱性運行故障并切斷故障電源、記錄存儲實時曲線、運行告警、運行故障、異常波形。監控管理中心集中控制和管理轄區的相關設備。每個系統可實現對1～1000個車站供電情況進行監控。根據需要，區域監控中心可與管理中心合并設立。該系統實現了低壓配電運行狀態的實時監測、控制和管理、實現了供電線路發生故障后的快速診斷和處理(變壓器非對稱運行故障)、能為安全生產管理、故障原因分析等提供相應的依據。

　　2.1 系統管理中心

　　系統管理中心安裝在供電段，主要由系統管理員使用。由計算機與數據服務器組成，負責為智能低壓配電系統進行資源分配與信息管理，由本系統的管理中心軟件實現，提供系統初始化、系統參數配置、用戶管理、日志查詢等工作，通過大型商用數據庫，將整個系統的數據集中保存在系統管理中心。

　　2.2 區域監控中心

　　區域監控中心安裝在車間，由車間值班人員使用。包括操作電腦和SMS收發器，是系統的操作平臺負責對所管轄的配電箱設備的狀態進行監控，由本系統的監控軟件實現。通過與配電箱設備通信，實現配電箱的電力參數采集、存儲和顯示; 實現遠程分合閘控制;實現告警、故障的監視和判斷，并通過聲光報警方式通知值班人員。

　　2.3 通信網絡

　　采用有線和無線網絡備份的方式保證通信可靠性。有線連接主干網采用鐵路的2M專網，在設備終端處通過協轉轉換為以太網;無線連接考慮到鐵路通信的安全性，未采用GPRS方式，而是在沒有有線網絡或網絡不通的情況下設備自動轉換為SMS通信。

　　2.4 智能低壓配電箱

　　智能低壓配電箱是安裝在現場設備端的智能設備，分為電氣設備部分(一次回路)和智能電網檢測單元及電子組件部分，檢測單元模塊化。智能設備通過對模擬量和現場狀態的采集和數字化運算處理，傳輸至遠方的區域監控中心，達到遠程監控的目的;也可接收區域監控中心的指令，對電動操作機構進行操作，實現遙控分合閘功能。

　　圖1

　　3 實現主要功能

　　3.1 非對稱運行故障的檢測和處理功能

　　由智能配電箱檢測單元實時監測，快速檢測電壓、相角，并判斷出是否為“變壓器嚴重非對稱運行”故障。當發生故障時，快速切斷配電箱供電回路，并在監控管理中心產生聲光報警。高壓側恢復正常后，可在監控管理中心操作界面上控制智能配電箱接通供電回路。

　　3.2 故障信息和故障波形記錄功能

　　當發生故障時，智能低壓配電箱都能夠準確采集到故障的時間、相位、波形、電壓等參數，并實時記錄故障波形、時間、電壓。這些信息將上傳到監控管理中心的服務器中，工作人員根據故障發生時間可以隨時調用并查看分析。

　　3.3 電能質量信息和設備工況信息的在線監測功能

　　系統采集各線路的電能質量信息和設備工況信息。采集模塊每兩秒采集一組電能質量數據和設備工況信息，主動上報至監控管理中心，監控管理中心將數據保存于數據服務器中，并將最新數據在界面顯示。若超過一定時間配電箱沒有上傳數據，監控管理中心軟件將提示配電箱失去連接，發出告警信號。電能質量信息包括：三相電壓、電流、相角、頻率、有功功率、無功功率、功率因素等。設備工況信息包括：剩余電流、電度計量、配電箱溫度、斷路器(隔離開關、主斷路器、分斷路器)分合閘位置信息、UPS的運參數等。這些信息將定時上傳至監控管理中心，能夠實時顯示和查看。

　　3.4 遠程控制和信息化管理功能

　　監控管理中心軟件將采用有線或無線通信設備對現場的智能配電箱進行遠程操作。即實現主斷路器的遠程分閘、合閘操作，實現配電箱工作參數的設置和修改;實現對電能質量、電源故障的分析、統計管理、報表打印等信息化管理功能。

　　4 智能低壓配電系統的效益分析

　　4.1 運行效益

　　智能低壓配電系統能實現變配電系統的“四遙”功能，避免了人工抄表、現場操作、晝夜定時巡視的工作;能檢測和記錄用電回路的各種電量參數，斷路器的狀態、故障報警、故障原因等信息，較人工方式更為準確和及時。大大節約了人力成本，并實現低壓供配電系統一體化綜合監控、統一管理。

　　4.2 安全效益

　　智能低壓配電系統能夠捕捉和分析暫態異常波形，可提前發現潛在的故障隱患。當現場發生供電故障時，可迅速使相關人員獲得故障的位置、原因及故障電流等多種參數，幫助快速排除故障，減少損失。

　　4.3 節能效益

　　通過智能低壓配電系統的監控畫面，數據庫返回的各項信息，能及時了解各個饋電回路的運行狀況，便于用戶合理地分配電能，幫助用戶有效地分析管理負荷，減少非正常耗電。

　　5 結束語

　　鐵路智能低壓配電系統運用，可以顯著的提高鐵路低壓配電的信息化處理水平，大大提升工作效率，節省了人力成本和維護時間，提高了電力系統的安全性和可靠性。隨著強電控制與微電子技術、計算機技術和網絡通信技術進一步發展，用智能低壓配電系統代替原有的常規配電方式，必將成為鐵路電力系統改革的方向。

　　參考文獻：

　　[1]張白帆.低壓成套開關設備的原理及其控制技術[M].機械工業出版社，2014.

　　[2]陳平，王宏.智能低壓配電系統的分析及實現[J].配網自動化，2010.

　　[3]曾孟雄.智能檢測控制技術及應用[M].電子工業出版社，2008.

　　[4]畢麗紅.通信網絡技術[M].中國電力出版社，2007.

【鐵路智能低壓配電系統】相關文章：

鐵路智能交通運輸系統淺析論文09-29

智能機柜監控系統07-26

智能無線防盜系統的設計06-20

智能樓宇管理系統的應用07-14

智能社區管理系統設計的論文09-04

基于DSP的智能座椅系統的設計09-12

智能排隊叫號系統在醫院的應用08-01

探析智能建筑系統構成08-26

低壓配電系統浪涌保護器安裝方法探討10-14

廣播電視系統智能監控分析07-06