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請(qǐng)簡(jiǎn)述電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)的基本要求 簡(jiǎn)述電氣化鐵道牽引供電回路篇一
1緒論
1.1概述
電能是現(xiàn)代工業(yè)的動(dòng)力心臟，供電的可靠性和電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到企業(yè)的切身利益。為了提高供電可靠性和電能質(zhì)量，現(xiàn)在電力系統(tǒng)中普遍采用了遠(yuǎn)動(dòng)裝置，用于集中監(jiān)視和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。運(yùn)動(dòng)裝置的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)不同階段。
在早期，調(diào)度中心沒有辦法及時(shí)地了解和監(jiān)視各廠站設(shè)備的運(yùn)行情況，更談不上對(duì)各廠站的設(shè)備進(jìn)行直接控制。各站供電系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行情況，各條線路的電流、電壓、功率等情況調(diào)度中心都不能及時(shí)掌握，調(diào)度員和各個(gè)變電站的聯(lián)系主要是電話，每天由各變電站值班人員定時(shí)用電話向調(diào)度員報(bào)告本站的電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)，調(diào)度員需要根據(jù)情況匯總、分析，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才能掌握全廠供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的有限信息。由于電力系統(tǒng)是實(shí)時(shí)變化的，就這些信息來說已經(jīng)屬于“歷史”的了。調(diào)度員只能根據(jù)事前通過大量人工計(jì)算得到的各種系統(tǒng)運(yùn)行方式，結(jié)合這些有限的“歷史”性信息，加上個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，選擇某種運(yùn)行方式，再用電話通知各個(gè)變電站值班人員進(jìn)行調(diào)整控制。一旦發(fā)生事故，也不能及時(shí)了解事故現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)進(jìn)行事故處理，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，才能恢復(fù)正常運(yùn)行。顯然，這種落后的“遠(yuǎn)動(dòng)”方式直接影響供電企業(yè)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
第二個(gè)發(fā)展階段是遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的采用。安裝于各個(gè)變電站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，采集各車間的負(fù)荷情況，各線路電流，電壓，功率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及各開關(guān)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，然后通過控制電纜傳給調(diào)度中心并直接顯示在調(diào)度臺(tái)的儀表和模擬屏上。調(diào)度員可以隨時(shí)看到這些運(yùn)行參數(shù)和全系統(tǒng)運(yùn)行方式，還可以立刻“看到”開關(guān)等設(shè)備的事故跳閘（模擬屏上相應(yīng)的圖形閃光）。調(diào)度中心可以有效地對(duì)全廠供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。調(diào)度員還可以在調(diào)度中心直接對(duì)某些開關(guān)進(jìn)行投入和切除的操作。這種布線邏輯式的遠(yuǎn)動(dòng)裝置的采用，使電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最基本的遙測(cè)、遙信、遙控的功能。
第三個(gè)發(fā)展階段是電子計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，對(duì)電能質(zhì)量及供電可靠性的要求越來越高，人們對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也越來越重視。全面解決這些問題，就需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的分析和計(jì)算。監(jiān)控系統(tǒng)需要裝備類似人的“大腦”的設(shè)備，這就是電子計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)基本原理
2.1 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的功能
遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是指對(duì)廣闊地區(qū)的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng),他包括對(duì)必需的過程信息的采集、處理、傳輸和顯示、執(zhí)行等全部的設(shè)備與功能.構(gòu)成遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備包括廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置,調(diào)度端遠(yuǎn)動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)信道.遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。
在電力系統(tǒng)中，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。作為電力行業(yè)的專用自動(dòng)化系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益，減輕調(diào)度員的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在鐵道電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上的應(yīng)用較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運(yùn)輸?shù)恼{(diào)度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化系統(tǒng)的發(fā)展過程中，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，不同時(shí)期有不同的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品，同時(shí)我國也從國外引進(jìn)了大量的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品與設(shè)備，這些都帶動(dòng)了鐵道電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)向更高的目標(biāo)發(fā)展。
在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，主要的執(zhí)行裝置是rtu（remote terminal unit），rtu是一種遠(yuǎn)端測(cè)控單元裝置，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。與常用的可編程控制器plc相比，rtu通常要具有優(yōu)良的通訊能力和更大的存儲(chǔ)容量，適用于更惡劣的溫度和濕度環(huán)境，但是在運(yùn)算和編程能力上比較差。由于rtu對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，使得rtu產(chǎn)品在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用。
隨著微機(jī)綜合保護(hù)裝置的越來越廣泛的應(yīng)用，越來越多的微機(jī)綜合保護(hù)裝置應(yīng)用到了遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，微機(jī)綜合保護(hù)裝置是用于測(cè)量、控制、保護(hù)、通訊一體化的一種經(jīng)濟(jì)型保護(hù)；針對(duì)配網(wǎng)終端高壓配電室量身定做，以三段式無方向電流保護(hù)為核心，配備電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)視及采集功能，可省掉傳統(tǒng)的電流表、電壓表、功率表、頻率表、電度表等，并可通過通訊口將測(cè)量數(shù)據(jù)及保護(hù)信息遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主機(jī)，方便的實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)配置基本模式 1.點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置
主站與子站之間通過專用的傳輸鏈路相連接的一種配置 2.多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置
控制中心或主站,通過各自的傳輸鏈路相連接的一種配置.3.多點(diǎn)星型配置
控制中心或主站與多個(gè)子站之間相連接的一種配置 4.多點(diǎn)共線配置
控制中心或主站通過一公共鏈路與多個(gè)子站相連接的一種配置 5.多點(diǎn)環(huán)形配置
所有站之間的通信鏈路形成環(huán)路,控制中心或主站可以通過兩條不同的路徑于每一子站通信.分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)“四遙”一般集保護(hù)、測(cè)量、控制于一體，有完善的scada功能，其結(jié)構(gòu)如圖1所示:
圖1 分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
本系統(tǒng)中由測(cè)控裝置、線路保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)裝置采集站內(nèi)信息, 通過lon網(wǎng)送往前置機(jī), 前置機(jī)分別通過高速局域網(wǎng)和rs-232送往操作員站和調(diào)度中心，同時(shí)前置機(jī)又可接收操作員站和調(diào)度中心下發(fā)的控制命令和對(duì)時(shí)命令。
由此可見，該系統(tǒng)是通過前置機(jī)與調(diào)度中心進(jìn)行直接聯(lián)系的，該前置機(jī)采用amx實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（real time operating system），它可以調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制任務(wù)，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，滿足對(duì)時(shí)間的限制和要求。其遠(yuǎn)動(dòng)上行和遠(yuǎn)動(dòng)下行任務(wù)軟件流程圖如圖2、3所示。
圖2 運(yùn)行上行任務(wù)軟件流程圖
圖3 遠(yuǎn)動(dòng)下行任務(wù)流程圖
隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行水平和管理水平的提高，越來越多的新建變電站和老站需要上微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以達(dá)到無人值守的目的，遠(yuǎn)動(dòng)在系統(tǒng)中的重要性越來越突出。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展和在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)將向著高速率、大容量的方向發(fā)展，工業(yè)電視監(jiān)視技術(shù)和遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的結(jié)合，將使傳統(tǒng)的“四遙”變?yōu)榘ā斑b視”在內(nèi)的“五遙”更好地為電力生產(chǎn)和管理服務(wù)。為了保證整個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，在遠(yuǎn)方站和主站端分別采用不停電電源，以及主站端采用雙機(jī)備用切換系統(tǒng)。為保證信息傳輸?shù)目煽啃?，需采用雙通道備用。為適應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)度管理中采用分層控制的方式，遠(yuǎn)動(dòng)信息網(wǎng)也采用分層式結(jié)構(gòu)，以保證有效地傳輸信息，減少設(shè)備和通道投資。
2.2 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成
微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由三大部分組成：調(diào)度所的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，為調(diào)度端設(shè)備，或稱主站設(shè)備；變電所端的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備rtu（即遠(yuǎn)方終端設(shè)備），為執(zhí)行端設(shè)備，或稱子站信道，主要是調(diào)制解調(diào)器等傳輸系統(tǒng)。
圖1.1 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)原理框圖
圖 4 給出了遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)原理框圖。
1、調(diào)度端
調(diào)度端能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)最主要的人-機(jī)界面部分的主要調(diào)度操作，調(diào)度端接收rtu送來的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)動(dòng)信息，經(jīng)過譯碼后還原處被測(cè)量的實(shí)際大小值和被監(jiān)控對(duì)象的實(shí)際狀態(tài)，顯示在調(diào)度室的crt上和調(diào)度模擬屏上，也可以按要求進(jìn)行打印輸出。另外調(diào)度員通過鍵盤或鼠標(biāo)操作，可以輸入遙控和遙調(diào)命令，調(diào)度端按規(guī)約組裝出遙控信息字和遙調(diào)信息字向rtu傳送。根據(jù)調(diào)度端的設(shè)備配置，可分為單機(jī)調(diào)度端、多機(jī)調(diào)度端、雙機(jī)備用調(diào)度端和網(wǎng)絡(luò)調(diào)度端。
2、執(zhí)行端
執(zhí)行端是位于遠(yuǎn)距離調(diào)度端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制的裝置。它接收和處理現(xiàn)場(chǎng)信息經(jīng)轉(zhuǎn)換后送來的模擬量、脈沖量和開關(guān)量，并將上述信息經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的各種數(shù)字信息按規(guī)約編碼成遙測(cè)信息字和遙信信息字，向調(diào)度端傳送。rtu還可以接受調(diào)度端送來的遙控信息字合遙調(diào)信息字，經(jīng)譯碼后還原處遙控對(duì)象為每一空置執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路提供繼電器的1-2對(duì)常開或常閉節(jié)點(diǎn)；為每一調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路提供繼電器的1-2對(duì)常閉節(jié)點(diǎn)；為每一調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路輸出控制信號(hào)，輸出信號(hào)為可調(diào)直流電壓、可調(diào)脈沖或可調(diào)脈沖寬度有三種形式中的任一種。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在rtu中采用多cpu的分布式處理技術(shù)，使各功能模塊化，有利于提高rtu的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
3、通信信道 在計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中用于傳送遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的通信信道稱之遠(yuǎn)動(dòng)信道。遠(yuǎn)動(dòng)信道的質(zhì)量是確保計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可靠 運(yùn)行的重要前提，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)度端與各遠(yuǎn)動(dòng)終端rtu通常構(gòu)成1：n的集散監(jiān)控與調(diào)度，通信信道則擔(dān)負(fù)調(diào)度端與各遠(yuǎn)動(dòng)終端rtu間數(shù)據(jù)傳送的重任。在一個(gè)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，調(diào)度端和各遠(yuǎn)動(dòng)終端的質(zhì)量再好，如果信道不過關(guān)，這樣的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)則毫無用處。
在調(diào)度所的控制端要將遙控、遙調(diào)命令送到被控端去執(zhí)行，遙控或遙調(diào)命令經(jīng)編碼編成數(shù)字信號(hào)。在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中傳送的信號(hào)，在傳輸過程中會(huì)受到各種干擾，可能使信號(hào)發(fā)生差錯(cuò)。為提高傳輸?shù)目煽啃?，?duì)遙控、遙調(diào)的數(shù)字信息要進(jìn)行抗干擾編碼，以減小由于干擾而引起的差錯(cuò)。由于數(shù)字脈沖信號(hào)一般不適宜直接傳輸，例如利用電話線路作為信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ罆r(shí)，線路的電感、電容會(huì)使脈沖信號(hào)產(chǎn)生很大的衰減和變形，所以要用通信設(shè)備部分的調(diào)制器把數(shù)字脈沖信號(hào)變成適合于傳輸?shù)男盘?hào)，如變成正弦信號(hào)傳輸。這樣，控制端就把經(jīng)過調(diào)制后的遙控、遙調(diào)信號(hào)發(fā)送出去，送到被控端接收。接收端首先用通信設(shè)備中的解調(diào)器正弦信號(hào)還原成原來的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)抗干擾譯碼進(jìn)行檢錯(cuò)，檢查信號(hào)在傳輸過程中是否因干擾的影響而發(fā)生錯(cuò)碼。檢查出錯(cuò)誤的碼組就拒絕執(zhí)行，正確時(shí)則遙控、遙調(diào)譯碼后分別執(zhí)行。
四遙功能即遙信(yx), 遙測(cè)(yc), 遙控(yk)和遙調(diào)(yt)的概念 四遙功能：
四遙功能即遙信(yx), 遙測(cè)(yc), 遙控(yk)和遙調(diào)(yt).遙信：要求采用無源接點(diǎn)方式,即某一路遙信量的輸入應(yīng)是一對(duì)繼電器的觸點(diǎn),或者是閉合,或者是斷開。通過遙信端子板將繼電器觸點(diǎn)的閉合或斷開轉(zhuǎn)換成為低電平或高電平信號(hào)送入rtu 的yx 模塊。遙信功能通常用于測(cè)量下列信號(hào),開關(guān)的位置信號(hào)、變壓器內(nèi)部故障綜合信號(hào)、保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、通信設(shè)備運(yùn)行狀況信號(hào)、調(diào)壓變壓器抽頭位置信號(hào)。自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和其它可提供繼電器方式輸出的信號(hào);事故總信號(hào)及裝置主電源停電信號(hào)等。
遙測(cè)是指用遠(yuǎn)程通信技術(shù)傳送被測(cè)量的測(cè)量值，又稱遠(yuǎn)程測(cè)量。遙信是指對(duì)狀態(tài)量（如開關(guān)的位置，裝置的投入或退出）進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，又稱遠(yuǎn)程信號(hào)。遙控是指對(duì)于只有兩個(gè)確定狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行操作的遠(yuǎn)程命令，又稱遠(yuǎn)程控制，遙調(diào)是指對(duì)于具有兩個(gè)以上狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備發(fā)出的遠(yuǎn)程命令，又稱遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。“四遙”是遠(yuǎn)動(dòng)裝置的四項(xiàng)基本功能，但作為具體的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，并非都具有四遙功能，有的只有遙測(cè)和遙信；有的則兼有遙控、遙調(diào)功能，應(yīng)視需要而定。
遙控：采用無源接點(diǎn)方式,要求其正確動(dòng)作率不小于99.99 %.所謂遙控的正確動(dòng)作率是指其不誤動(dòng)的概率,一般拒動(dòng)不認(rèn)為是不正確,遙控功能常用于斷路器的合、分和電容器以及其它可以采用繼電器控制的場(chǎng)合。
遙調(diào)：采用無源接點(diǎn)方式,要求其正確率大于99.99 %.遙調(diào)常用于有載調(diào)壓變壓器抽頭的升、降調(diào)節(jié)和其它可采用一組繼電器控制具有分級(jí)升降功能的場(chǎng)合。
4、遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約
由于電力生產(chǎn)的特點(diǎn)，發(fā)電廠、變電所和調(diào)度所之間的信息交換只能經(jīng)過通道實(shí)現(xiàn)。信息傳送一般是串行方式和網(wǎng)絡(luò)方式。因此，要使發(fā)送出去的信息到對(duì)方后，能夠識(shí)別、接收和處理，就要對(duì)傳送的信息的格式作嚴(yán)格的規(guī)定，這就是遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的一個(gè)內(nèi)容。這些規(guī)定包括傳送的方式是同步傳送還是異步傳送，幀同步字，抗干擾的措施，位同步方式，幀結(jié)構(gòu)，信息傳輸過程。
遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的另一方面內(nèi)容，是規(guī)定實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、監(jiān)視、控制的信息傳輸?shù)木唧w步驟。例如，將信息按其重要性程度和更新周期，分成不同類別或不同循環(huán)周期傳送；確定實(shí)現(xiàn)遙信變位傳送、實(shí)現(xiàn)遙控返送校核以提高遙控的可靠性的方式，實(shí)現(xiàn)發(fā)（耗）電量的凍結(jié)、傳送,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)時(shí)、實(shí)現(xiàn)全部數(shù)據(jù)或某個(gè)數(shù)據(jù)的收集,以及遠(yuǎn)方站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備本身的狀態(tài)監(jiān)視的方式等。
遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的制定，有助于各個(gè)制造廠制造的遠(yuǎn)方終端設(shè)備可以接入同一個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)。尤其在調(diào)度端(主站端)采用微型機(jī)或小型機(jī)作為安全監(jiān)控系統(tǒng)的前置機(jī)的情況下，更需要統(tǒng)一規(guī)約，使不同型號(hào)的設(shè)備能接入同一個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)。它還有助于制造設(shè)備的工廠提高工藝質(zhì)量，提高設(shè)備的可靠性，因而提高整個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。
遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約分為循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約和問答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約。在中國這兩種規(guī)約并存。
1、循環(huán)式規(guī)約。規(guī)約中的幀結(jié)構(gòu)具有幀同步字、控制字、幀類別和信息字。其中幀同步字是用作一幀的開頭，要求幀同步字具有較好的自相關(guān)特性，以便對(duì)方比較容易捕捉，檢出幀同步。還要求幀同步具有較小的假同步概率，防止假同步發(fā)生?？刂谱质侵该鲙念悇e，共有多少字節(jié)，以及發(fā)送信息的源地址、目的地址等。循環(huán)式規(guī)約要求循環(huán)往復(fù)不停頓地傳送信息。傳送信息的內(nèi)容在受到干擾而拒受以后，在下一幀還可以傳送，丟失的信息還可以得到補(bǔ)救，保護(hù)性措施可以降低要求，也可以適用于單工或雙工通道，但不能用于半雙工通道。可以采用位同步和波形的積分檢出等提高通道傳輸質(zhì)量的措施。此種通信規(guī)約傳輸信息的有效率較低。
2、問答式規(guī)約。其主要特點(diǎn)是以主站端為主，主站端向遠(yuǎn)方站詢問召喚某一類別信息，遠(yuǎn)方站即將此種類別信息作回答。主站端正確接受此類別信息后，才開始下一輪新的詢問，否則還繼續(xù)向遠(yuǎn)方站詢問召喚此類信息。
問答式規(guī)約為了減少傳輸?shù)男畔⒘?，采用變位傳送遙信、死區(qū)變化傳送遙測(cè)量等壓縮傳送信息的方法。
問答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的另一個(gè)特點(diǎn)是通道結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化，在一個(gè)通信鏈路上，可以連接好幾個(gè)遠(yuǎn)方站，這樣可以使通道投資減少，提高通道的備用性。問答式遠(yuǎn)動(dòng)可以適用雙工、半雙工通道。
對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約要求傳輸?shù)男畔⒂邢鄳?yīng)抗干擾措施，一般對(duì)于遙信、遙測(cè)的抗干擾編碼的信號(hào)距離為4,殘余差錯(cuò)率≤10-14。2.3 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)動(dòng)裝置由傳統(tǒng)的布線邏輯式遠(yuǎn)動(dòng)裝置向微計(jì)算機(jī)型遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)過渡。在廠、站端的設(shè)備大都采用了8位微型機(jī)作為遠(yuǎn)動(dòng)裝置，在調(diào)度端則采用16位或32位小型機(jī)作為前置機(jī)，收集多個(gè)廠、站的遠(yuǎn)動(dòng)信息，進(jìn)行預(yù)處理后再送給主計(jì)算機(jī)。其中一種比較流行的方案是，在調(diào)度端以16位微型計(jì)算機(jī)或小型機(jī)構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，既作遠(yuǎn)動(dòng)功能用，又作調(diào)度自動(dòng)化的主機(jī)用。在廠、站端采用的遠(yuǎn)動(dòng)裝置逐步微型機(jī)化，多功能及智能化。在功能方面已從傳統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙控及遙調(diào)功能擴(kuò)展到更多的數(shù)據(jù)采集和處理功能，例如故障時(shí)的事件分析記錄等。智能化遠(yuǎn)動(dòng)裝置具有某種判斷的功能，判斷遙信變位，并優(yōu)先傳送；遙測(cè)的越死區(qū)傳送，即遙測(cè)發(fā)生變化時(shí)，變化量超過一定范圍時(shí)的傳送；以及根據(jù)廠、站端的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)調(diào)度端發(fā)送的命令進(jìn)行校驗(yàn)等。
調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)從設(shè)備內(nèi)容上分為廠站端部分和主站端部分。廠站端部分的設(shè)備早期主要是由rtu和變送器等常規(guī)設(shè)備組成，完成的功能是采集變電站的主要遙測(cè)、遙信信息和執(zhí)行遙控命令，專業(yè)上主要是由遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)來完成的。隨著數(shù)字式保護(hù)設(shè)備的發(fā)展，保護(hù)設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集單元和控制單元從功能上逐步具備了常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的功能，于是各保護(hù)裝置采用數(shù)據(jù)總線連接起來的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)開始登上舞臺(tái)，稱之為“綜合自動(dòng)化系統(tǒng)”。
對(duì)于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來講，它可分為遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從它們實(shí)現(xiàn)的基本功能上定義，稱為scada系統(tǒng)，主要完成“四遙”功能（遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)），再加上高級(jí)應(yīng)用功能如安全分析、狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算分析、最優(yōu)無功電壓控制、自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度等功能，構(gòu)成了一個(gè)完整的能量管理系統(tǒng)(energy management system)。由于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是為調(diào)度控制中心提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)視和控制，因此它是電力系統(tǒng)中重要的組成部分。.電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中執(zhí)行端的設(shè)計(jì)
3.1 執(zhí)行端的功能
rtu是被控制端得遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，它實(shí)際上也是一個(gè)微機(jī)，用來完成遙控接收、輸出執(zhí)行、遙測(cè)、遙信量的數(shù)據(jù)采集及發(fā)送的功能。下面位rtu的主要功能。(1)采集狀態(tài)量并向遠(yuǎn)方發(fā)送，帶有光電隔離，遙信變位優(yōu)先傳送；(2)采集數(shù)據(jù)量并向遠(yuǎn)方發(fā)送，帶有光電隔離；
(3)直接采集系統(tǒng)工頻電量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流、有功、無功的測(cè)量并向遠(yuǎn)方發(fā)送，可計(jì)算正反向電度；
(4)采集脈沖電度量并向遠(yuǎn)方發(fā)送，帶有光電隔離；(6)接收并執(zhí)行遙控及返校；(7)程序自恢復(fù)；
(8)設(shè)備自診斷(故障診斷到插件級(jí))；(9)設(shè)備自調(diào)；(10)通道監(jiān)視；(11)接收并執(zhí)行遙調(diào)；
(12)接收并執(zhí)行校時(shí)命令(包括gps對(duì)時(shí)功能 選配)；(13)與兩個(gè)及兩個(gè)以上的主站通訊；(14)采集事件順序記錄并向遠(yuǎn)方發(fā)送；(15)提供多個(gè)數(shù)字接口及多個(gè)模擬接口；(16)可對(duì)每個(gè)接口特性進(jìn)行遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)卦O(shè)置；(17)提供若干種通信規(guī)約,每個(gè)接口可以根據(jù)遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)卦O(shè)置傳輸不同規(guī)約的數(shù)據(jù)；
(18)接受遠(yuǎn)方命令,選擇發(fā)送各類信息；(19)可轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)子站遠(yuǎn)動(dòng)信息；
(20)當(dāng)?shù)仫@示功能，當(dāng)?shù)亟涌谟懈綦x器；
(21)支持與擴(kuò)頻、微波、衛(wèi)星、載波等設(shè)備的通訊；
(22)選配及多規(guī)約同時(shí)運(yùn)行，如dl451-91 cdt規(guī)約，同進(jìn)應(yīng)支持polling規(guī)約和其他國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約（如dnp3.0、sc1801、101規(guī)約）；(23)可通過電信網(wǎng)和電力系統(tǒng)通道進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)置。
3.2電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中執(zhí)行端硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
自遠(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)化以來，其結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。早期的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)終端多為單cpu，即所有的數(shù)據(jù)處理由一個(gè)cpu完成，各種功能的擴(kuò)展（如遙信采集、遙測(cè)采集）通過輸入/輸出口實(shí)現(xiàn)。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)管理進(jìn)程的不斷加快，要求實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)終端自動(dòng)化，遠(yuǎn)動(dòng)終端需要監(jiān)控的信息量不斷增大，實(shí)時(shí)性要求不斷提高，因此單cpu的遠(yuǎn)動(dòng)終端受到了擴(kuò)展能力、數(shù)據(jù)處理能力、實(shí)時(shí)性、設(shè)置的靈活性等諸多因素的限制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為遠(yuǎn)動(dòng)終端的多cpu工作方式提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。
無論是單cpu還是多cpu的遠(yuǎn)動(dòng)終端，其所要完成的基本功能都是一致的。遠(yuǎn)動(dòng)終端除要完成“四遙“（遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)）功能以外，還應(yīng)完成電能（脈沖量）采集、遠(yuǎn)程通信以及當(dāng)?shù)毓δ艿?。遠(yuǎn)動(dòng)終端的硬件結(jié)構(gòu)通常是按rtu所需完成的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，框圖如下：
圖3.1 rtu 結(jié)構(gòu)原框圖（電力p178）
上圖中，各功能部分均可帶有cpu，組成特定功能的智能模塊。每一種功能模塊所處理的信息量是一定的，當(dāng)信息量較大時(shí)可用多塊功能模板。各模板之間的數(shù)據(jù)交換通過數(shù)據(jù)總線完成，外部總線可以是并行總線，也可以是串行總線。
上圖中，各功能部分均可帶有cpu，組成特定功能的智能模塊。每一種功能模塊所處理的信息量是一定的，當(dāng)信息量較大時(shí)可用多塊功能模板。各模板之間的數(shù)據(jù)交換通過數(shù)據(jù)總線完成，外部總線可以是并行總線，也可以是串行總線。
3.3電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中執(zhí)行端軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
圖3.2 rtu軟件結(jié)構(gòu)框圖
有兩種基本類型的rtu——“單板rtu” 和“模塊rtu”?！皢伟錼tu”在一個(gè)版子中集中了所有的i/o接口“模塊rtu” 有一個(gè)單獨(dú)的cpu模塊，同時(shí)也可以有其他的附加模塊，通常這些附加模塊是通過加入一個(gè)通用的“backplane”來實(shí)現(xiàn)的（象在pc機(jī)的主板上插入附加板卡一樣）。rtu的軟件功能
下面的功能是所有rtu都需要的。在一些rtu中有些功能可能混合，并沒有把它們區(qū)分開的必要。
1．實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它可能是一個(gè)特殊的rtos，或是一段在對(duì)輸入的循環(huán)掃描和對(duì)通訊端口循環(huán)監(jiān)控開始時(shí)有效的代碼。2．連接到scada監(jiān)控中心的通訊系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)。3．連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的i/o系統(tǒng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。
4．scada的應(yīng)用軟件。如對(duì)輸入、現(xiàn)場(chǎng)過程和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的掃描；對(duì)從通訊網(wǎng)絡(luò)傳過來的scada監(jiān)控中心命令的響應(yīng)。
5．用戶在rtu上對(duì)應(yīng)用設(shè)定的一些方法?？赡苁且恍┖?jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置，啟用或禁用特別的i/o口，或者提供一套完整的用戶編程環(huán)境。6．診斷系統(tǒng)
7．一些rtu有文件系統(tǒng)支持文件下載。所支持的下載文件包括用戶程序和設(shè)定文件。電力系統(tǒng)中遙測(cè)量的采集和處理
4.1 遙測(cè)量的采集
遙測(cè)量包括電壓、電流和功率等物理量，采集遙測(cè)量時(shí)，它是用電量變送器轉(zhuǎn)換成直流模擬電壓，再接入遠(yuǎn)動(dòng)裝置。這些模擬量為第一類，另外有些物理量，如水電廠中水庫的水位，主變分頭位置,它是數(shù)字量，可直接用數(shù)字方式提供給遠(yuǎn)動(dòng)裝置，這是第二類。第三類是脈沖量，主要是脈沖電度表測(cè)得的。轉(zhuǎn)盤式脈沖電度表發(fā)出的脈沖數(shù)與轉(zhuǎn)的圈數(shù)成正比，遠(yuǎn)動(dòng)裝置把脈沖數(shù)累計(jì)下來就可折算成電度。這三種量都是遙測(cè)量，但各有特點(diǎn)。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片大多用于單極性輸入電壓，也可以將芯片做成適用于雙極性輸入電壓。例如可以先對(duì)輸入電壓的極性進(jìn)行判別，確定符號(hào)位，然后對(duì)數(shù)值部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果最高位是符號(hào)位，通常以“0”表示正極性，以“1”表示負(fù)極性；其余是數(shù)值部分。這種轉(zhuǎn)換的結(jié)果實(shí)際上是以原碼方式來表示帶符號(hào)的數(shù)。
遙測(cè)采集過程一般由以下幾個(gè)單元組成：
一、12位a／d轉(zhuǎn)換器ad574a ad574a是美國模擬器件公司(analog devices)生產(chǎn)的12位逐次逼近型快速a／d轉(zhuǎn)換器。它由模擬芯片和數(shù)字芯片混合集成，其中模擬芯片就是該公司生產(chǎn)的a／d 565a型快速12位單片集成d／a轉(zhuǎn)換器芯片。數(shù)字芯片則包括高性能比較器、逐次比較邏輯寄存器、時(shí)鐘電路、邏輯控制電路以及三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器等。
二、采樣保持電路
采樣保持電路的工作原理：把采樣時(shí)刻得到的模擬量的瞬時(shí)幅度完整地記錄下來，并按需要準(zhǔn)確地保持一段時(shí)間稱為采樣保持。通過采樣保持可將連續(xù)時(shí)間信號(hào)變換成離散時(shí)間信號(hào)序列，從而完成對(duì)信號(hào)在時(shí)間上離散化的任務(wù)。采樣保持電路每隔ts時(shí)間就測(cè)量一次輸入模擬信號(hào)在該時(shí)刻的瞬時(shí)值，然后將該瞬時(shí)值存放在保持電路里面以待a/d轉(zhuǎn)換器使用。在a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換期間，采樣保持電路的輸出應(yīng)保持不變。
三、模擬量多路開關(guān)
廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置要采集的模擬量遠(yuǎn)不止一個(gè)。為了公用一套模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，通常都采用模擬量多路開關(guān)。多路模擬開關(guān)用來輪流接入一路模擬量，以進(jìn)行a／d轉(zhuǎn)換。由電量變送器送來的各個(gè)模擬量在多路開關(guān)的控制下分時(shí)地逐一經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量再進(jìn)入cpu。逐次逼近式的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度是比較快的，例如低速的adcl210完成一次轉(zhuǎn)換約需要100μs，中速的ad574a僅需25μs。由電量變送器送來的模擬量其變化速度一般是比較緩慢的，在進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換期間，模擬量幾乎沒有什么變化。
四、標(biāo)度變換
遠(yuǎn)動(dòng)中的遙測(cè)量有電壓、電流、功率等等，情況各不相同，但對(duì)調(diào)度工作人員而言，需要知道的是實(shí)際物理量的大小。在遙測(cè)值達(dá)到額定值時(shí)，測(cè)量值在經(jīng)過電壓、電流互感器，電量變送器和模數(shù)轉(zhuǎn)換后最終得到的滿量程值都是全1碼，就像用指針式表計(jì)測(cè)量電壓時(shí)，110kv或220kv電壓經(jīng)電壓互感器引到電壓表，滿量程的電壓在電壓表上的反映都是滿量程的偏轉(zhuǎn)角，對(duì)110kv、220kv來說都一樣。為了使指針式電壓表能指示相應(yīng)的電壓，需要在測(cè)量110kv或220kv的電壓表滿量程處，分別標(biāo)上與110kv或220kv相對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺。同樣是電壓表滿量程的偏轉(zhuǎn)角，可以用不同的標(biāo)尺，指示出不同的電壓值，這即稱為標(biāo)度變換。標(biāo)度變換的過程也就是乘系數(shù)的過程。
在采用常規(guī)變送器時(shí)，由于變送器輸出電壓最大值為直流5v，變送器輸出整定的意義更大。當(dāng)有功、無功輸入最大額定值時(shí)，變送器輸出應(yīng)該為直流5v，在負(fù)荷較輕時(shí)，變送器輸出則很小，為保證變送器輸出處于精度較高的線性范圍，我們可以把被測(cè)值的滿刻度量程值縮小。而對(duì)于電壓這樣的被測(cè)值，一般將滿刻度量程值放大。
在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)我們也會(huì)遇見實(shí)際數(shù)值超過額定值的情況。如[例1]中，ct變比為600/5，當(dāng)線路實(shí)際電流超過600時(shí)，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就會(huì)“溢出”，主站接收的數(shù)據(jù)會(huì)從?599，600突變?yōu)?或最大值，當(dāng)實(shí)際電流繼續(xù)增大時(shí)，數(shù)據(jù)出現(xiàn)為0，1，2?，或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，即發(fā)生高位數(shù)據(jù)“溢出”。這種現(xiàn)象的發(fā)生，一方面會(huì)造成一二次設(shè)備的損壞，另一方面會(huì)造成遙測(cè)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，另外由于輸入電壓超出了遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備中a/d轉(zhuǎn)換等部件的設(shè)計(jì)范圍，會(huì)造成裝置損壞故障。
五、越限處理
遙測(cè)功能是將變電站的某些運(yùn)行參數(shù)采集并傳送到調(diào)度所，如變電站進(jìn)出線路的有功功率和無功功率，主變壓器中通過的電流，母線的電壓等等，這些連續(xù)變化的電氣參數(shù)稱為模擬量。一般都采用將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后再傳送的方式。雖然大量的被測(cè)量在不斷變化，但電網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，大部分被測(cè)值基本不變或變化緩慢。
電力系統(tǒng)中有的被測(cè)量運(yùn)行參數(shù)受約束條件的限制，不能超過一定的限值，例如規(guī)定某線路的傳輸功率不能大于某一限值，母線電壓不允許太高或太低，這就需要規(guī)定上限值和下限值。系統(tǒng)應(yīng)將設(shè)置的上下限值存放在內(nèi)存中的遙測(cè)量常數(shù)區(qū)，并及時(shí)檢查遙測(cè)數(shù)據(jù)是否越限，如超越限值，就應(yīng)告警。根據(jù)比較的結(jié)果，可設(shè)置是否越限的標(biāo)志。在遙測(cè)設(shè)置越限“死區(qū)”報(bào)警的同時(shí)，有的系統(tǒng)還對(duì)遙測(cè)越限時(shí)間應(yīng)加以處理。如母線電壓越限報(bào)警，即當(dāng)電壓偏差超出允許范圍且越限連續(xù)累計(jì)時(shí)間達(dá)30s(或該時(shí)間按電壓監(jiān)視點(diǎn)要求)后報(bào)警；線路負(fù)荷電流越限報(bào)警，即按設(shè)備容量及相應(yīng)允許越限時(shí)間來報(bào)警；主變壓器過負(fù)荷報(bào)警，按規(guī)程要求分正常過負(fù)荷、事故過負(fù)荷及相應(yīng)過負(fù)荷時(shí)間報(bào)警；系統(tǒng)頻率偏差報(bào)警，即在系統(tǒng)解列有可能形成小系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)其頻率監(jiān)視點(diǎn)超出允許值的報(bào)警；消弧線圈接地系統(tǒng)中性點(diǎn)位移電壓越限及累計(jì)時(shí)間超出允許值時(shí)報(bào)警；母線上的進(jìn)出功率及電度量不平衡越限報(bào)警；直流電壓越限報(bào)警。越限報(bào)警的各個(gè)參數(shù)量，有一個(gè)允許運(yùn)行時(shí)間限額，為此除越限報(bào)警外還應(yīng)向上級(jí)調(diào)度(控制)人員提供當(dāng)前極限運(yùn)行時(shí)間，即允許運(yùn)行時(shí)間減去越限運(yùn)行的累計(jì)時(shí)間。
4.2 遙測(cè)量的處理
（一）數(shù)字濾波
數(shù)字濾波具有高精度、高可靠性、可程控改變特性或復(fù)用、便于集成等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波在語言信號(hào)處理、圖像信號(hào)處理、醫(yī)學(xué)生物信號(hào)處理以及其他應(yīng)用領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。數(shù)字濾波有低通、高通、帶通、帶阻和全通等類型。它可以是時(shí)不變的或時(shí)變的、因果的或非因果的、線性的或非線性的。應(yīng)用最廣的是線性、時(shí)不變數(shù)字濾波器.數(shù)字濾波(digitalfilter)是由數(shù)字乘法器、加法器和延時(shí)單元組成的一種計(jì)算方法。其功能是對(duì)輸入離散信號(hào)的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理，以達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的。由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字濾波已可用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，也可用大規(guī)模集成數(shù)字硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字濾波是一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)（按預(yù)定的算法，將輸入離散時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為所要求的輸出離散時(shí)間信號(hào)的特定功能裝置）。應(yīng)用數(shù)字濾波處理模擬信號(hào)時(shí)，首先須對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行限帶、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字濾波輸入信號(hào)的抽樣率應(yīng)大于被處理信號(hào)帶寬的兩倍，其頻率響應(yīng)具有以抽樣頻率為間隔的周期重復(fù)特性，且以折疊頻率即1／2抽樣頻率點(diǎn)呈鏡像對(duì)稱。為得到模擬信號(hào)，數(shù)字濾波處理的輸出數(shù)字信號(hào)須經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑。
數(shù)字濾波：用電子計(jì)算機(jī)整理地震勘探資料時(shí)，通過褶積的數(shù)學(xué)處理過程，在時(shí)間域內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)地震信號(hào)的濾波作用，稱為數(shù)字濾波。數(shù)字濾波器的作用就是使地震記錄與濾波算子相褶積，濾波算子就是脈沖響應(yīng)，而脈沖響應(yīng)是單位脈沖通過濾波器的結(jié)果。因此，地震信號(hào)通過數(shù)字濾波器，其輸出信號(hào)就是在某特定時(shí)間內(nèi)所有不同延遲時(shí)間上脈沖響應(yīng)信號(hào)之和。所以，數(shù)字濾波也是延遲濾波的數(shù)字化。數(shù)字濾波器具有比較理想的頻率特性和相位特性，失真度低，分辨能力好。適當(dāng)改變參數(shù)就可靈活地設(shè)計(jì)出所需要的頻率特性。
數(shù)字濾波分為有限數(shù)字濾波fir、無限數(shù)字濾波iir和自適應(yīng)濾波。
（二）死區(qū)計(jì)算
遠(yuǎn)動(dòng)裝置中遙測(cè)量的采集工作是不間斷地循環(huán)進(jìn)行著，并需要將遙測(cè)數(shù)據(jù)上送至調(diào)度中心。這些遙測(cè)量并不是隨時(shí)隨刻都在大幅度變化，而大多數(shù)遙測(cè)量在某一時(shí)間內(nèi)變化是緩慢的。如果要將這微小的變化不停地送往調(diào)度中心，會(huì)增加各個(gè)環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)對(duì)調(diào)度支行人員觀測(cè)支行狀態(tài)也無益。
如果在遙測(cè)量處理中加入死區(qū)計(jì)算，則可有效地解決上述問題。死區(qū)計(jì)算是對(duì)連續(xù)變化的模擬量規(guī)定一個(gè)較小的變化范圍。當(dāng)模擬量在這個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí)，認(rèn)為該模擬量沒有變化，迷個(gè)期間模擬量的值用原值表示，這個(gè)規(guī)定的范圍稱為死區(qū)。當(dāng)模擬量連續(xù)變化超出死區(qū)時(shí)，則以此刻的模擬量值代替舊值，并以此值為中心再高死區(qū)。因此死區(qū)計(jì)算實(shí)際上是降低模擬量變化靈敏度的一種方法。
（三）標(biāo)度變換和二—十轉(zhuǎn)換
1、標(biāo)度變換
標(biāo)度變換又稱為乘系數(shù)，是將a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果的無量綱數(shù)字量還原成有量綱的實(shí)際值的換算方法。
2、二—十轉(zhuǎn)換
標(biāo)度變換后的數(shù)據(jù)已經(jīng)代表了遙測(cè)量的實(shí)際值，但此數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制數(shù)表示的。在某些場(chǎng)合，還希望再轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，這就需要進(jìn)行二—十轉(zhuǎn)換。
四、越限處理
遙測(cè)功能是將遠(yuǎn)方站的各種測(cè)量值傳送到主站端，遙測(cè)的主要技術(shù)指標(biāo)是模擬轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)確度、分辨率、溫度穩(wěn)定性。數(shù)字量的字長(zhǎng)則根據(jù)被測(cè)對(duì)象的要求而定。遙測(cè)量一般有模擬量、數(shù)字量、脈沖計(jì)數(shù)量和其他測(cè)量值。電力系統(tǒng)中有的被測(cè)量運(yùn)行參數(shù)受約束條件的限制，不能超過一定的限值，例如規(guī)定某線路的傳輸功率不能大于某一限值，母線電壓不允許太高或太低，這就需要規(guī)定上限值和下限值。系統(tǒng)應(yīng)將設(shè)置的上下限值存放在內(nèi)存中的遙測(cè)量常數(shù)區(qū)，并及時(shí)檢查遙測(cè)數(shù)據(jù)是否越限，如超越限值，就應(yīng)告警。根據(jù)比較的結(jié)果，可設(shè)置是否越限的標(biāo)志。
在發(fā)現(xiàn)遙測(cè)越限時(shí)，系統(tǒng)就發(fā)告警并記錄越限的時(shí)間和數(shù)值。設(shè)置越限“死區(qū)”可緩解某些運(yùn)行參數(shù)在限值附近波動(dòng)時(shí)頻繁告警的干擾，但越限判別的工作量稍有增加，“死區(qū)”限值的大小要根據(jù)實(shí)際情況確定。
五、事故追憶
系統(tǒng)在運(yùn)行過程中隨時(shí)可能發(fā)生事故，因此在對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，希望把事故發(fā)生前后的一段時(shí)間內(nèi)遙測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況保存下來，為今后的事故分析提供原始依據(jù)，這就是事故追憶功能。電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的抗干擾措施
一、硬件抗干擾措施
1、供電系統(tǒng)的抗干擾措施
a)實(shí)行電源分組供電，例如，將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源的分開，以防止設(shè)備間的干擾。
b)采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)其他設(shè)備的干擾。c)采用隔離變壓器考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初次線圈的互感耦合，而是靠初次寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初次級(jí)之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以高抗共模干擾能力。
d)采用交流穩(wěn)壓器防止電源系統(tǒng)的過壓與欠壓，保證供電穩(wěn)定性，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性；
e)采用隔離變壓器，即在變壓器的初、次級(jí)之間加屏蔽層隔離，以消除分布電容的有害影響，提高抗共模干擾的能力；
f)由諧波頻譜分析可知，電源系統(tǒng)的干擾大部分是高次諧波，采用低通濾波濾去高次諧波，以改善電源的穩(wěn)定性；
g)采用分散獨(dú)立穩(wěn)壓模塊供電，提高供電的可靠性，此舉也有利于電源散熱，降低熱噪聲的干擾；
h)采用高抗干擾穩(wěn)壓電源及干擾抑制器，提高整機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力。
2、過程通道干擾及抗干擾措施
過程通道是指前向接口、后向接口與主機(jī)，或者是主機(jī)相互之間進(jìn)行信息傳輸?shù)耐緩?。在過程通道中長(zhǎng)線傳輸?shù)母蓴_是主要的，隨著系統(tǒng)主振頻率越來越高，系統(tǒng)過程通道的長(zhǎng)線傳輸越來越不可避免。按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，當(dāng)計(jì)算機(jī)主振頻率為1mhz、傳輸線長(zhǎng)于0.5m時(shí)；或者主振頻率為4mhz、傳輸線長(zhǎng)于0.3m時(shí)，即作為長(zhǎng)線傳輸處理。
微型機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，傳輸線上的信息多為脈沖數(shù)字信號(hào)，它在傳輸線上傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減以及通道干擾等，為了保證信息在長(zhǎng)線傳輸時(shí)的可靠性，使機(jī)器正常運(yùn)行，主要采取光電耦合隔離，雙絞線傳輸，阻抗匹配等防護(hù)措施。
3、印刷電路板及電路的抗干擾設(shè)計(jì)
（1）關(guān)于地線的處理：（2）電源線的處理：（3）去耦電容的配置：
二、軟件抗干擾措施
在微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，大量的干擾源雖不能造成硬件系統(tǒng)地?fù)p害，但常常使系統(tǒng)不能正常工作，控制失靈，甚至造成重大事故。因此，除硬件上采取必要的抗干擾措施外，軟件抗干擾問題的研究越來越引起人們的重視。
1、干擾對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的影響
（1）干擾使數(shù)據(jù)采集的誤差加大；干擾侵入微機(jī)控制系統(tǒng)的前向通道，疊加在信號(hào)上，使數(shù)據(jù)采集的誤差加大。當(dāng)通道的傳感器接口是小電壓信號(hào)輸入時(shí)，更為嚴(yán)重，尤其工頻干擾常伴隨信號(hào)輸入。采用硬件手段雖可以濾除，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。采用軟件抑制工頻干擾是當(dāng)前串模工頻干擾抑制技術(shù)的一項(xiàng)新技術(shù)。
（2）干擾使輸出控制誤差加大。在微機(jī)控制系統(tǒng)中，控制狀態(tài)的輸出常常是依據(jù)某些條件狀態(tài)的輸入和條件狀態(tài)的邏輯處理結(jié)果。在這些環(huán)節(jié)中，由于干擾的侵入，會(huì)造成條件狀態(tài)的偏差、失誤，致使輸出控制誤差加大，甚至控制失常。
（3）數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。通?？刂瞥绦颉⒈砀褚约俺?shù)都存于rom中，但可讀寫得ram及狀態(tài)寄存器在某些干擾的影響下會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)干擾竄入的渠道和受干擾的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，系統(tǒng)會(huì)損壞的狀況不同，可能會(huì)造成樹值誤差、控制失靈、部件的工作狀態(tài)改變或程序改變，從而導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。
（4）干擾使程序運(yùn)行失常。如果強(qiáng)干擾造成程序計(jì)數(shù)器pc值發(fā)生變化，就破壞了程序的正常運(yùn)行，再pc值的錯(cuò)誤指引下，程序?qū)l(fā)出一系列毫無意義的錯(cuò)誤指令，最后進(jìn)入“死循環(huán)”使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失去控制。
2、提高采樣信號(hào)信噪比的措施
由于加入前向通道上的干擾性質(zhì)及產(chǎn)生后果不同，采用的抗干擾方法也不同，沒有固定模式。一般說來，為了消除傳感器通道中的干擾信號(hào)，除在硬件上采用有源或無源rlc網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波外，常常運(yùn)用cpu的運(yùn)算、控制功能、進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)值邏輯運(yùn)算，達(dá)到濾波的效果，這就是數(shù)字濾波。
3、軟件冗余措施
對(duì)于條件控制系統(tǒng)，把對(duì)控制條件的一次采樣、處理、控制輸出改為循環(huán)地采樣、處理、控制輸出。這種方法對(duì)于慣性較大的控制系統(tǒng)具有良好的抗偶然性因素干擾的作用。
4、設(shè)置自診斷程序
設(shè)置自診斷程序以保證系統(tǒng)種信息存儲(chǔ)、傳輸、運(yùn)算的高可靠性。
請(qǐng)簡(jiǎn)述電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)的基本要求 簡(jiǎn)述電氣化鐵道牽引供電回路篇二
《電氣化鐵道供電系統(tǒng)》復(fù)習(xí)題及答案－（電氣學(xué)院吳命利）
1、用一句話來描述電氣化鐵路牽引負(fù)荷的特點(diǎn)？ 答：波動(dòng)劇烈的大功率單相不平衡非線性負(fù)荷。
2、交直交動(dòng)車組同傳動(dòng)交直傳動(dòng)電力機(jī)車相比電氣負(fù)荷有何特點(diǎn)？
答：（1）負(fù)荷功率大；
（2）功率因數(shù)高；
（3）諧波含量低；
（4）能全功率范圍再生制動(dòng)。
3、干線鐵路有哪幾種供電制式？
（1）直流制（dc3kv，dc1500v）；（2）低頻單相交流制（15kv，16.67hz）；（3）工頻單相交流制（50/60hz，25kv）
4、我國干線電氣化鐵路采用何種制式？
25kv工頻（50hz）單相交流制
5、電氣化鐵道從可靠性要求看是電力系統(tǒng)的幾級(jí)負(fù)荷？
一級(jí)負(fù)荷
6、電氣化鐵道從供電系統(tǒng)角度如何保證供電可靠性？
（1）牽引變電所采用兩回獨(dú)立進(jìn)線；（2）牽引變電所采用2臺(tái)主變壓器，固定備用；（3）分區(qū)所可以實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。
7、交流牽引網(wǎng)有哪幾種供電方式？
（1）直接供電方式；（2）帶回流線的直接供電方式；（3）吸流變壓器供電方式；（4）自耦變壓器供電方式；（5）同軸電纜供電方式
8、高鐵牽引網(wǎng)采用何種供電方式？它有何好處？
答：全并聯(lián)at供電方式。
牽引網(wǎng)阻抗低，輸送功率大，供電臂距離長(zhǎng)，能有效降低對(duì)外界電磁干擾。
9、牽引網(wǎng)額定電壓是多少？正常工作范圍是多少？
25kv，20～27.5kv。
10、我國高鐵牽引變電所間距是多少？
50～60km。
11、我國高鐵牽引變電所進(jìn)線電壓等級(jí)是多少？
多為220kv，鄭西客專有2個(gè)所采用330kv。
12、我國高鐵主要采用哪種接線的牽引變壓器？
答：?jiǎn)蜗啵▎蜗嗳@組）接線和單相組合式v/x接線。
13、牽引變電所二次設(shè)備額定電壓為什么比牽引網(wǎng)額定電壓高10％？
答：變壓器二次側(cè)額定電壓是空載時(shí)的電壓，之所以高10％是為了保證在有負(fù)荷電流時(shí)，抵消阻抗產(chǎn)生的電壓損失，使列車能獲得接近額定值的平均電壓。
14、變電所防雷設(shè)備有哪些？
答：避雷器，避雷針，抗雷圈
15、變電所如何補(bǔ)償機(jī)車的無功功率？
答：在牽引母線上安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器組。
16、并聯(lián)補(bǔ)償電容支路為何要串聯(lián)一定電感值的電抗器？
答：（1）抑制合閘沖擊；（2）防止諧波放大。
17、高鐵接觸懸掛有哪幾種型式？
答：（1）簡(jiǎn)單鏈型懸掛；（2）彈性鏈型懸掛；（3）復(fù)鏈型懸掛。
18、我國高鐵主要采用何種接觸網(wǎng)選掛型式？
答：彈性鏈型懸掛。
19、接觸線補(bǔ)償下錨的目的何在？
答：給接觸線施加恒定張力，自動(dòng)補(bǔ)償線索的熱脹冷縮，保持接觸線彈性均勻。
20、我國高鐵接觸線采用何種型號(hào)？張力施加多大？
答：cumg150，27kn。
21、我國新建高速鐵路在車網(wǎng)電氣匹配方面出現(xiàn)了哪些新問題？如何有效解決？
答：（1）車網(wǎng)高次諧波諧振；
（2）車網(wǎng)電壓振蕩、牽引封鎖。
改進(jìn)機(jī)車車輛的控制，改善其電氣負(fù)荷特性，地面采取適當(dāng)抑制措施。
22、目前有哪幾種自動(dòng)過分相技術(shù)。
答：（1）車載斷電自動(dòng)過分相；（2）柱上開關(guān)自動(dòng)過分相；（3）地面自動(dòng)過分相。
23、采用動(dòng)車組不分閘地面自動(dòng)過分相對(duì)高鐵有什么好處？
答：縮小動(dòng)車組停電時(shí)間，減少牽引力損失，避免掉速，有利于高速行車。
24、新型選相真空開關(guān)用在地面自動(dòng)過分相上有何優(yōu)點(diǎn)？
答：可以選相位分合閘，抑制牽引網(wǎng)暫態(tài)過電壓，減少動(dòng)車組電氣暫態(tài)沖擊。
25、我國電氣化鐵路如何運(yùn)營(yíng)管理？
答：鐵道部運(yùn)輸局設(shè)供電部，鐵路局設(shè)供電處，基層單位為供電段；調(diào)度中心設(shè)有電力調(diào)度。
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電氣化鐵道
電氣化鐵道（electric railway）采用電力牽引的鐵路。又稱電氣化鐵路。在電氣化鐵道上，運(yùn)行電氣列車（由電力機(jī)車牽引的列車和電動(dòng)車組），在鐵路沿線設(shè)有向電力機(jī)車和電動(dòng)車（以下簡(jiǎn)稱電力機(jī)車動(dòng)車）供電的電力牽引供電系統(tǒng)（參見電力牽引供電系統(tǒng)）。
用電力機(jī)車作基本牽引力的鐵道。由電力機(jī)車和電力供應(yīng)系統(tǒng)兩個(gè)主要部分組成。
電氣化鐵道的電源來自國家電網(wǎng)。國家電網(wǎng)的高壓交流電送到鐵路的牽引變電所，進(jìn)行第一次降壓，送到軌道上空的接觸網(wǎng)。機(jī)車從接觸網(wǎng)上獲取電流后，在機(jī)車內(nèi)進(jìn)行第二次降壓并整流成直流電（也可在牽引變電所內(nèi)整流），用以驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)車輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)車就可牽引車廂前進(jìn)。
電氣化鐵道發(fā)展很快，已成為今天最現(xiàn)代化的鐵道。其主要特點(diǎn)是：（１）電力機(jī)車效率高。采用火力發(fā)電的效率是蒸汽機(jī)車的4倍；如用水力發(fā)電，效率為蒸汽機(jī)車的10倍。（２）功率大。20世紀(jì)末最大功率電力機(jī)車可達(dá)10000馬力以上（中國使用的韶山型電力機(jī)車功率為5700馬力），是蒸汽機(jī)車的４倍，內(nèi)燃機(jī)車也難以比擬。由于牽引能力很強(qiáng)，在運(yùn)輸繁忙的鐵道上采用，可以緩和運(yùn)輸?shù)木o張情況。（３）加速快和爬坡能力強(qiáng)，特別適用于山區(qū)鐵路。此外，電力機(jī)車不污染環(huán)境，司機(jī)勞動(dòng)條件好，旅客在旅途中也可免受煤煙和廢氣困擾。
技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性 電力機(jī)車動(dòng)車本身不帶原動(dòng)機(jī)和燃料，比功率（單位重量功率）大，與內(nèi)燃機(jī)車和內(nèi)燃動(dòng)車相比，在相同或相近的持續(xù)牽引力（以單軸計(jì)）下持續(xù)速度高一倍以上，牽引相同重量的列車可以實(shí)現(xiàn)更高的額定最高速度（或稱最高運(yùn)營(yíng)速度），而且恒功速度范圍寬，電制動(dòng)功率也大，所以起、制動(dòng)和加、減速性能也均較優(yōu)越。電力牽引這種快跑、多拉的特性能更充分地滿足鐵路運(yùn)輸對(duì)提高行車速度、增加列車重量和加大行車密度的綜合要求，從而更加有利于：大幅度提高旅客運(yùn)輸?shù)穆眯兴俣群透吒郊又瞪唐愤\(yùn)輸?shù)乃瓦_(dá)速度；組織煤炭、建材、糧食等大宗貨物的高效、快捷的重載直達(dá)運(yùn)輸；發(fā)揮速度優(yōu)勢(shì)，不斷推出運(yùn)輸新產(chǎn)品，拓廣鐵路運(yùn)輸?shù)臓I(yíng)銷范圍，增強(qiáng)其在運(yùn)輸市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。特別軌道交通與高速公路、航空運(yùn)輸協(xié)調(diào)發(fā)展的“運(yùn)輸走廊”，吸引大中城市間和市郊運(yùn)輸?shù)拇罅靠土鬓D(zhuǎn)乘高速和快速電氣列車，可以明顯改善人們的旅行條件、緩解交通堵塞、減少大氣污染、節(jié)省石油及土地等有限資源。這種超越上述企業(yè)效益的重大國民經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在喚醒發(fā)達(dá)國家的政府和社會(huì)對(duì)鐵路公益性的再認(rèn)識(shí)，為鐵路發(fā)展獲取資金和支持方面，起了重要的作用。
電氣化鐵路雖然一次投資較大，但是電氣化后完成的運(yùn)量大，運(yùn)輸收入多，運(yùn)輸成本低，所需投資能在短期內(nèi)得到償還清（視運(yùn)量大小，一般為5年～10年，有的只需2年～3年）。運(yùn)輸成本的降低，主要是電力機(jī)車動(dòng)車直接利用外部電源、構(gòu)造簡(jiǎn)單、摩擦件少、購置費(fèi)低、使用壽命長(zhǎng)，因而包括能源費(fèi)、維修費(fèi)、折舊費(fèi)的機(jī)務(wù)成本低；機(jī)車車輛周轉(zhuǎn)快，設(shè)備利用率高；客運(yùn)電力機(jī)車動(dòng)軸少、軸重輕，由提速而增加的工務(wù)成本也較少；空調(diào)客車、冷藏車日起觸網(wǎng)供電，較加掛發(fā)電車節(jié)省費(fèi)用和運(yùn)力。
現(xiàn)代電氣化鐵路的組成 現(xiàn)電氣化鎮(zhèn)路除電力牽引供電系統(tǒng)和電力機(jī)車動(dòng)車外，還應(yīng)包括對(duì)供電設(shè)施集中監(jiān)控的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。牽引供電設(shè)施分布在鐵路沿線，運(yùn)行管理復(fù)雜，早在20世紀(jì)50年代末和60年代初，國際上即開始研制并采用遠(yuǎn)動(dòng)裝置。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，遠(yuǎn)動(dòng)裝置已逐步形成能日臻完善的系統(tǒng)（電力牽引供電系統(tǒng)的子系統(tǒng)）。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的功能可歸納為“四遙”，即遙控、遙信、遙測(cè)和遙調(diào)。采用微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，可及時(shí)掌握供電設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)、節(jié)省人力和實(shí)現(xiàn)無人操作，防止誤傳指令和誤操作，提高牽引供電的可靠性，保證運(yùn)輸安全。
電氣化鐵路成機(jī)務(wù)設(shè)施，除通常意義下的電力機(jī)車機(jī)務(wù)段外，還應(yīng)有集機(jī)車、車輛于一體的電動(dòng)車組運(yùn)用和檢修基地。
列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展是采用車上與地面信號(hào)相結(jié)合，以車上信號(hào)為主的控制方式。這就要求機(jī)務(wù)和動(dòng)車組運(yùn)用檢修基地適應(yīng)這種機(jī)電一體化的情況，配備相應(yīng)的檢修設(shè)備和技術(shù)力量，并加強(qiáng)與電務(wù)部門的合作。
我國電氣化鐵路abc
自從2003年1月注冊(cè)為本網(wǎng)站后，開始接觸“牽引供電技術(shù)論壇”，對(duì)感興趣的主題發(fā)了些回帖，學(xué)了不少東西，受益非淺。前幾天無意中看了“發(fā)帖排行”，未曾想排到了第二，還從“初級(jí)用戶”，變成了“貴賓”，感謝壇主的關(guān)照。這幾天整理資料，找到一篇講稿，那是去年仲夏應(yīng)濟(jì)南鐵路局邀請(qǐng)，為該局《領(lǐng)導(dǎo)干部安全管理知識(shí)培訓(xùn)班》講課的底稿，不知是否有人感興趣？今天發(fā)一帖，算是對(duì)網(wǎng)站壇主的謝意。同時(shí)，也借此機(jī)會(huì)對(duì)濟(jì)南局的同行給與我的熱情款待，表示衷心的感謝！
講稿內(nèi)容共分三個(gè)部分：電氣化鐵路的基礎(chǔ)知識(shí)、牽引供電系統(tǒng)與其他部門的關(guān)系和人身安全。今天先貼第一部分，謬誤之處，請(qǐng)不吝指正。
我 國 電 氣 化 鐵 路 a b c
鄭州鐵路局 l c w
我國第一條電氣化鐵路始建于寶成線寶雞~鳳州段，全長(zhǎng)91km，于1961年8月正式通車，至今已40余年，截止2002年底全國電氣化鐵路營(yíng)業(yè)里程已達(dá)18336km，涵蓋鄭州、北京、成都等11個(gè)鐵路局，伴隨著已開工的鄭州~徐州電氣化工程建設(shè)，濟(jì)南鐵路局即將步入電氣化鐵路的運(yùn)營(yíng)，成為電氣化鐵路的新成員。
我國電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，額定電壓25kv。牽引動(dòng)力為電能，牽引供電設(shè)備將國家電力系統(tǒng)輸送的電能變換為適合電力機(jī)車使用的形式，電力機(jī)車則完成牽引任務(wù)，因此牽引供電設(shè)備和電力機(jī)車是電氣化鐵路的兩大主要裝備，鐵路其他裝備和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)與之相適應(yīng)。
一、電氣化鐵路的基礎(chǔ)知識(shí)
（一）牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介
將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機(jī)車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，又稱牽引供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kv（或220kv）降到27.5kv，經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引變電所所在地的接觸網(wǎng)設(shè)有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設(shè)有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在此也相應(yīng)設(shè)有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)（含饋電線）稱供電臂。
牽引供電回路是由牽引變電所——饋電線——接觸網(wǎng)——電力機(jī)車——鋼軌——回流聯(lián)接——（牽引變電所）接地網(wǎng)組成的閉合回路，其中流通的電流稱牽引電流，閉合或斷開牽引供電回路會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。通常將接觸網(wǎng)、鋼軌回路（包括大地）、饋電線和回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。
牽引供電設(shè)備的檢修運(yùn)行由供電段負(fù)責(zé)，牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度則由供電調(diào)度負(fù)責(zé)。供電調(diào)度通常設(shè)在分局和鐵路局調(diào)度所。
1、牽引變電所
牽引變電所的任務(wù)是將電力系統(tǒng)三相電壓降低，同時(shí)以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來實(shí)現(xiàn)的，將三相變?yōu)閱蜗嗍峭ㄟ^變電所的電氣接線來達(dá)到的。
牽引變壓器（主變）是一種特殊電壓等級(jí)的電力變壓器，應(yīng)滿足牽引負(fù)荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求，是牽引變電所的“心臟”。我國牽引變壓器采用三相、三相——二相和單相三種類型，因而牽引變電所也分為三相、三相——二相和單相三類。
隨著技術(shù)水平的提高，我國干線電氣化鐵路已推廣使用集中監(jiān)視及控制的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，牽引變電所將逐步實(shí)現(xiàn)無人值班，直接由供電調(diào)度實(shí)行遙控運(yùn)行。
2、接觸網(wǎng)
接觸網(wǎng)是沿鐵路沿線架設(shè)的特殊電力線路，電力機(jī)車受電弓通過與之滑動(dòng)摩擦接觸而授流，取得電能。所以兩者均應(yīng)保持良好的工作狀態(tài)。
受電弓的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是很復(fù)雜的，影響因素也很多。為了保證對(duì)其良好的供電，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身應(yīng)做到：
（1）接觸線距鋼軌面的高度應(yīng)盡量相等，定位點(diǎn)及跨中與受電弓中心相對(duì)位置符合要求；
（2）接觸懸掛應(yīng)有較均勻的彈性和良好的穩(wěn)定性；
（3）良好的絕緣性能；
（4）適應(yīng)氣象條件的變化并能保持上述特性不應(yīng)有很大的變化；
（5）接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力求輕巧簡(jiǎn)單，做到標(biāo)準(zhǔn)化，方便施工和運(yùn)行維修；
（6）零部件標(biāo)準(zhǔn)化，輕便，耐腐蝕，可靠性高，（7）接觸線應(yīng)有足夠的耐磨性；
（8）主導(dǎo)電回路通暢。
（二）接觸網(wǎng)的懸掛方式
架空式接觸網(wǎng)主要由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置和支柱基礎(chǔ)四大部分組成。前三部分帶電，與支柱（或其它建筑物）接地體之間用絕緣子隔開。
1、接觸懸掛
通常，接觸懸掛由承力索、吊弦、接觸線和補(bǔ)償裝置組成，即鏈形懸掛。補(bǔ)償裝置的作用是在環(huán)境溫度變化時(shí)，使接觸線、承力索的張力保持恒定。承力索和接觸線下錨方式均采用補(bǔ)償裝置的叫全補(bǔ)償，僅接觸線采用補(bǔ)償?shù)姆Q半補(bǔ)償。支柱處吊弦采用簡(jiǎn)單吊弦或彈性吊弦的分別為簡(jiǎn)單鏈形懸掛或彈性鏈形懸掛。
目前我國干線電氣化鐵路正線大都采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛，站線則多為半補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛。
只有接觸線的懸掛稱簡(jiǎn)單懸掛，一般都采用補(bǔ)償方式，只在機(jī)務(wù)段庫線、廠礦專用線等少數(shù)場(chǎng)合采用。
接觸懸掛沿線路架設(shè)，為了滿足機(jī)械受力方面的要求而分成一個(gè)一個(gè)單獨(dú)的錨段，錨段與錨段的相互過渡結(jié)構(gòu)稱為錨段關(guān)節(jié)，通常有絕緣（四跨）錨段關(guān)節(jié)和非絕緣（三跨）錨段關(guān)節(jié)之分，前者亦稱電分段錨段關(guān)節(jié)，后者則為機(jī)械分段錨段關(guān)節(jié)。錨段與錨段之間的電氣聯(lián)接用電聯(lián)接線（三跨）或隔離開關(guān)（四跨）完成。
2、支持裝置
支持裝置用以支持接觸懸掛并將其負(fù)荷傳給支柱或其他建筑物，其結(jié)構(gòu)隨線路情況而變化。區(qū)間主要為腕臂結(jié)構(gòu)；站場(chǎng)則視股道數(shù)量、線路情況、支柱所在位置等因素而選用軟橫跨、硬橫跨或腕臂結(jié)構(gòu)，以軟橫跨為主，高速鐵路則采用硬橫梁；隧道和橋梁（下承橋）等大型建筑物處又要視具體情況而作設(shè)計(jì)，必要時(shí)采用特殊結(jié)構(gòu)。
3、定位裝置
定位裝置包括定位器和定位管，其作用是保證接觸線與受電弓的相對(duì)位置在規(guī)定范圍內(nèi)，并將接觸線的水平張力傳給支柱。
4、支柱基礎(chǔ)
支柱用來承受接觸懸掛和支持裝置的負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定高度。支柱有鋼柱和鋼筋混凝土柱兩種。前者立在用鋼筋混凝土澆成的基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)埋在路基內(nèi)；后者則直接埋在路基中。橋梁（上承橋）通常采用鋼柱，其基礎(chǔ)在橋墩上預(yù)留。
支柱上還裝有接地裝置，與鋼軌回路接通，起到保護(hù)作用。下錨支柱上還裝有補(bǔ)償裝置，并設(shè)拉線裝置。
（三）接觸網(wǎng)的供電分段
為了保證安全供電和靈活運(yùn)用，接觸網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上設(shè)有供電分段。
如前所述，在牽引變電所和分區(qū)亭所在地的接觸網(wǎng)設(shè)置的分相絕緣裝置為分相電分段；在同一供電臂內(nèi)設(shè)置的電分段為同相電分段，如區(qū)間和站場(chǎng)之間（縱向），站場(chǎng)內(nèi)的貨物線、裝卸線、段管線,樞紐內(nèi)場(chǎng)與場(chǎng)之間等（橫向）。
同相電分段的結(jié)構(gòu)為四跨錨段關(guān)節(jié)，或采用分段絕緣器+三跨錨段關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。
分相電分段的結(jié)構(gòu)，早期為八跨（兩個(gè)四跨迭加）錨段關(guān)節(jié)式，后來為分相絕緣器+三跨錨段關(guān)節(jié)所代替。近年來，隨著列車速度的不斷提高，錨段關(guān)節(jié)式分相結(jié)構(gòu)由于其彈性好、硬點(diǎn)小，受電弓過渡平滑等優(yōu)點(diǎn)，在提速區(qū)段和高速區(qū)段又逐步采用。必須指出，電力機(jī)車在通過分相絕緣裝置時(shí)，要“斷電”通過，即在通過前將主斷路器斷開，滑行通過后，再閉合主斷路器繼續(xù)運(yùn)行，否則會(huì)引起強(qiáng)烈電弧，造成相間短路，甚至燒斷接觸網(wǎng)線索。
（四）接觸網(wǎng)的供電方式
我國電氣化鐵路均采用單邊供電方式，即牽引變電所向接觸網(wǎng)供電時(shí)，每一個(gè)供電臂的接觸網(wǎng)只從一端的牽引變電所獲得電能（從兩邊獲得電能則為雙邊供電，可提高接觸網(wǎng)末端網(wǎng)壓，但由于其故障范圍大、繼電保護(hù)裝置復(fù)雜等原因尚未有采用）。復(fù)線區(qū)段可通過分區(qū)亭將上下行接觸網(wǎng)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)“并聯(lián)供電”，可適當(dāng)提高末端網(wǎng)壓。當(dāng)牽引變電所發(fā)生故障時(shí)，相鄰變電所通過分區(qū)亭實(shí)現(xiàn)“越區(qū)供電”，此時(shí)供電范圍擴(kuò)大，網(wǎng)壓降低，通常應(yīng)減少列車對(duì)數(shù)或牽引定數(shù)，以維持運(yùn)行。
1、直接供電方式
如前所述，電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，單相交流負(fù)荷在接觸網(wǎng)周圍空間產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，從而對(duì)附近通信設(shè)施和無線電裝置產(chǎn)生一定的電磁干擾。我國早期電氣化鐵路（如寶成線、陽安線）建設(shè)時(shí)，處于山區(qū)，地方通信技術(shù)不發(fā)達(dá)，鐵路通信采用高屏蔽性能的同軸電纜，接觸網(wǎng)產(chǎn)生的電磁干擾影響極小，不用采取特殊防護(hù)措施，因此上述單邊供電方式亦稱為直接供電方式（簡(jiǎn)稱tr供電方式）。隨著電氣化鐵路向平原和大城市發(fā)展，電磁干擾矛盾日顯突出，于是在接觸網(wǎng)供電方式上采取不同的防護(hù)措施，便產(chǎn)生不同的供電方式。目前有所謂的bt、at和dn供電方式。從以下的介紹中可以看出這些供電方式有一個(gè)共同特點(diǎn)，即在接觸網(wǎng)支柱田野側(cè)，與接觸懸掛同等高度處都掛有一條附加導(dǎo)線。電力牽引時(shí)，附加導(dǎo)線中通過的電流與接觸網(wǎng)中通過的牽引電流，理論上講（或理想中）大小相等、方向相反，從而兩者產(chǎn)生的電磁干擾相互抵消。但實(shí)際上是做不到的，所以不同的供電方式有不同的防護(hù)效果。
2、吸流變壓器（bt）供電方式
這種供電方式，在接觸網(wǎng)上每隔一段距離裝一臺(tái)吸流變壓器（變比為1:1），其原邊串入接觸網(wǎng)，次邊串入回流線（簡(jiǎn)稱nf線，架在接觸網(wǎng)支柱田野側(cè)，與接觸懸掛等高），每?jī)膳_(tái)吸流變壓器之間有一根吸上線，將回流線與鋼軌連接，其作用是將鋼軌中的回流“吸上”去，經(jīng)回流線返回牽引變電所，起到防干擾效果。
由于大地回流及所謂的“半段效應(yīng)”，bt供電方式的防護(hù)效果并不理想，加之“吸——回”裝置造成接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)車受流條件惡化，近年來已很少采用。
3、自耦變壓器（at）供電方式
采用at供電方式時(shí)，牽引變電所主變輸出電壓為55kv，經(jīng)at（自耦變壓器，變比2:1）向接觸網(wǎng)供電，一端接接觸網(wǎng)，另一端接正饋線（簡(jiǎn)稱af線，亦架在田野側(cè)，與接觸懸掛等高），其中點(diǎn)抽頭則與鋼軌相連。af線的作用同bt供電方式中的nf線一樣，起到防干擾功能，但效果較前者為好。此外，在af線下方還架有一條保護(hù)（pw）線，當(dāng)接觸網(wǎng)絕緣破壞時(shí)起到保護(hù)跳閘作用，同時(shí)亦兼有防干擾及防雷效果。
顯然，at供電方式接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，田野側(cè)掛有兩組附加導(dǎo)線，af線電壓與接觸網(wǎng)電壓相等，pw線也有一定電位（約幾百伏），增加故障幾率。當(dāng)接觸網(wǎng)發(fā)生故障，尤其是斷桿事故時(shí)，更是麻煩，搶修恢復(fù)困難，對(duì)運(yùn)輸干擾極大。但由于牽引變電所饋出電壓高，所間距可增加一倍，并可適當(dāng)提高末端網(wǎng)壓，在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)比較薄弱的地區(qū)有其優(yōu)越性。
4、直供+回流（dn）供電方式
這種供電方式實(shí)際上就是帶回流線的直接供電方式，nf線每隔一定距離與鋼軌相連，既起到防干擾作用，又兼有pw線特性。由于沒有吸流變壓器，改善了網(wǎng)壓，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。近年來得到廣泛應(yīng)用。
綜上所述，早期電氣化鐵路均采用直接供電方式，為避免和減少對(duì)外部環(huán)境的電磁干擾，研發(fā)了bt、at和dn供電方式，就防護(hù)效果來看，at方式優(yōu)于bt和dn方式，就接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性能來講，dn方式最為簡(jiǎn)單可靠。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，光纜的普遍應(yīng)用，通信設(shè)施及無線電裝置自身的防干擾性能大為增強(qiáng)，考慮到接觸網(wǎng)的運(yùn)行可靠性對(duì)電氣化鐵路的安全運(yùn)行至關(guān)重要，所以通常認(rèn)為，一般情況下dn供電方式為首選，在電力系統(tǒng)比較薄弱的地區(qū)，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，可采用at供電方式，bt供電方式則盡量少采用或不采用。本人認(rèn)為，這是近三十年來我國電氣化鐵路供電方式發(fā)展和應(yīng)用的實(shí)踐過程中總結(jié)出來的普遍看法，同樣也要接受今后的實(shí)踐檢驗(yàn)，不斷總結(jié)提高。
(五)電力機(jī)車簡(jiǎn)介
我國電氣化鐵路采用的電力機(jī)車大多數(shù)為可控硅整流器電力機(jī)車，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牽引性能好、運(yùn)行可靠、維修方便，而且各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較高，所以被廣泛采用。電力機(jī)車工作時(shí)，受電弓從接觸網(wǎng)獲得高壓?jiǎn)蜗嘟涣麟娔?，?jīng)過變壓器降壓和整流器整流，把高壓交流電變成低壓直流電供給牽引電動(dòng)機(jī)使用。目前，國產(chǎn)主型電力機(jī)車為ss（韶山）型，ss1、3、4、6、6b、7和7b型均為客貨兩用型，近年來隨著列車提速和高速鐵路的發(fā)展，研制開發(fā)了ss7c、7d、7e、ss8和ss9型客運(yùn)電力機(jī)車，以及dj型（交—直—交）客運(yùn)電力機(jī)車。此外，我國還先后引進(jìn)過法（6y、6g、8k）、日（6k）、德（dj1）和前蘇聯(lián)（8g）等國的電力機(jī)車。
有關(guān)電氣化鐵路的基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)單介紹到這里。根據(jù)鐵道部關(guān)于鄭~徐電氣化改造工程初步設(shè)計(jì)批復(fù)意見，鄭州、濟(jì)南鐵路局管內(nèi)的鄭州~徐州電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)采用遠(yuǎn)動(dòng)裝置；濟(jì)南局文莊牽引變電所采用單相變電所，主變?yōu)?20kv單相牽引變壓器；鄭州局圃田牽引變電所采用三相變電所，主變?yōu)?10kv三相y/δ接牽引變壓器；鄭~徐間其余牽引變電所采用三相——二相變電所，主變?yōu)榻陙硇麻_發(fā)的110kv三相v/v接牽引變壓器；接觸網(wǎng)采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛（正線）和半補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛（站線），分相絕緣裝置為錨段關(guān)節(jié)式；濟(jì)南局劉莊~北東閘、鄭州局商丘西~興隆莊間站場(chǎng)采用硬橫梁方案，以滿足列車最高運(yùn)行速度200km/h的要求；供電方式為dn方式；客運(yùn)機(jī)車為ss9型，貨運(yùn)機(jī)車為ss4型。
主要課程：電工電子技術(shù)、機(jī)械制圖、機(jī)械基礎(chǔ)、c語言程序設(shè)計(jì)、微機(jī)計(jì)算機(jī)原理、電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)、變流技術(shù)、機(jī)械車輛、牽引電機(jī)電器、機(jī)車電子電路、制動(dòng)機(jī)、機(jī)車控制與線路、機(jī)車牽引與運(yùn)用、機(jī)車三項(xiàng)設(shè)備、城市軌道交通與地鐵、鐵道供電系統(tǒng)。
就業(yè)方向：畢業(yè)生畢業(yè)后可到電氣化鐵道的運(yùn)營(yíng)、管理及施工部門，城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)、管理及施工部門，電力機(jī)車的生產(chǎn)企業(yè)，以及一般的廠礦企業(yè)從事技術(shù)和生產(chǎn)工作。就業(yè)崗位群：
1．從事電氣化鐵路企業(yè)的電力調(diào)度工作。
2．從事變配電所、接觸網(wǎng)等部門的生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、檢修和管理工作。
3．從事城市軌道交通牽引供電專業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)行管理。
4．從事鐵路及城市軌道交通牽引供電工程的施工與管理。
5．從事電氣化鐵道供電設(shè)備檢修與維護(hù)工作。
6．在各類電力企業(yè)擔(dān)任施工、運(yùn)行維護(hù)工作的高級(jí)管理技術(shù)人員。
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1、控制開關(guān)：是控制回路的控制元件，由運(yùn)行人員直接操作，發(fā)出合、分閘命令脈沖，使斷路器隔離開關(guān)分合閘，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器、隔離開關(guān)的距離控制。
2、中央信號(hào)：事故音響信號(hào)、預(yù)告音響信號(hào)、全所公用的光子牌信號(hào)等合稱為中央信號(hào)。
3、重復(fù)動(dòng)作：第一個(gè)事故出現(xiàn)時(shí)的音響信號(hào)解除之后，燈光信號(hào)未未復(fù)歸之前，也就是第一個(gè)故障未排除之前，又出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)，中央信號(hào)裝置要求發(fā)出音響及燈光信號(hào)。
4、牽引變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)：是將牽引變電所的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引變電所的主要設(shè)備和饋線、接觸網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。
1、控制電路：牽引變電所中，完成斷路器、隔離開關(guān)等高壓開關(guān)電器分、合閘任務(wù)的電氣回路。
2、遠(yuǎn)動(dòng)控制：由電力調(diào)度通過微機(jī)集中控制操縱高壓斷路器和隔離開關(guān)分合閘，改變各變電所的運(yùn)行方式，也稱為遙控。
3、距離控制：在牽引變電所主控室中，通過控制開關(guān)對(duì)電器進(jìn)行操作控制，又稱所內(nèi)控制，手動(dòng)、自動(dòng)。
4、操作電源：變電所中為二次設(shè)備供電的電源，稱為操作電源。操作電源的供電應(yīng)十分可靠，保證正常和故障情況下都不間斷供電。操作電源有直流和交流兩種。
1、簡(jiǎn)述直流系統(tǒng)的基本要求
答：變電所一次電路正常帶電運(yùn)行時(shí)，直流系統(tǒng)有額定電壓輸出，保證各種正常操作和監(jiān)視。變電所一次電路停電時(shí)，直流系統(tǒng)仍要求有額定電壓輸出，保證送電前的各種操作和監(jiān)視。變電所一次電路發(fā)生短路故障時(shí)，直流系統(tǒng)的輸出電壓和容量應(yīng)滿足保護(hù)裝置動(dòng)作及斷路器事故分閘的要求。牽引變電所正?；蚴鹿是闆r下，均應(yīng)保證各類直流負(fù)荷的電壓在允許的范圍內(nèi)。
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第 22 卷第 3 期 2002 年 3 月
電 力 自 動(dòng) 化 設(shè) 備
electric power automat ion equipment vol.22 no.3 mar.2002 63 電氣化鐵道牽引變電站 自動(dòng)化系統(tǒng)若干問題探討
宋立業(yè), 朱振青, 宿小猛
(西安交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院, 陜西 西安 710049)摘要: 簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前我國高速電氣化鐵路保護(hù)的發(fā)展情況, 分析了設(shè)計(jì)牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng) 的必要性及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式, 介紹了設(shè)計(jì)牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)在通信管理、顯示功能處理等方 面的問題, 提出了相應(yīng)的解決方案。指出了牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要符合變電站自動(dòng)化系 統(tǒng)的發(fā)展方向, 充分利用自動(dòng)化系統(tǒng)的資源。關(guān)鍵詞: 電氣化鐵道;牽引變電站;自動(dòng)化系統(tǒng) 中圖分類號(hào): tm 76;tm 922.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: b 文章編號(hào): 1006-6047(2002)03-0063-02 0 引言
近年來, 我國電氣化鐵路的建設(shè)發(fā)展迅速, 由電 氣化鐵路所承擔(dān)的鐵路運(yùn)量已接近我國鐵路總運(yùn)量 的 4 成 [1]。但由于牽引供電系統(tǒng)的負(fù)荷特性與電力 [ 2] 系統(tǒng)的負(fù)荷特性有很大差距 , 牽引網(wǎng)的工作條件 比電力網(wǎng)更復(fù)雜、惡劣, 因此牽引網(wǎng)的故障頻繁, 由 此產(chǎn)生的停電給鐵路運(yùn)輸產(chǎn)生很大的影響。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng) 用, 并取得了良好的效果[ 3, 4] , 同時(shí)也為牽引變電站 自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。本文主要探討牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中關(guān)于系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)模式、網(wǎng)絡(luò)通信及顯示功能等幾個(gè)方面的問題。
的實(shí)時(shí)性, 可以構(gòu)成雙網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)。一條網(wǎng)絡(luò)用于 傳遞錄波數(shù)據(jù), 另一條用于傳遞其它通信數(shù)據(jù)。c.變電站監(jiān)控管理層通過監(jiān)控管理機(jī)完成對(duì) 整個(gè)變電站系統(tǒng)的監(jiān)控和管理功能, 通過串行口與 通信處理層通信, 根據(jù)通信處理裝置提供的實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù), 完成顯示、統(tǒng)計(jì)計(jì) 算、報(bào)表、查詢、打印 等功能。對(duì)無人值班變 電站的自動(dòng)化系統(tǒng)可不 設(shè)監(jiān)控管理 機(jī), 但要在通信網(wǎng)絡(luò)中添加自動(dòng)滅火、防盜報(bào)警和網(wǎng) 絡(luò)打印機(jī)等裝置。網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)在遠(yuǎn)方修改定值、保 護(hù)動(dòng)作時(shí)分別打印定值、報(bào)警信息和錄波數(shù)據(jù)。牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式如圖 1 所示。1 牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式
隨著變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展, 分層分布式的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不但滿足 iec 關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技 術(shù)規(guī)范, 還具有節(jié)約大量電纜和用地面積, 簡(jiǎn)化二次 閉鎖回路, 減輕施工和調(diào)試工作量等優(yōu)點(diǎn), 已成為變 電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。牽引變電站自動(dòng)化系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)宜采用分層分布式結(jié)構(gòu), 整個(gè)系統(tǒng)可 分 3 層: 間隔層, 通信處理層和變電站監(jiān)控管理層。各層 的功能如下: a.間隔層一般采用插件式或單元式結(jié)構(gòu), 隨一 次設(shè)備分布, 完成模擬量、開關(guān)量的采集及保護(hù)和控 制功能。間隔層包括饋線保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)裝 置、電容器保護(hù)裝置、備用電源自動(dòng)投入裝置、電壓 無功控制裝置等。饋線保護(hù)和變壓器保護(hù)裝置能測(cè) 量電流、電壓、功率、頻率及各次諧波分量等。b.通信處理層接受來自間隔層的各種數(shù)據(jù), 整 理后發(fā)送給監(jiān)控管理層或通過 modem 與遠(yuǎn)方調(diào)度通 信。間隔層裝置與間隔層裝置、通信處理層與間隔層 裝置通過網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行通信。當(dāng)間隔層裝置提供故 障錄波功能時(shí), 由于錄波數(shù)據(jù)量過大, 為了保證通信
收稿日期: 2001-12), 男, 遼寧 阜新 人, 碩士, 從 事變 電站 自 動(dòng)化系統(tǒng)研究;朱振青(1942), 男, 河北 辛集 人, 碩士, 從 事電 力市 場(chǎng) 及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的研究。
discussion on automation system for electrified railway traction substation song li2ye, zhu zhen2qing, xiu xiao2meng( jiaotong university, 710049, china)abstract : the development of protection for high 2speed electrified railway is briefly necessity of designing automation system for electrified railway and its system structure mode are problems existing in communication management and display funct ion of automation system are introduced and their solutions are words: electrified railway;traction substation;automat ion system 1
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