铁路电力配电系统可靠性探究

铁路电力配电系统可靠性探究

吴海涛

中国铁路济南局集团有限公司济南供电段（山东 济南）

摘要：电力配电系统在铁路运输中起着举足轻重的作用。这与提高交通运输的效率和保障交通的安全息息相关。目前，铁路配电所的综合自动化技术已经把铁路配电所自动化水平提高到了一个新的高度，它具有远动、保护、开关操作、测量、故障滤波、事故记录、自动打印等多种功能。本文结合工作实际，从铁路电力配电系统的组成及特点出发，并从技术管理及安全管理这两个角度，分析和探讨了如何提高铁路电力配电系统的可靠性。

关键词：铁路；电力；配电；可靠性

1 铁路电力配电系统概述

1.1 铁路电力配电系统的组成及供配电方式

铁路电力配电系统，主要由电力调度中心、变配电所、车站（开关、信号电源等设备）以及各种电路接线所组成。其中，变配电所是铁路电力系统中变化电压、接受电能以及分配电能的关键场所，根据其工作原理，又可细分为地区性变配电所以及闭塞信号变配电所。其中，地区性变配电所，主要负责对铁路车辆、电务、机务、工务等部门进行供电，其供电范围与容量均较大；而闭塞信号变配电所，则主要负责对铁路自动闭塞信号进行供电，其供电范围和容量均较小。以上两种变配电所的输入电压一般为10～35kV左右，输出电压为10kV。

铁路配电系统的供配电方式，是以供电区间进行单位管理，供配电线路沿着铁路分布，并每隔40～60km设置一个变配电所，两个地区性变配电所即构成了一个供电区间。而闭塞信号变配电所则单独给信号电源提供供电，贯通线作为备用电源。

2配电自动化系统的功能及特点

铁路配电自动化系统的功能主要包括了：继电保护功能、变配电所的实时监测与控制功能、配电系统的运行管理和运行控制功能（如电压调节、各工况参数记录、无功补偿调节等）、通信功能（如站内通信、遥测通信、远程控制等）、数据处理功能（电量抄表、变量统计、电能计费）等等。其在运用中的特点，主要表现为以下几个方面：

2.1集成化的功能应用。铁路配电自动化系统，基于DPS技术（数字信号处理）的有效应用，不仅能实现配电系统中软件及硬件资源之间的共享，而且能实现系统中各项设备的集成与优化，避免了资源的重复设置与浪费。

2.2分层、分布控制。基于配电自动化系统的应用，可以将铁路变配电所分隔为一次设备（间隔层）与站控层这两层系统结构进行分层化控制。其中，间隔层主要负责实时监控功能、保护功能以及数据采集功能等；而站控层则主要负责接受电力调度中心的指令，实现远程调度和实时监控功能。

2.3管理的智能化。一方面表现为利用投影或大屏幕，能实时显示铁路电力配电系统的各种工况参数和运行情况，从而使值班人员能对配电系统进行远程化和全方位的操作与监控；另一方面表现为自动配电系统具备各种智能化功能，例如自动报表、自动报警、自动无功条件、故障自动判断处理等等，从而极大提高了铁路管理调度的水平，提高了配电系统供电可靠性。

3断电故障的原因分析

3.1.外部干扰。

外部动力失效是电力系统可靠度的重要因素，为提高电力系统的可靠性，必须从降低外部动力对电力系统的损害入手。应采取以下措施：将影响道路通行的电线杆拆除，并重新选定适当的位置进行固定，以减少汽车碰撞；在十字路口、急转路口的电线杆上做特别的处理，抹上一些反光材料，然后在电线上打上反光条，把反光标志挂在电线上，这样驾驶员很容易就能找到电杆和电线的位置；通过深入基层，加强对配电系统安全防护的认识，提高公众对电力配电系统的认识，降低对电网的危害；加强对电力配电系统周边各类工程的监管，并在施工前与项目部进行安全交流，以保证供电线路的安全运行。

3.2.天灾。

铁路电力线路多都是在野外，所以受到天灾的影响很大。针对上述问题，提高配电网络的可靠性，应采取以下措施：一是在雷雨来临前检修全网，保证防雷设备和设备的正常运行，并及时替换故障和老化的设备；在雷雨来临的时候，供电局将增加对多个地区的配电线路的巡视，以保证故障的发生和处理；加强对输电线路污染区域的巡视，定期清理、更换绝缘陶瓷部件，以避免在雨季来临时出现爬弧闪络现象。二是定期针对配电室、供电线周边树木清理，确保恶劣天气下倒树等情况引起设备跳闸。

3.3高电压的使用者效应。

随着铁路的科技发展，沿线各站高压用户在增加电气设备后未及时向供电部门申请变压器扩容的情况下，会造成电力系统的故障，为此，应采取下列措施：与高压设备用户签订安全合同，加强对其的安全教育；当用户从配线接入时，应设置过电流开关和电流指示，以及时发现负荷增大的情况；由供电部门组织专人定期对高压设备进行安全检查，保证其运行情况，并及时处理超负荷用电的情况。

4加强安全管理，以提高铁路电力配电系统的可靠性

由于铁路电力配电系统的各电力设备及线路，在运行方式、检修模式、技术条件等各个方面都存在着较大的差异性。为此，必须通过不断完善和提高配电系统的安全管理水平，以进一步提高铁路配电系统的可靠性。

4.1 加强运行管理

（1）如果因计划检修或故障处理，需要对配电系统中主、备电供电方向进行改变时，应由铁路电力调度中心进行决定，但应当尽量缩短改变主、备电供电方向的时间，当工作完成以后应立即恢复正常的供电方式。

（2）铁路电力调度中心应加强对配电系统中贯通母线电压的日常监控，并根据各电力设备的实时运行状况，适时的投、切电抗器，以保证整个配电系统运行稳定。

（3）在配电系统日常的电力作业中，要求操作人员应当严格遵守《铁路电力安全工作规程》，并认真贯彻落实工作票制度。在停、送电作业中还应严格执行“一人操作、一人监护”制度。

5按层次化的分配职能

传统的配电网分配模式多采用点对点通信技术，其技术相对落后，且不利于配电系统的发展，因此，本文提出了一种基于 DPS技术的新型载波通信通信技术，通过 DPS进行实时解码，从而实现了分层配置，从而大大提高了配电系统的运行效率。

5.1提高配电系统的自保能力

目前的配电系统自身的防护能力仍有不足之处，因此迫切需要提升配电系统的自保能力，这也是今后配电自动化发展的一大趋势，其发展方向就是利用 SCADA、 GIS、 PAS等技术，使配电线路的运行得到真正的现代化，并通过加强对线路的监测、发现与处理等功能，从而保障配电线路的安全。

5.2配电网络自检能力的改进

对供电部门来说，要实现对电网运行的实时监控，就必须要建立相应的监控系统，以便在电网运行的同时，对系统的运行情况进行全面的检测、了解、维修和记录，同时对系统的故障进行及时、高效地处理，确保供电系统的安全、高效运行。同时，在现代科技的飞速发展下，铁路供电部门必须积极引进新技术新设备，以进一步提升设备的自检功能，以保证设备在无人控制的条件下，能够对设备进行实时监控与管理，保证设备的稳定与安全。

结论

6总结

在智能时代的来临，为了使铁路供电部门智能化，电气化和自动化程度的不断提高，对配电系统的供电可靠性要求也越来越高。为此，我们必须采用先进的铁路配电自动化系统，并通过加强配电系统的安全管理工作，以实现铁路电力配电系统中供电可靠性与供电质量的提升，进而切实保障铁路运输正常与安全。

参考文献：

1. 铁路电力供配电系统设计研究[J]. 吴朋举. 科技资讯. 2021(33)
2. 铁路电力线故障监控诊断与快速切除[J]. 罗学平，王昭，郭铭，李家喜，刘明光，黄臻，文秋鹏，刘猛，李强，毛键. 电气化铁道. 2021(05)
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