铁路配电自动化系统及故障录波

[摘要]铁路配电自动化系统主要由上端主站，通信设备，终端控制设备三部分组成在低压监控方面组成为现在铁路电自动化系统中的重要终端，现在基于CAN总线技术，在出现故障时有故障录波功能。但由于不是专业的录波装置。采点产生的曲线不够圆滑，针对这点我们采用了差值算法，在原有基础上进行处理。生成曲线更加圆滑，符合实际情况，详细内容在文章中介绍。

[关键词]铁路配电自动化；FTU；故障滤波：差值算法：曲线圆滑

1　引言

现在的铁路配电自动化系统中，电气化铁路作为经济发展的主要交通，随着国家加大高速铁路建设、电气化铁路提速改造以及城市交通的发展，这些供电网络的自动化对于系统供电网络安全监测、稳定的运行已成为电网管理一项必不可少的工作。因此配电自动化系统是针对上述供电控制领域而产生的新一代技术先进的铁路电力远动系统。

2　铁路配电自动化系统的功能和特点

铁路供电系统由于应用的特殊性，在系统构成和功能上都有一些有别于电力系统的特点，主要体现在3个方面：θ

(1)电压等级低，变(配)电所结构单一。

(2)系统接线形式简单。

(3)供电可靠性要求高。铁路供电系统虽然电压等级低，接线方式简单，但对供电可靠性的要求却很高，从理论而言，其负荷(自动闭塞信号)的供电中断时间不能超过1500θms，否则，将会导致所有供电区间的自动闭塞信号灯变为红灯，影响铁路的正常运输。θ

由于上述供电的重要性，在应用配电自动化技术之前，铁路供电系统已经采取了多种方法来保证供电的可靠性。虽然铁路供电系统采取了诸多措施来保证供电的可靠性，但是由于这些措施都是局限于配电所范围内的，所以对于其最重要的贯通线或自闭线出现永久性故障时没有任何隔离、定位和恢复措施。必然导致贯通线或自闭线失电，影响系统可靠性。

铁路配电自动化系统是应用控制技术，信息处理和通讯技术通过计算机软件、硬件系统或自动装置实施各种运行作业，提高变电所运行、管理水平的一种综合自动化系统，是根据铁路供电系统的发展趋势和需求而开发设计的，系统可以实现铁路供电系统各种变电站的输配电线路保护、主变压器保护、电容器保护、备用电源自投和测量控制功能。整个铁路配电自动化系统具有如下的特点

a)嵌入式实时多任务系统

b)全网络化技术

c)双以太网并行工作方式

d)远程维护技术

e)广域网应用技术

f)信息发布技术

主要完成的功能有：

数据采集与处理、实时数据库、绘图及显示、控制、控制闭锁、报警处理、安全管理、事件顺序记录，历史数据库、历史趋势分析、报表与打印、保护、远动。操作票系统，设备管理、故障录波，系统自诊断与自恢复、远程维护等。

3　铁路配电自动化系统的组成及各部分的工作任务

系统主要由上端主站，通信设备端控制设备三部分组成，

1)主站由网络服务器，维护工作站，调度员工作站web工作站，打印机，gps，维护工作站投影仪组成。

系统配置的服务器主要用于数据的后台处理，历史数据管理，网上节点资源分配等，同时兼顾运营管理功能，完成调度文档管理，统计表生成制作，系统演示及模拟培训等。

系统维护工作站主要用于完成整个系统数据的建立及修改、画面修改及系统程序的维护和开发。此外，还具有对系统运行状态(包括信道、控制站及被控站设备工作情况)的实时监视、对重要工况参数进行实时打印(如系统各个节点机设备的运行状态、被控站工作状态、通道状态等)，可以用之来查看系统的各类记录数据。

系统配置一个调度台每套调度台配置两套操作员工作站，工作站通过网络适配器与控制中心局域网络相联。两套操作员工作站采用并行工作方式，并提供运行监视及操作界面。任一时刻仅允许一台操作员工作站发出控制命令。冗余结构的操作员工作站，作为控制站的人机接口部分之一，通过显示器设备能实态报警显示：通过鼠标器和键盘能完成对被控站的遥控操作，井进行操作前的合理性判定；同时还可完成各种报表记录、曲线的检索及显示、对报表进行在线修改、打印实时数据及报表、拷屏等牵引供电系统调度管理任务

程序打印机用于系统维护工程师进行程序打印及系统维护打印。

2)通信设备出调制解调器，双切装置，终端服务器，以及主站与子站的通信通道设备组成。

系统中的通信处理机主要与各被控站设备进行通信，完成等实时信息的采集并将这些信息通过网络向服务器、操作员工作站、系统维护工作站、模拟驱动器及复示系统设备传送。接收操作员工作站下发的各种控制操作命令并向下发送。

3)终端控制设备有配电所和信号楼两种。配电所主要是综合装置，信号楼主要电源监控装置(ftu)

配电所监控装置现在多流行是综合自动化系统组成，是主要趋势。也有用远程控制单元(rtu)。各集采集遥信，遥测数据，并且通过命令进行控制配电室的设备。

信号电源监控装置主要包括监控终端(PTU)、供电装置。

供电装置包括开关电源、充电控制器、蓄电油组。正常情况下FTU、操作机构的电源均从开关电源获得。充电控制器为蓄电池组进行充电；在两路交流失电情况下，充电控制器会自动地快速切换蓄电池组供电，维持上述各设备的正常工作，直到恢复供电。

整个系统运行过程是终端控制设备采集现场数据，通过通信设备，传送给主站，其中通信在现在的通信条件下多采用模拟，数字／网络通信接口，进行点对点通信方式其中主站与子站的通信规约用的是。国标IEC－5－101／104通信协议。主站调度人员根据采集上的数据可以实时了解现场的设备供电运行情况。根据需要进行遥控，遥调等远方控制操作。大大提高了配电自动化的效率，节约了值班人员。

4.故障录波和录波曲线

在车站和站场信号楼内设置一套信号电源监控装置，对低压信号电源进行监控，完成对低压电源信号监控装置数据信息的采集及遥控命令的输山。

信号电源监控装置主要包括监控终端(FTU)，PTU主要负责对信号电源的两路(自闭、贯通线)人口三相电源进行实时监测，包括各种电气参数、波形、高低压开关位置等：并可实现高低压开关的遥控操作；通过数据通道实现与士站系统的信息交换。可设故障启动时的定值，启动录波条件，录制有效值的故障曲线。故障录波曲线。用101的文件传输形式传达主站。

故障检测是FTU的功能。它能检测故障发生的时间、历时过程，故障电流电压的幅值和方向，故障录波和报文记录，故障遥测报文上送，与配电主站配合完成故障隔离和事故恢复。当配出线发生故障时，故障录波装置能够记录故障前后10或更多周波内电流的变化以及故障电流值，便于分析故障原因，

实际运行经验实例。在夏季由于雷雨大风等恶劣条件，经常导致信号电源供电中断而导致影响行车。以前通常是派人到每个信号楼楼进行恢复送电，通常需要1，2个小时以上。有了这套系统后，我们可以根据终端控制设备采集的数据分析事故的原因。调出故障时的滤波曲线。有效值曲线等。可以很快的判断出故障点，并且进行远程控制，在几分中内便可以恢复供电。在实际运行中故障录波时，由于不是专业的录波装置，硬件的配合问题导致录的波形会有偏差，渡行曲线不够圆滑，针对这点我们采用了差值算法，在原有基础上进行处理。使生成曲线更加圆滑，以便准确的判断分析故障。

结论这套铁路配电自动化系统在根据我们的现有铁路的运行模式，运行实际的硬件条件下和投资预算的基础上，我们采取了在利用原有资源，经济投资，最大运行调度的原则。设计这套系统。在现场投运的几套系统中收到了很好的效果。系统运行稳定，可靠。大大提高了铁路配电自动化的效率，节省了值班运行人员，提高了铁路配电的质量，缩短了故障恢复时间为铁路的跨越发展提供了有力支持。在原有数据的基础上我们，运用公式的差值处理克服了在低成本录波条件下的由于数据点少，硬件装置受险的情况下，录制数据生成曲线的锯齿现象，但又是在原有的数据上进行修正保证了数据的客观准确性，能够帮助客户更好的观察曲线，分析解决现场情况。

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