鐵路施工電氣工程自動(dòng)化技術(shù)探討論文

　　近年來高速鐵路的建成運(yùn)行有效緩解了我國鐵路運(yùn)輸?shù)目瓦\(yùn)和貨運(yùn)矛盾，使現(xiàn)有鐵路的運(yùn)輸能力得到了釋放。在高鐵施工過程中，電氣化工程和自動(dòng)化工程為鐵路化建設(shè)提供了技術(shù)上的支持，通過應(yīng)用電氣工程和自動(dòng)化技術(shù)可以保證鐵路工程供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，促進(jìn)鐵路工程的持續(xù)化發(fā)展。

　　1電氣化自動(dòng)化在鐵路中的發(fā)展

　　近年來電氣自動(dòng)化技術(shù)呈現(xiàn)出綜合發(fā)展的態(tài)勢(shì)。整體看來，運(yùn)行的結(jié)構(gòu)和模式向著系統(tǒng)化方向發(fā)展，其不但形成了完整的電磁學(xué)理論，而且取得了新時(shí)期重大技術(shù)的突破，從而為新時(shí)期各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了可靠保障。電氣自動(dòng)化技術(shù)由于具備獨(dú)立、便捷和完善的系統(tǒng)化服務(wù)技術(shù)，因其在鐵路中的應(yīng)用，能夠通過牽引模式使火車的運(yùn)行速度、載重量和環(huán)保價(jià)值均得到較大的提升。在采用信息化技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目控制以及管理的過程中，鐵路牽引對(duì)供電專業(yè)技術(shù)不但要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及科學(xué)化，而且還需要提高系統(tǒng)的可靠性，確保整體技術(shù)向著專業(yè)化的方向發(fā)展。鐵路的施工管理部門應(yīng)根據(jù)具體情況對(duì)其運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，在符合企業(yè)實(shí)際的前提下對(duì)整體鐵路施工項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化。

　　2電路鐵路供電的主要特點(diǎn)

　　2.1電壓等級(jí)不高，變電所結(jié)構(gòu)單一

　　站在電力系統(tǒng)的角度來看，鐵路屬于終端負(fù)荷，其對(duì)電壓的要求不高，所以高鐵的供電系統(tǒng)一般配置的是電壓≤35kV的低電壓變電所，只有極少地方配置的是電壓為110kV的高壓變電所[1]。

　　2.2接電方式極為簡(jiǎn)便

　　高鐵供電系統(tǒng)采用相互串聯(lián)的接電方式組成單一的輻射電網(wǎng)，變電所均勻分布在鐵路沿線且互相連接，從而形成相互協(xié)作的供電方式。其中的主要連接線包括一級(jí)負(fù)荷貫通線與綜合負(fù)荷貫通線兩個(gè)種類。通常在重要的鐵路干線供電系統(tǒng)中這兩種負(fù)荷貫通線才會(huì)共同存在，如京滬高鐵等，此類線路屬于信號(hào)雙電源供電系統(tǒng)。鐵路的連接線不但能夠連接相鄰變電所，而且還可以向自動(dòng)閉塞信號(hào)供電，具體的接線方式可參考圖1。

　　3系統(tǒng)功能改進(jìn)建議

　　3.1提高供電自動(dòng)化系統(tǒng)的安全與高效性

　　供電自動(dòng)化系統(tǒng)屬于一個(gè)龐大且復(fù)雜的系統(tǒng)，其中主要包括：電力調(diào)度系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)和變電所綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。高鐵的供電自動(dòng)化系統(tǒng)主要是通過分工實(shí)現(xiàn)運(yùn)作的，必須憑借上下層和平行層的相互協(xié)作才能夠?qū)崿F(xiàn)高效運(yùn)行，然而，現(xiàn)階段的高鐵自動(dòng)化系統(tǒng)在穩(wěn)定性和可靠性方面還存在較大的不足[2]。因此應(yīng)針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)開運(yùn)行模式不斷進(jìn)行優(yōu)化，才能夠適應(yīng)未來業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)的需要。

　　3.2應(yīng)提高供電自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性能

　　雖然高鐵供電系統(tǒng)的電壓等級(jí)和變電所結(jié)構(gòu)等級(jí)要求不高，然而對(duì)供電自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性卻有更高的要求。如自動(dòng)閉塞信號(hào)必須保證供電中斷時(shí)間不能超過150ms，否則供電區(qū)域的自動(dòng)閉塞信號(hào)燈就會(huì)全部變紅。從當(dāng)前實(shí)際來看，高速鐵路供電系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性，已經(jīng)啟用了多種供電措施，如采用雙電源供電和安裝自動(dòng)電源等。相鄰的兩個(gè)變電所可采用自閉線與貫通線兩種連接方式，使供電的可靠性得到顯著提升，然而客觀的講，這種方法存在較大的局限性。只有在車站上的貫通線與自閉線上裝上自動(dòng)分段裝置，才能夠?qū)崿F(xiàn)線路故障的及時(shí)定位與排除。

　　4電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

　　4.1分布控制技術(shù)

　　分布控制技術(shù)分為兩類：即電壓時(shí)間型和電流計(jì)數(shù)型。此類技術(shù)通過與配電自動(dòng)化終端、開關(guān)的組合，形成具備一定重合功能的分段器。然而受原理限制的影響，分布控制方式還存在以下不足：（1）在處理故障和恢復(fù)供電的過程中，這種方式花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，從而給鐵路供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來較大的沖擊，同時(shí)對(duì)鐵路用戶造成較大的影響。（2）只有徹底改善變電站出現(xiàn)的保護(hù)定值和重合閥動(dòng)作方式，才能夠使控制工作得到有效實(shí)現(xiàn)。（3）由于故障檢測(cè)的分段太多，使得配合難度非常大，同時(shí)動(dòng)作缺乏選擇性，因此，這種控制模式不適合鐵路供電系統(tǒng)使用。

　　4.2集中控制技術(shù)

　　集中控制方式指的是借助現(xiàn)場(chǎng)的配電自動(dòng)化終端將故障信息傳達(dá)給主站，主站在接收到故障信息之后需要開展計(jì)算，并提出具體的故障排除方案，同時(shí)將故障排除方案信息指令傳達(dá)給配電自動(dòng)化終端進(jìn)行執(zhí)行。一般分為三個(gè)層次：由配電終端層負(fù)責(zé)將故障信息傳達(dá)給主站；由配電子站針對(duì)故障區(qū)域?qū)嵤┕芾砼c控制；由主站負(fù)責(zé)下達(dá)故障的解決及優(yōu)化方案。集中控制方式需要通訊系統(tǒng)具有極高的可靠性與高效性，在處理系統(tǒng)故障的過程中，必須做到可靠、高效的傳達(dá)指令信息。一般情況下，集中控制方式較適宜于功能較為強(qiáng)大的主站系統(tǒng)使用，在具體應(yīng)用過程中，利用專用的高級(jí)應(yīng)用模塊可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的處理，從而使主站控制系統(tǒng)更加可靠和高效。

　　4.3對(duì)變化數(shù)據(jù)

　　進(jìn)行上報(bào)因?yàn)閿?shù)據(jù)傳送極有可能受到來自于通道速率限制方面的影響，由此造成大量數(shù)據(jù)滯留信道的問題，所以應(yīng)設(shè)置變化數(shù)據(jù)優(yōu)先傳送模式。變化數(shù)據(jù)主要包括變化前的數(shù)值和變化后的數(shù)值，借助定值設(shè)定可以了解變化的幅度。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡竞�，上位機(jī)將全部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，利用動(dòng)態(tài)曲線的方式將數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)表現(xiàn)出來，然后依據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)曲線對(duì)故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。由于故障信息的分辨率只有20ms，因此應(yīng)利用周期監(jiān)測(cè)來保證故障信息的完整性。

　　5系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和通訊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　高鐵采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)的目的主要是提升供電的安全性與可靠性，其中包含自動(dòng)化技術(shù)、軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)等多學(xué)科內(nèi)容，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)電力調(diào)度系統(tǒng)信息、安全監(jiān)控信息與管理系統(tǒng)信息等的有效連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)信息的統(tǒng)一管理。因?yàn)楦哞F供電系統(tǒng)沒有配備通訊設(shè)施，所以需要借助鐵路系統(tǒng)中已經(jīng)具備的公共通訊系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳輸。然而由于公共通訊系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象是整個(gè)鐵路部門，一般情況下，RTU與調(diào)度端間信息的傳輸速率為2Mbit/s，但遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)與調(diào)度端間的信息傳輸速率卻為64Kbit/s，所以鐵路通訊系統(tǒng)應(yīng)不斷對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

　　6結(jié)論

　　在鐵路工程施工過程中，電氣工程和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以推進(jìn)我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，而且在鐵路工程中應(yīng)用電氣工程和自動(dòng)化技術(shù)可以提升電氣系統(tǒng)安全性和工作效率。本文重點(diǎn)對(duì)電氣工程和自動(dòng)化技術(shù)在鐵路施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，提升了電氣工程的管理水平，提高了鐵路行業(yè)的技術(shù)水平，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　作者:朱立國 李政 單位:中交機(jī)電工程局有限公司

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]周奉聚.淺析鐵路供電系統(tǒng)工程中配電自動(dòng)化應(yīng)用分析[J].機(jī)電信息，2011（12）：143~145.

　　[2]楊立.配電自動(dòng)化工程應(yīng)用于鐵路供電系統(tǒng)的分析[J].黑龍江科技信息，2008（08）：97~99.