關於高速鐵路接觸網隔離開關遠動控制技術的研究論文

關於高速鐵路接觸網隔離開關遠動控制技術的研究論文

　　引言

　　隨著高速鐵路的快速發展，供電遠動技術逐步成熟，可靠性明顯提高，但接觸網隔離開關遠動控制依然不穩定，特別是供電執行中曾經出現誤動、拒動、誤顯示等現象，成為供電遠動系統中最為薄弱的環節。

　　1 接觸網隔離開關遠動現狀

　　目前高速鐵路接觸網隔離開關遠動控制主要是光纖控制形式光纖控制形式主要是借鑑數字化變電所理念發展而來，其主要特點：一是減少了穿越戶內戶外控制電纜的數量，降低了外部原因如雷、電等對所內裝置的危害;二是控制訊號採用了光纜傳輸，減少了電磁干擾。

　　但是，該控制形式同時也帶來了一些新問題，主要體現在如下方面：

　　(1)RTU 等電子元件置於戶外控制箱內，執行環境差，元器件損壞率增高。

　　(2)控制迴路、邏輯判斷等變得複雜，環節增多，導致誤顯示訊號等不確定因素增多。

　　(3)RTU、操作機構控制板等工作電源與操作電源同路，在電源電壓不穩定時，造成各個環節不穩定因素增多。

　　據不完全統計，自高鐵開通以來，出現誤動10 多次，拒動30 餘次，開關位置誤顯示100 餘次，雖經過多次專項整治，但治標不治本，問題和隱患依然存在，沒有從根本上得到解決。

　　2 原因分析

　　2.1 接觸網隔離開關誤動分析

　　針對現場實際情況分析得出，接觸網隔離開關誤動原因有以下幾方面：

　　(1)RTU 與操作機構訊號連線受到干擾，從而誤觸發操作機構自保持迴路，導致開關誤動作。經執行發現，干擾訊號確實存在，尤其在接觸網故障時，干擾訊號最強烈。如：海南東環，發生接觸網隔離開關誤動後，接觸網工區會同相關人員在現場進行測量，停掉外部220 V 電源後，依然在此連線線處測量到40～90 V 電壓。

　　值得注意的是，隔離開關操作機構與 RTU 連線還存在另一隱患，如果220 V 電源火地線接反，RTU 出口繼電器可能斷的是零線，隱患更大，在惡劣天氣下，如果連線絕緣降低或瞬間接地，將直接導致誤發操作命令。在執行中，接觸網隔離開關操作機構箱內加熱迴路經常報非正常工作;京滬高鐵德州、徐州、鄭州變電所等多個處所，當接觸網故障時，隔離開關操作機構箱內空氣開關發生跳閘。這從另一個側面印證了確實有感應電壓(電流)存在，只不過是干擾了不同的迴路。

　　(2)操作機構出口控制繼電器故障，當排程臺發出命令後不能執行操作，但操作機構內部保持了這個操作命令，在隨後執行中，出口繼電器可能恢復，操作命令隨即作用導致開關動作。

　　(3)RTU 的IP 地址衝突，導致操作開關時另一個開關誤動。該現象多發生於新更換RTU 後，更換人員不精心所致。

　　(4)接觸網隔離開關控制屏操作按鈕、PLC誤發命令。該類故障發生在京廣高鐵武廣段，共發生過3 次，經過延時處理已得到解決。

　　2.2 接觸網隔離開關拒動分析

　　針對現場實際情況分析得出，接觸網隔離開關拒動原因有以下幾方面：a.隔離開關操作機構箱內空氣開關跳閘。A1、A2、B1、B2 四個空氣開關中任意一個開關跳閘都會導致接觸網隔離開關拒動。執行中跳閘最多的是B1 開關。該現象多發生於接觸網故障時段，受到干擾所致。b.電子元器件損壞。c.傳輸通道中斷。

　　2.3 接觸網隔離開關位置訊號誤顯示分析接觸網隔離開關位置訊號誤顯示原因有以下幾方面：

　　(1)執行中發現，牽引變電所綜自交換機在主備通道切換時易誤發遙信訊號，造成排程臺誤顯示。

　　(2)RTU 或操作機構線路板受干擾誤顯示。

　　(3)控制電路元器件損壞。誤顯示會造成排程人員不知所措，如：鄭西高鐵執行中接觸網分相處隔離開關顯示合閘，排程人員馬上進行分閘操作，但顯示操作超時不能分閘，6 min 後，開關又自動分閘，至今不知是開關真的動作還是誤顯示。

　　3 解決措施

　　解決接觸網隔離開關誤動、拒動、誤顯示問題的基本指導思想首先是要消除干擾，其次是要強化控制，即使干擾存在也不會誤動。消除干擾除標準施工及認真做好接地外，目前尚無其他好辦法，因此，應主要側重於強化控制。

　　3.1 防止接觸網隔離開關誤動措施

　　在現有高鐵接觸網隔離開關的控制方式下，防止誤動的措施主要有3 個：一是借鑑直接電纜控制方式的優點，不操作的.情況下斷開操作電源，實現電機控制迴路的雙重控制;二是控制命令雙埠輸出;三是操作電機迴路自保持功能的延時釋放。

　　(1)操作機構箱控制電機迴路空氣開關B1增加遠端操作機構，並實現排程的遠端操作，不操作時斷開該開關。取消A2、B2 開關。由於該開關與控制命令出口接觸器串聯，起到了電機迴路的雙重控制作用，因此大大降低了干擾訊號導致誤動的機率。

　　(2)控制命令觸發迴路雙斷口。將RTU 出口繼電器改為雙節點，同時斷開220 V 控制命令的火、地線，雙埠輸出比單埠輸出降低了干擾帶來的誤動機率。

　　(3)將操作機構箱內自保持繼電器的自保持功能定時釋放，避免在操作時不動，而沒有操作時誤動。

　　3.2 防止接觸網隔離開關拒動措施

　　B1 開關增加操作機構遠動後，不僅消除誤動，且達到一舉兩得的作用，取消了A2、B2 開關，B1 開關正常處於分閘狀態，不再會因浪湧動作引起跳閘。同時，低壓空氣開關應配置輔助接點，將開關位置訊號透過遠動系統上傳供電排程臺。

　　3.3 防止開關位置誤顯示措施

　　(1)接觸網隔離開關監控屏與SCADA 直接相連，不再經過綜自交換機。

　　(2)RTU、操作機構控制模組自檢報警，當模組不能正常工作時，向排程臺報警，此時，所有開關動作遙信資訊將被忽略。

　　(3)當非遠動操作時，B1 開關處於分閘狀態，操作電源不被接通，該過程中如排程臺出現接觸網隔離開關動作訊號一般可以判斷為誤資訊而忽略。

　　4 結語

　　(1)本文僅對光纖控制方式下接觸網隔離開關的誤動、拒動、無顯示的原因進行了分析，提出了改進措施，供設計者借鑑。

　　(2)接觸網隔離開關遠動存在的問題同時說明，光纖控制、電纜直接控制兩種形式各有利弊，應相互借鑑，取長補短，逐步完善。接觸網隔離開關遠動需要系統的設計，而不能完全依靠不同廠家的產品簡單搭接。

　　(3)對於今後高鐵接觸網隔離開關遠動發展方向有待進一步研究。