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铁路智能牵引变电所工程化应用张士勇

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：张士勇

[导读] 摘要：现阶段，我国国民经济迅猛发展，铁路事业有了长足的进步，铁路运行过程中需要相对应的牵引变电所的支持，以此为铁路沿线提供相对应的电力能源，这样才能使铁路运行更加高效，更安全稳定。

        （中国铁路呼和浩特局集团有限公司调度所内蒙古自治区呼和浩特市 010051）
        摘要：现阶段，我国国民经济迅猛发展，铁路事业有了长足的进步，铁路运行过程中需要相对应的牵引变电所的支持，以此为铁路沿线提供相对应的电力能源，这样才能使铁路运行更加高效，更安全稳定。基于此，本文对铁路智能牵引变电所工程化应用进行深入研究，希望本文的分析能够为铁路运行效率的提升提供一定的参考。
        关键词：铁路;智能牵引变电所;工程化应用
        引言
        牵引供电系统对于高速铁路来讲，有着至关重要的作用，它可以结合实际情况为其提供切实有效的牵引用电，同时它也是货运重载铁路，也就是煤炭运输组至关重要的动力源泉。在实践的过程中，要针对原本的线路铁路牵引变电所线路制度进行切实有效的完善和优化，与此同时要尽可能在线路中配备相对应的自动化、智能化监督管理设备，使其呈现出智能化的效果，这样才能及时有效地发现问题，并对其进行充分处理
        1铁路智能牵引变电所的概述
        1.1铁路智能牵引变电所的概念
        铁路智能牵引变电所是采用先进、成熟、可靠、低碳、环保的技术装备，以通信平台网络化、信息交互共享接口标准化为基本要求，具备测量、控制、保护、监测等基本信息自动采集功能，实现与相邻变电所、次级开闭所、供电臂范围内接触网各供电单元之间联调联控，与供电调度及辅助监控主站双向互动，根据需要支持牵引电网实现自动控制、协同互动、智能调节、设备健康诊断、行车指挥和用电管理在线分析决策等高级功能的铁路变电所。智能牵引变电所建成并组网后，需满足健康诊断、故障隔离、重构自愈、运行自律、经济高效的功能设计要求，使牵引供电可靠性和先进性得到整体提升，代表新一代铁路牵引供电装备技术发展水平。
        1.2铁路智能牵引变电所的主要技术特征
        铁路智能牵引变电所应由供电设备（智能组件）、广域测控保护、辅助监控、供电调度远程控制系统（SCADA）、供电段辅助监控系统主站等部分组成。供电调度远程控制系统（SCADA）和变电所辅助监控系统具备接收并自动执行供电调度下发的遥控、遥调操作指令，具备向供电调度远程控制系统（SCADA）主站和供电段辅助监控系统主站上传设备设施运行情况的遥测、遥信、遥视等信息的功能。从应用技术角度，铁路智能牵引变电所应具备5个方面技术内涵特征：（1）基于网络化广域测控保护技术，联通牵引变电所信息孤岛，优化变电所和接触网系统单元结构，多信源数据集合，逻辑化控制，实现供电模块或单元故障隔离、快速重构；（2）基于自动化测控技术，通过对关键电能电量或控制保护参数的自适应和自调整，实现系统自律运行；（3）基于设备健康诊断与故障预测技术，实现对重点设备缺陷的准确诊断及对主要设备故障的精准定位和预警；（4）基于调度决策支持系统技术，推演供电运行方式、停送电网格（区段）划分、车流组织、客流疏导等各要素间相互影响的调整策略方案，辅助行车和供电调度指挥；（5）基于供用电决策支持系统技术，对牵引供电负荷率、利用率、损耗率、功率因数、再生制动电能利用与回馈等进行在线监测、实时综合分析，动态提供最佳用电经营策略。
        2铁路牵引变电所存在的现状
        2.1相关地区的电网系统构建不够完善
        铁路电网的基本根基是不同地区的电网系统，然而相关地区的电网系统因为受到外部环境或者内部因素的影响，极有可能出现不够安全稳定的情况，就会严重影响铁路牵引变电所的供电质量。当前，在铁路线路的运行过程中，需要不断的扩建和改建等等，由此导致该方面对于供电需求日益提升，而相关地方电网建设并没有充分与时俱进，没有跟进铁路的发展建设步伐，在这种情况下就会使其供电质量大打折扣，其中最显著的问题体现在供电线路长度过大，使得电流输送效率和质量十分低下，有巨大损失，也进一步提升了设备的运行负荷。除此之外，因为铁路大多数是在山林地区建设，某些地区的管辖范围是平原，但自然条件十分复杂，有很多隧道等等，这在很大程度上严重影响到地区电网的铺设。

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        2.2牵引工况的不良影响
        牵引供电系统对于高速铁路来讲，有着至关重要的作用，它可以结合实际情况为其提供切实有效的牵引用电，同时它也是货运重载铁路，也就是煤炭运输组至关重要的动力源泉。牵引工况主要是指在供电的状态下，车辆所呈现出的状态。例如，车辆在加速的情况之下，就会在很大程度上降低供电网络的电压。牵引变电所在天窗作业过程中，会严重降低变电所内部的电压值。如牵引变电所在天窗作业以外，电压值会呈现出比较显著的波动，在这样的情况下使得牵引变电所出现一定的故障。
        3铁路智能牵引变电所工程化应用要点
        3.1必须立足于我国铁路牵引供电技术特点
        国际上，关于智能供电的概念较多，不同国家在智能供电技术发展的侧重点方面差异也较大。我国在电力系统“智能电网”技术领域起步较早，智能供电网工程化应用成效显著，但也遇到不少挫折，走过一些弯路。铁道行业需要充分总结经验，借鉴相关先进技术，同时也不能照抄照搬；应发挥铁道行业后发优势，站在高铁供电应用技术发展这一制高点，立足于我国高速铁路网络规模、运行场景、装备制造、建安施工、运维管理等实际情况，突出铁路牵引供电技术特点，做好顶层架构设计。
        3.2必须以系统智能为核心，以系统集成为重点
        不是一座牵引变电所、一台电器、一个组件的智能化，也不是部分先进尖端技术个体的堆砌，需要完成系统集成高级功能目标，实现系统的协同、互动、自适应。在系统构建之初，需要高度重视铁路牵引供电调度主站这个“大脑”建设，通过“调度主站大脑”和“变电所群”间的高度集成，实现系统智能功能的目标。
        3.3必须正确处理智能所与无人所之间的关系
        近些年，先后出现过“无人化”、“数字化”、“智能化”铁路牵引变电所等概念。在工程化应用推进过程中，由于对几种概念的混淆或理解不清，可能直接影响铁路智能牵引变电所的技术路线和发展方向。作为一种应用技术创新发展中的过渡性产物，“数字化铁路牵引变电所”的历史使命已经完成。“无人化铁路牵引变电所”是指，在供电调度的管辖范围内，能够向供电调度上传相关设备设施运行情况的遥测、遥信、遥视等信息，具备接收并执行供电调度下发的遥控、遥调指令等功能，所内不设置固定运行维护值班和值守人员岗位，控制操作和应急处置由供电调度进行，设备采取定期巡检、状态维修的变电所。“智能化铁路牵引变电所”则在满足“无人化铁路牵引变电所”所有技术条件基础上，还具备本文前述5个方面的基本内涵特征。
        3.4必须坚持技术升级版本管理
        当今世界，人工智能技术的发展日新月异，铁路智能牵引变电所的建设不可能一蹴而就，更不可能直接一步就达到建设的终极目标。任何新技术都需经历一个成果不断沉淀、总结、提炼，以及重新认识革新的过程，需要按照技术升级版本管理，逐步进行功能完善和提升。
        结束语
        总而言之，在当前的时代背景下，我国铁路事业实现了迅猛的发展，各类新技术和新设备不断应用，针对这样的情况，就需要着重做好铁路牵引变电所的应用管理工作，以此确保铁路牵引变电所能够为铁路安全的运输提供更加高质量的电能。
        参考文献
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        [2]刘再民.高铁供电应用技术发展的几项重点及工程化路径[J].电气化铁道，2018，29（6）：1-5.
        [3]何勇．铁路牵引供电典型跳闸分析及改进措施[J].上海铁道科技，2015，（04）：32－33．