高小军
大秦铁路股份有限公司大同西供电段 山西 大同 037000
摘要：在电气化铁路交通中，供电系统可作为动力源，在铁路建设中，一般应用AT供电方式，而AT供电方式的结构比较复杂，对此，可规划建设智能牵引变电所，能够有效提升供电可靠性和稳定性。对此，本文首先对智能牵引变电所的组成结构以及功能进行介绍，然后选择某案例，对智能牵引变电所在电气化铁路建设中的应用方式进行详细探究。
关键词：智能牵引变电所；铁路电气化；功能
互联网技术、物联网技术发展迅速，在高速铁路建设中，可将多种技术进行有效结合，促进高铁建设智能化水平提升。在高速铁路智能化运行过程中，智能牵引变电所是十分重要的组成部分，我国智能牵引变电所技术处于初级发展阶段，设备智能化水平比较低，为促进智能化铁路建设发展，必须对智能牵引变电所的应用方式进行详细探究。
一、智能牵引变电所组成及功能分析
智能牵引变电所主要包括以下三部分
（一）智能一次电气设备。智能一次电气设备是由多个设备类型所组成的，包括一次设备、智能终端以及在线监测设备等。
（二）广域测控保护系统。对于广域测控保护系统，可采用就地、广域以及站域配置方式，其中，就地保护可充分利用保护对象的信息作出决策，进而高效解决故障。广域保护可充分利用牵引变电所、分区所以及AT所，进而实现信息共享，同时保证决策的准确性，保证保护的速冻性。对于整个系统，可划分为过程层、间隔层以及站控层。广域保护测控系统采用分层布置形势，各层之间能够独立决策，同时还可相互配合，充分利用系统高压设备运行过程中的各类信息，提升开关操作的安全性和可靠性。
（三）智能辅助监控系统。智能辅助监控系统可对牵引供电系统中的各类设备起到支撑作用，提升变电所运维安全性和可靠性。通过对牵引供电维管系统的结构形势进行分析，可采用分层分布形势或者分区分布形势。对于系统，可采用分布式安装方式，设置在铁路沿线的各个变电所中，进而发挥综合辅助监控功能，创建完善的多级联网系统。辅助监控系统是由多个子系统所组成的，包括环境监控系统、安全防范系统、视频监控系统以及火灾报警系统等，对于各个子系统，可进行集中统一管理[1]。
二、智能化牵引变电所的应用实例
本文选择某110kV常规牵引变电所作为研究对象，对于协调供电段需进行技术改造，通过对变电所运行状态进行分析，所需改造的设备包括一台主变以及一条馈线。在本次改造中，对于过程层，要求对在线监测装置进行改造，而对于间隔层，要求对保护测控装置进行改造，对于站控层，要求对监控系统、视频系统进行改造。为改善在线监测功能，需对变压器运行过程中的各项参数进行全面细致的检测，据此进行故障分析。对于视频监控系统，要求对断路器、电动隔离刀状态监测方式进行改造。
（一）主变保护技术实施方案。通过应用智能牵引保护技术，能够发挥就地数字化保护功能，与开入光纤以及开出光纤进行连接，进而提升抗干扰能力。在以往的牵引站保护中，需应用多种控制电缆，成本投入量比较大，同时容易受到电磁以及雷击的影响，维护管理难度较大。为提升变压器的智能化水平，需联合应用外置式传感器、主变在线监测装置以及智能终端等[2]。主变保护合并单元以及智能终端的配置形式如图1所示。
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通过对图1进行分析，合并单元的主要作用是采集主变高低压侧电流数据以及电压数据，同时，在获得各类模拟量后，可将其转变为数字量，并且采用SV网点进行传输。通过应用智能终端，能够对断路器以及刀闸等位置的信号进行采集，同时还可发挥断路器操作箱功能，接收从间隔层以及自粘控层所传递的控制命令，进而对一次设备进行有效控制。在智能终端运行过程中，可充分发挥GOOSE网点对点传输功能，保证与保护侧控制装置之间能够正常通信。通过对主变智能终端的应用方式和效果进行分析，其可发挥主变本体非电量保护功能，同时还可对变压器上层油温进行监测，对于监测所得信号，可传输至站控层MMS网络中。
（二）馈线保护技术。在对馈线进行智能化改造时，可联合应用断路器以及合智一体装置。合并单元的作用是对母线电压以及馈线电流进行采集，对于采集所得数据，可进行转换模数处理，然后再通过SV网点采用兑点传输方式，传递至智能终端设备中。另外，其还可发挥断路器操作箱功能。在系统运行过程中，对于一次设备状态信息，可采用GOOSE方式进行传输，同时其还能够接收由站控层以及间隔层GOOSE的控制命令，进而对一次设备进行实时化控制。除此以外，对于GOOSE下行控制命令，系统也可进行详细记录[3]。
（三）电子式互感器的应用。在电子式互感器的实际应用中，其与常规互感器的测量所得数据之间相互统一，因此能够有效满足智能变电所运行实际需要，保证互感器模拟量数据的准确性。
（四）新设备接入。（1）智能IED设备。在馈线改造中，可添加断路器在线监测，及时了解断路器线圈电流的变化情况，同时对断路器线圈运行情况进行监测。另外，在后续技术改造中，对于断路器运行过程中的拉压力、分合闸电流等，也可进行监测，根据监测结果判断开关机构是否出现异常情况。（2）网络记录分析议。在变电所改造中应用网络记录分析议，能够对网络通讯情况进行监控管理，如果发现网络通讯中出现异常情况，则可及时发出报警，并排除故障隐患。另外，其还可发挥故障录波分析功能，如果系统出现故障隐患，则可对系统一次电压电流波形以及二次设备动作情况进行详细记录。（3）红外高清热成像设备。其能够对环境温度变化情况进行监测，判断预置点温度变化情况，如果超过限定值，则可发出报警信息。（4）避雷器在线监测装置。在变电所改造中，在馈线技术改造中，需安装3台避雷器在线监测装置，其能够对避雷器运行过程中的泄露电流以及阻容比进行监测，同时还可对雷击数据做好详细记录，在获得相关数据后，即可直接传递至智能牵引所管理系统中，据此对避雷器进行高效管理。（5）局放在线监测设备。在该电气化铁路建设过程中，在1#主变压器中，需安装局部放电监测装置，其能够对变压器内部局部放电情况进行检测，在获得检测数据后，还可联合应用红外热成像仪以及油色谱分析进行数据对比分析。（6）铁芯接地电流在线监测设备。在1#主变压器技术改造中，需安装铁芯接地电流在线监测设备，其能够对接地电流进行采集，对于弱电流信号，可进行放大处理和传输，同时还可应用数字信号处理和计算方式，对铁芯接地电流、故障报警等进行实时监测。
总结：
综上所述，本文主要对智能牵引变电所在电气化铁路建设中的应用方式进行了详细探究。供电系统相关技术不断创新，逐渐涌现出很多新型智能化设备，在铁路供配电系统建设中，能够有效提升供电系统运行稳定性和可靠性。对此，本文结合实例，对智能牵引变电所的应用要点进行详细探究，通过将智能牵引变电所应用于电气化铁路建设中，能够有效降低配电系统故障发生率。
参考文献
[1]董文哲，郭晨曦，杨斯泐.高速铁路智能牵引供电系统研究[J].铁路计算机应用，2018，27（11）：43-47.
[2]刘再民.铁路智能牵引变电所工程化应用[J].电气化铁道，2020（3）.
[3]陈雨.轨道交通中的智能牵引变电所应用分析[J].自动化应用，2020（10）：105-107.