關(guān)于高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)遠動(dòng)控制技術(shù)的研究論文
引言
隨著(zhù)高速鐵路的快速發(fā)展，供電遠動(dòng)技術(shù)逐步成熟，可靠性明顯提高，但接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)遠動(dòng)控制依然不穩定，特別是供電運行中曾經(jīng)出現誤動(dòng)、拒動(dòng)、誤顯示等現象，成為供電遠動(dòng)系統中最為薄弱的環(huán)節。
1 接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)遠動(dòng)現狀
目前高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)遠動(dòng)控制主要是光纖控制形式光纖控制形式主要是借鑒數字化變電所理念發(fā)展而來(lái)，其主要特點(diǎn)：一是減少了穿越戶(hù)內戶(hù)外控制電纜的數量，降低了外部原因如雷、電等對所內設備的危害;二是控制信號采用了光纜傳輸，減少了電磁干擾。
但是，該控制形式同時(shí)也帶來(lái)了一些新問(wèn)題，主要體現在如下方面：
(1)RTU 等電子元件置于戶(hù)外控制箱內，運行環(huán)境差，元器件損壞率增高。
(2)控制回路、邏輯判斷等變得復雜，環(huán)節增多，導致誤顯示信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(shí)，造成各個(gè)環(huán)節不穩定因素增多。
據不完全統計，自高鐵開(kāi)通以來(lái)，出現誤動(dòng)10 多次，拒動(dòng)30 余次，開(kāi)關(guān)位置誤顯示100 余次，雖經(jīng)過(guò)多次專(zhuān)項整治，但治標不治本，問(wèn)題和隱患依然存在，沒(méi)有從根本上得到解決。
2 原因分析
2.1 接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)誤動(dòng)分析
針對現場(chǎng)實(shí)際情況分析得出，接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)誤動(dòng)原因有以下幾方面：
(1)RTU 與操作機構信號連線(xiàn)受到干擾，從而誤觸發(fā)操作機構自保持回路，導致開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。經(jīng)運行發(fā)現，干擾信號確實(shí)存在，尤其在接觸網(wǎng)故障時(shí)，干擾信號最強烈。如：海南東環(huán)，發(fā)生接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)誤動(dòng)后，接觸網(wǎng)工區會(huì )同相關(guān)人員在現場(chǎng)進(jìn)行測量，停掉外部220 V 電源后，依然在此連接線(xiàn)處測量到40～90 V 電壓。
值得注意的是，隔離開(kāi)關(guān)操作機構與 RTU 連線(xiàn)還存在另一隱患，如果220 V 電源火地線(xiàn)接反，RTU 出口繼電器可能斷的是零線(xiàn)，隱患更大，在惡劣天氣下，如果連線(xiàn)絕緣降低或瞬間接地，將直接導致誤發(fā)操作命令。在運行中，接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)操作機構箱內加熱回路經(jīng)常報非正常工作;京滬高鐵德州、徐州、鄭州變電所等多個(gè)處所，當接觸網(wǎng)故障時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)操作機構箱內空氣開(kāi)關(guān)發(fā)生跳閘。這從另一個(gè)側面印證了確實(shí)有感應電壓(電流)存在，只不過(guò)是干擾了不同的回路。
(2)操作機構出口控制繼電器故障，當調度臺發(fā)出命令后不能執行操作，但操作機構內部保持了這個(gè)操作命令，在隨后運行中，出口繼電器可能恢復，操作命令隨即作用導致開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
(3)RTU 的IP 地址沖突，導致操作開(kāi)關(guān)時(shí)另一個(gè)開(kāi)關(guān)誤動(dòng)。該現象多發(fā)生于新更換RTU 后，更換人員不精心所致。
(4)接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)控制屏操作按鈕、PLC誤發(fā)命令。該類(lèi)故障發(fā)生在京廣高鐵武廣段，共發(fā)生過(guò)3 次，經(jīng)過(guò)延時(shí)處理已得到解決。
2.2 接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)拒動(dòng)分析
針對現場(chǎng)實(shí)際情況分析得出，接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)拒動(dòng)原因有以下幾方面：a.隔離開(kāi)關(guān)操作機構箱內空氣開(kāi)關(guān)跳閘。A1、A2、B1、B2 四個(gè)空氣開(kāi)關(guān)中任意一個(gè)開(kāi)關(guān)跳閘都會(huì )導致接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)拒動(dòng)。運行中跳閘最多的是B1 開(kāi)關(guān)。該現象多發(fā)生于接觸網(wǎng)故障時(shí)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(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)位置信號誤顯示分析接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)位置信號誤顯示原因有以下幾方面：
(1)運行中發(fā)現，牽引變電所綜自交換機在主備通道切換時(shí)易誤發(fā)遙信信號，造成調度臺誤顯示。
(2)RTU 或操作機構線(xiàn)路板受干擾誤顯示。
(3)控制電路元器件損壞。誤顯示會(huì )造成調度人員不知所措，如：鄭西高鐵運行中接觸網(wǎng)分相處隔離開(kāi)關(guān)顯示合閘，調度人員馬上進(jìn)行分閘操作，但顯示操作超時(shí)不能分閘，6 min 后，開(kāi)關(guān)又自動(dòng)分閘，至今不知是開(kāi)關(guān)真的動(dòng)作還是誤顯示。
3 解決措施
解決接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)、誤顯示問(wèn)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(huì )誤動(dòng)。消除干擾除標準施工及認真做好接地外，目前尚無(wú)其他好辦法，因此，應主要側重于強化控制。
3.1 防止接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)誤動(dòng)措施
在現有高鐵接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)的控制方式下，防止誤動(dòng)的措施主要有3 個(gè)：一是借鑒直接電纜控制方式的優(yōu)點(diǎn)，不操作的.情況下斷開(kāi)操作電源，實(shí)現電機控制回路的雙重控制;二是控制命令雙端口輸出;三是操作電機回路自保持功能的延時(shí)釋放。
(1)操作機構箱控制電機回路空氣開(kāi)關(guān)B1增加遠程操作機構，并實(shí)現調度的遠程操作，不操作時(shí)斷開(kāi)該開(kāi)關(guān)。取消A2、B2 開(kāi)關(guān)。由于該開(kāi)關(guān)與控制命令出口接觸器串聯(lián)，起到了電機回路的雙重控制作用，因此大大降低了干擾信號導致誤動(dòng)的概率。
(2)控制命令觸發(fā)回路雙斷口。將RTU 出口繼電器改為雙節點(diǎn)，同時(shí)斷開(kāi)220 V 控制命令的火、地線(xiàn)，雙端口輸出比單端口輸出降低了干擾帶來(lái)的誤動(dòng)概率。
(3)將操作機構箱內自保持繼電器的自保持功能定時(shí)釋放，避免在操作時(shí)不動(dòng)，而沒(méi)有操作時(shí)誤動(dòng)。
3.2 防止接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)拒動(dòng)措施
B1 開(kāi)關(guān)增加操作機構遠動(dòng)后，不僅消除誤動(dòng)，且達到一舉兩得的作用，取消了A2、B2 開(kāi)關(guān)，B1 開(kāi)關(guān)正常處于分閘狀態(tài)，不再會(huì )因浪涌動(dòng)作引起跳閘。同時(shí)，低壓空氣開(kāi)關(guān)應配置輔助接點(diǎn)，將開(kāi)關(guān)位置信號通過(guò)遠動(dòng)系統上傳供電調度臺。
3.3 防止開(kāi)關(guān)位置誤顯示措施
(1)接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)監控屏與SCADA 直接相連，不再經(jīng)過(guò)綜自交換機。
(2)RTU、操作機構控制模塊自檢報警，當模塊不能正常工作時(shí)，向調度臺報警，此時(shí)，所有開(kāi)關(guān)動(dòng)作遙信信息將被忽略。
(3)當非遠動(dòng)操作時(shí)，B1 開(kāi)關(guān)處于分閘狀態(tài)，操作電源不被接通，該過(guò)程中如調度臺出現接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號一般可以判斷為誤信息而忽略。
4 結語(yǔ)
(1)本文僅對光纖控制方式下接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)、拒動(dòng)、無(wú)顯示的原因進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)措施，供設計者借鑒。
(2)接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)遠動(dòng)存在的問(wèn)題同時(shí)說(shuō)明，光纖控制、電纜直接控制兩種形式各有利弊，應相互借鑒，取長(cháng)補短，逐步完善。接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)遠動(dòng)需要系統的設計，而不能完全依靠不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品簡(jiǎn)單搭接。
(3)對于今后高鐵接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)遠動(dòng)發(fā)展方向有待進(jìn)一步研究。
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