铁路电力自动化技术ppt课件

1、铁路电力自动化技术编写 陈雄飞.第一章 铁路电力自动化概述铁路自动化就是利用计算机硬件技术、自动检测和控制技术、计算机通讯和网络技术，对铁路电力系统的重要环节，如变配电所、贯穿自闭线路、信号电源双电源等，进展监视和控制，以提高运转管理及维护程度，保证铁路系统的平安、经济运转，并能及时处置缺点，减少缺点停电范围，迅速恢复供电，减少停电损失，提高供电可靠性，为列车平安、可靠地运转提供保证。 .电力自动化系统又称为SCADASupervisory Control And Data Acquisition系统，即监视控制与数据采集系统。SCADA平台包括实时数据采集和处置、告警处置、实时数据库管理、历

2、史数据库管理、画面制造，以及显示、报表管理和打印、系统平安管理、远程诊断和维护等。电力自动化还可以称为电力远动，其系统不仅包含“遥信、遥测、遥控、遥调等内容，还包含电力自动化所涉及到的其他内容，如变配电所自动化、信号电源监控、线路自动化等，以及变配电所视频监控即“遥视。 .一、铁路电力自动化系统构造和主要内容 、系统构造铁路自动化系统的监控对象主要包括：变配电所、自闭/贯穿电力线路、信号电源和电气集中以及各种高低压开关等。按照功能和内容来分，铁路电路自动化主要包括：调度自动化主站、变配电所综合自动化、信号电源监控以及自闭/贯穿线路自动化系统。.RTU：远方终端单元， STU：铁路信号电源监控安

3、装， FTU：馈线终端单元 .二、电力远动系统 1、遥信，即远程信号，习惯记作YX，是将被控站的设备形状信息，如开关位置信号、报警信号等，远间隔传送给调度主站。、位置信号不论位置在何种形状，一切被监控设备的分、合形状可以在显示器上进展显示。其中“分用“绿色表示，“合用“红色表示。、缺点信号当被监控系统发生缺点时，事故信号优先送往控制中心，在显示器上提示：显示器上事故站主接线图自动调出，发惹事故的地址灯闪烁，如有跳闸，相应的开关闪烁，并伴随有音响报警，同时在屏幕指定窗口显示事故内容细目，并有相关记录。当发生普通性缺点，发出预告信号。 .2、遥测，即远程丈量，习惯记作YC，是将被控站的运转参数，如

4、电度量、电流、电压、有功功率、无功功率、温度、缺点点参数等模拟信号传送给调度主站。、随机遥测：用于缺点时有关参数的丈量。、定时循环遥测：用于对电度量、功率、电压、电流的定时丈量。、统计丈量：用于显示电流电压负荷曲线。、人工召测：操作员在某被控变电所主接线画面下，可随时按遥测键向RTU发出召测命令，RTU将有关当前数据回送处置。、超限告警：当某所的某种电量如馈线电流等超出正常值，而未到达维护的动作值时，将发出预告音响信号，并在显示器上提示地址名和超限电量。 .3、遥控，即远程控制，习惯记作YK，是从调度主站发出命令，以实现远方操作和切换，通常只取两种形状指令，如开关的“合、“分指令。遥控有以下几

5、种：、单控：就是对单个对象进展的遥控。 、程控：假设干个单控的组合。、复归遥控：指发惹事故等而报警的被控站中事故指示灯和信号指示灯的远间隔去除，使之复位，恢复正常。 、重合闸投切遥控、通道切换遥控 、实验遥控：遥控对象为实验开关。 .4、遥调，即远程调理，习惯记作YT，是调度主站直接对被控站某些设备的任务形状和参数的调整，如变压器分接头位置。遥调功能实现有一个前提，就是相应设备本身有调整机构。以上四种功能不是各自独立的，而是相辅相存的。遥信和遥测信息是遥控和遥调的根据，而遥控和遥调又需求遥信和遥测信息来检查的证明。 .第二章 变配电所自动化第一节 铁路电力系统运转方式铁路电力系统其特殊性方面：

6、 1、负荷沿铁道路狭长分布，主要用电对象包括铁路沿线信号灯和其他自动安装，以及其他单位的消费、生活电源，负荷较小。2、供电可靠性要求极高。铁路变配电所普通采用双电源供电方式，沿线每一个供电区间双端供电，供电区间普通采用自闭线、贯穿线双回路供电，自闭线只担任为信号供电，贯穿线还包括其它消费、生活用电，双路供电至低压双电源切换安装，两路电源互为备用，失压自动切换。3、供电区间线路长，普通4060公里，有的甚至上百公里，而且地形、气候条件复杂，缺点多发，而缺点查找和维修由于受自然条件等要素影响比较困难。 .一、变配电所运转方式.图中配电所采用双母线分段，两路电源同时运转，经过母联开关衔接母线开关常开

7、，互为备用，当一路电源缺点时，母联开封锁合，由另一路电源供电，防止自闭线、贯穿线或者其他重要负荷失电。装设高压调压变压器，可以保证安装在各信号点的自动闭塞信号变压器或贯穿线信号变压器二次电压动摇不超越额定电压的10%，并起到隔离变压器的作用，阻止电力贯穿自动闭塞线路接地缺点影响公共电网。 .二、供电区间供电方式.以甲所供电自闭线贯穿线为例，自闭贯穿高压馈出运转方式有以下几种：1、本所主送方式、备投-重合乙所处于备用送电形状。当甲所线路失电后，乙所出线开关瞬时投入送电备投；假设备投不胜利，甲所出线开关经重合闸时间重合一次；假设不胜利，那么线路永久失电。、重合-备投乙所处于备用送电形状。当甲所线路

8、失电后，甲所出线开关经重合闸时间重合一次；假设不胜利，乙所出线开关投入送电备投；假设备投不胜利，那么线路永久失电。、单备投乙所处于备用送电形状。当甲所线路失电后，乙所出线开关瞬时投入送电备投；假设不胜利，那么线路永久失电。、单重合乙所处于备用送电形状。当甲所线路失电后，甲所出线开关经重合闸时间重合一次；假设不胜利，那么线路永久失电。 .2、本所备用送电方式、备投-重合乙所处于主送形状。当乙所线路失电时，甲所出线开关瞬时投入送电备投；假设备投不胜利，乙所出线开关经重合闸时间重合一次；假设不胜利，那么线路永久失电。、重合-备投乙所处于主送电形状。当乙所线路失电后，乙所出线开关经重合闸时间重合一次；

9、假设不胜利，甲所出线开关投入送电备投；假设备投不胜利，那么线路永久失电。、单备投乙所处于主送电形状。当乙所线路失电后，甲所出线开关瞬时投入送电备投；假设不胜利，那么线路永久失电。 .3、本所自送、自备方式当供电区间开口作业或乙所检修而不能备用送电时，甲所处于自送、自备方式。当线路失电时，甲所瞬间重合送电。4、跨所送电方式当相邻两所的电源同时停电，或本所自送自备方式本所电源停电时，采用跨所供电方式。 .第二节 变配电所综合自动化功能与方式 变配电所综合自动化系统是铁路电力自动化系统的根本单元，是将微机监控、丈量、维护、通讯、防误等功能经过通讯网络集成为一个整体的计算机监控系统，即可集中组屏也可分

10、分布置。. 一、变配电所综合自动化系统的主要功能 1、继电维护功能。维护的类型有线路维护、出线维护、自闭/贯穿线路维护、电容器维护、变压器维护、备自投等。常用的维护内容有：速断维护、过电流维护、过电压维护、重合闸、备用电源自动投切、同期检查、零序维护、低频减载等。2、变配电所实时监视和控制功能SCADA。包括遥测、遥信、遥控和遥调，以及缺点报警、SoE顺序事件记录、数据统计和计算、图形、消费报表、曲线等。.3、管理功能。变配电所运转管理功能，包括运转形状、信息、变量、事件的监视、记录、存档、打印等功能。维护管理功能，包括维护方式字和运转参数的读取、修正、存储、下载等。操作管理功能，包括操作闭锁

11、、操作记录、操作记录、操作票管理、“五防功能。设备管理功能，包括变配电所一、二次设备台帐管理、涉笔运转形状监视和统计及维修记录等。4、运转控制功能，如所内电压无功控制调理，无功补偿控制。 .5、通讯功能。所内通讯；向段调度中心转发变电所和附近车站自动化的实时数据，实现遥测、遥信、遥控、遥调，事项或缺点上报等；与车站开关监控配合完成线路自动化功能，如缺点定位、缺点隔离、快速恢复供电等。6、所内电量抄表计费、负荷管理及用户电能采集计费等功能。7、站内电源管理功能，远程诊断和维护等。视频监控系统是变配电所自动监控和管理的必要补充。 .二、变配电所自动化系统的方式分布式维护监控安装通常有两种安装方式：

12、一种是在主控室集中组屏安装，这种方式便于设备的一致维护和管理，缺陷是需求衔接大量的二次电缆；另一种是直接在配电间隔或开关柜上分分布置，这种方式可以节省衔接电缆，缺陷是维护和管理比较费事。分布式系统中的当地监控系统又称当地功能，如用于有人值班变配电所作为当地功能，可以适当加强者机界面功能，配备打印机，并担任向上级调度主站转发数据；如用于无人值班变配电所，那么可以将当地监控系统改换为自动化通讯处置机。 .第三节 变配电所自动化当地监控系统.一、数据采集1、SCADA系统采用多线程技术实时采集遥测、遥信、电度、微机维护等数据，同时向各自动化安装发送各种数据信息及控制命令。采集的信息包括：1、模拟量：

13、包括电压、电流、主变油温等；2、形状量：断路器及隔分开关位置、有载调压器抽头位置、预告信号、事故总信号等；3、维护及综合自动化信息；4、脉冲量：电网周波、脉冲电度等 .二、数据处置SCADA系统采集数据后，立刻进展数据处置，并对重要数据存盘。包括：1、模拟量数据处置：超限检查、数字滤波、工程转换、统计计算；2、形状量处置：形状取反等；3、维护缺点信息：显示、整定等；4、脉冲量：基值设定、脉冲添加。 .三、计算机与检索功能1、对实时和历史的模拟量、数字量及形状量进展计算与检索。计算中各种计算类型，电力系统的通用计算均可完成。可检索实时数据、一段时间内时、日、月、年的历史数据和资料性数据，可以定义

14、检索条件，检索结果可显示、存储，可供图表调用。四、电网控制控制功能包括：1、开关量输出遥控；2、变压器分接头控制遥调；3、维护复归、信号复归。 .五、微机维护远方监视和整定经过人机界面呼唤现有定值，在线修正维护定值并存储至数据库，设定维护功能投切压板。六、信息与报警报警方式包括：文字光字牌报警、声音报警、打印报警；报警类型包括：超限告警、变位报警、事故报警、维护缺点信息、自动化系统缺点告警等。七、时间同步及事件顺序记录SoE系统自动维护安装时间同步，并能保管事件顺序记录。八、历史数据库管理历史数据自动保管在硬盘上也可转移，需求时可方便地调入系统进展分析。 .九、人机接口1、图形显示根本功能：各

15、种图形，包括综合图、主接线图、负荷曲线图、趋势曲线、历史曲线等，以及报表的生成、编辑和打印。2、事件顺序记录SoE显示与打印。3、缺点滤波数据的显示与打印。4、模拟光字牌显示。5、综合图、主接线图、单线图、地理图等图形的分层显示。十、报表管理日、月、年消费报表的生成、打印和管理。十一、设备信息查询可以录入、编辑、查询变压器和开关等设备的参数、运转及检修情况；查询各种维护设备的参数定值等及运转情况。十二、操作记录功能对于进入操作系统的用户的遥控等操作步骤记录入历史数据库，便于查询。十三、模拟操作台功能 .十四、缺点录涉及显示在发生缺点上维护监控安装自动进展录波，并将信息送当地功能。当地功能系统对

16、录波数据进展存储、分析，将录波波形显示出来。十五、系统自检功能在线自诊断各维护安装、RTU等。设备运转异常时告警，并将结果送至当地功能，以便显示和打印。该功能用于配电所交接班或对维护单元的维护功能的动态测试。十六、Watch Dog 功能具有“看门狗功能，当出现异常死机时，看门狗能自动复位CPU，重启系统。十七、数据转发功能按规约有选择地向调度主站转发数据。十八、远程维护利用网络可以远程对当地功能进展维护和维修。.第四节 远方终端RTU 远方终端RTU是电力系统自动化系统的重要组成单元，主要安装在变电所内，担任电力系统的数据采集和操作命令的执行。 RTU主要功能：1、远动功能，即遥信、遥测、遥

17、控、遥调。2、事件顺序记录SoE3、系统对时各RTU时钟与主站的时钟严厉同步。方法有GPS直接对时和主站软件对时。4、电能采集5、通讯6、当地显示和整定7、自恢复和自检测功能 .第五节 微机维护安装铁路变配电所常用微机维护安装有：线路维护、自闭/贯穿线路维护、电容器维护、备用电源自动投切安装、微机监控安装调压器、变压器、断路器等的监控、变压器维护等。.第三章 铁路行车信号电源监控铁路行车信号电源普通由自闭、贯穿两路电源供电只需一路电源的情况下由地方电力系统再引一路电源构成双电源回路。两路电源互为冗余，缺点时相关切换，以提高供电可靠性。在双电源处设置自动化监控终端信号电源及信号电源监控器STU，

18、将双电源运转形状纳入电力自动化系统的监控范围。.第一节 系统构造与主要功能.STU担任信号电源的监视和控制，遥丈量包括：电流、信号变压器二次侧电压；遥信量包括：高压侧开关形状，蓄电池形状等；遥控量包括高低压侧开关，蓄电池活化等。STU普通安装在信号机械室内信号电源旁边，STU通常经通讯机械室通讯接口，与上级主站通讯，完成电力远动功能。 信号电源监控主要完成远程控制高、低压开关、供电形状的监测图形方式显示、网络复视三大功能。远动功能：1、遥信：自闭、贯穿低压侧开关形状等；2、遥测：自闭、贯穿低压侧三相电流、电压数据；3、遥控：自闭、贯穿低压侧及高压侧开关；4、SOE事项；5、实时趋势曲线等。 .

19、第二节 STU与FTU的配合 STU通常安装在车站信号楼内，可以直接连至通讯机械室的通讯接口，完成与上级主站的通讯。而车站开关自动监控安装FTU普通安装在室外线杆上，为了节约通道投资，在实施电力自动化时STU与FTU应作为一个整体来思索，共享通讯通道。 .常用的一种方式是采用现场总线将STU、FTU衔接起来，共享通讯信道。.第四节 职能箱变 职能箱变，即箱式变电站又称户外成套变电站，是将变压器、铠装母线、高低压开关设备以及微机维护安装、STU、FTU等集中安装在一个箱体内的设备。由于它具有远动和通讯功能，又称远动职能箱变。铁路系统中按用途来分有：车站职能箱变、信号电源职能箱变、普通职能箱变 .

20、一、主要特点 职能箱变主要由多回路高压开关系统、铠装母线、微机维护、远动、计量、电容补偿及直流电源等电气组合而成，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封锁、可挪动的钢构造箱体内，机电一体化，全封锁运转。1、技术先进平安可靠箱体内一次设备采用全封锁高压开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器，弹簧操作机构、旋转隔分开关，为全封锁、全绝缘构造，零触电、无油化运转，二次采用微机维护、STU、FTU等职能化安装，无人值守。2、自动化程度高各种职能安装可以同时选用，单独运转；可以完成遥测、遥信、遥控、遥调，以及缺点检测、信号电源监控和微机维护功能，还可以完成箱体内湿度、温度等的检测和

21、报警。 .二、职能箱变的监控 职能箱变实践上是一个电力一次设备和二次设备的结合体。车站信号电源职能箱变由10KV自闭与贯穿进线开关、自闭与贯穿信号变压器、PT柜以及STU、FTU组成。.第四章 铁路电力线路自动化第一节 概述在铁路系统实现线路自动化功能，除完成正常的SCADA监控功能外，还可以自动断定线路缺点位置、快速隔离缺点线段和恢复正常供电，大大缩短了线路缺点查找、维修和恢复供电的时间，提高了供电可靠性等。广义地说，铁道路路自动化包括两部分内容：1、信号电源监控，包括车站信号点和区间信号点。2、车站分段开关监控，即线路自动化监控和缺点自动处置。 .铁道路路自动化主要功能包括：一、车站开关的

22、日常运转监控即通常说的遥信、遥测、遥控等远动功能。经过远方遥控，可以做到线路的分段停送电，当进展线路维护和开关检修时，可以减少正常检修呵斥的停电范围，提高供电可靠性。二、缺点管理功能主要指线路缺点监测、缺点自动定位、快速隔离缺点点和恢复非缺点区段的供电，以及输出缺点处置报告、缺点分析报告。 .第二节 线路开关设备一、断路器Breaker断路器普通安装在变配电所的进出线上，与微机维护安装配合，完成各种线路维护功能。 二、重合器Recloser重合器是一种本身具有控制和维护功能的开关设备。它能进展缺点电流检测和按预先整定的分合操作次数自动完成分合操作，并在动作后能自动复位或闭锁。 三、负荷开关 .

23、四、分段器Sectionlizers分断器是一种职能化的负荷开关，它能和断路器或重合器配合运用。 五、重合分段器自动配电开关重合分段器是一种带有自动重合功能和职能判据的负荷开关。它由开关本体、电源变压器、缺点检测器FDR和控制器构成。 六、隔分开关七、熔断器.第二节 线路自动化方式、电压时间方式:也称VT方式，是利用配电所出线开关和线路重合器的时间配合，实现缺点自动定位和隔离。 .线路上安装自动重合器或带有重合器控制器的开关作为线路分段开关，普通以车站为分段点。重合器检测线路两侧的电压，以确定线路能否带电。在线路上F点发生永久缺点后，经过“备投重合过程，甲所出线开关断开假设甲所为主供所，分段开

24、关R1R5失压跳开。甲所出线开关二次重合，R1检测到一侧有压一侧无压，延时一段时间后合闸，R1R2段恢复供电，然后是R2经过一段时间的延时合闸，R2R3段恢复供电，以此类推。当R3合闸时，重合到缺点上，甲所出线开关跳开，分段开关失压R3跳闸。由于是在合闸后立刻呵斥缺点，出现失压跳闸，R3将自动闭锁于分闸位置，不再一次重合。当出线开关再次重合时，R1R2依次胜利重合，缺点点左侧线段恢复正常供电。乙所在备投失败后经过一定时间延时，反复类似过程从另一个方向将缺点点隔离。这样仅缺点线段失电，其他线段可以继续正常任务，减少了缺点停电范围。 .特点：1、可以自动隔离缺点点，减少缺点范围，并可以根据开关动作

25、时间估计缺点位置，为快速检修提供根据。2、无需通讯信道，即可实现线路自动化的主要功能，投资见效快。3、重合器重合时间整定困难，特别是线路较长时，缺点隔离过程更复杂，很难做到准确配合，能够会给缺点定位带来误差。4、缺点隔离、定位过程需求多次重合，对变配电所设备、线路有冲击，容易呵斥设备损害。5、本身不具有远动和实时监控功能，缺点分析和管理功能有限。.、电流控制方式也称IT方式，是由重合器或断路器与线路分段器或带有自动控制器的负荷开关配合，实现线路自动化功能。分段器控制器可以自动检测缺点电流，并根据经过缺点电流的次数进展计数，在到达整定次数后自动分闸并闭锁于分闸形状。.在线路F点发生缺点后，甲所出

26、线开关零时限跳闸，分段开关S1感遭到缺点电流并计过流一次，由于未到达整定次数如2次，因此不动作而坚持在合闸形状。出线开关经重合闸时间闭合，假设是暂时性缺点，那么线路恢复正常供电，S1过电流计数值延时自动去除；假设是永久性缺点，那么出线开关再次跳闸，此时，S1过流脉冲计数值到达2次，因此分段器S1在出线开关再次跳闸后的无电流时期分闸并闭锁。甲所出线开关二次重合，S1坚持分闸形状，从而隔离了缺点区段，恢复了健全区段的正常供电。乙所在备投失败后经过一定时间延时，反复类似过程从另一个方向将缺点点隔离。这样仅仅缺点线段失电，其他线段可以继续正常任务，减少了缺点停电范围。 .二、远方控制方式即远动方式，就是利用线路自动化远方终端FTU对分段开关进展实时监控，并将缺点检测结果送至控制中心或主站，由控制中心判别缺点位置缺点定位，人工遥测或自动隔离缺点线段，恢复非缺点线段供电。 .线路分段开关处均安装FTU进展实时监控，与控制中心或主站通讯完成SCADA监控和缺点管理功能。普通以车站分段开关为监控点。在线路上F点发生永久缺点后，经过“备投重合过程，甲所出线开关