高速铁路电气化工程建设标准与技术特点

高速铁路电气化工程建设标准与技术特点第一页，共101页。第二页，共101页。(一)什么是高速铁路

国际上通常将设计列车运营时速能达到200km/h以上的铁路称为高速铁路。根据所采用的不同技术，高速铁路又分为轮轨接触技术类型和磁悬浮技术类型。轮轨技术有非摆式车体和摆式车体两种；磁悬浮技术又根据所采用的悬浮技术分为超导和常导两种。第三页，共101页。（二）高速与普通铁路的主要区别在轮轨接触的铁路技术中，随着速度的提高，将会出现一些新的问题。对基础设施和移动的车辆都提出了新的要求，主要可以归结为两个方面，即：当速度超过250km/h以后，空气动力特性的显著变化，对车辆结构和铁路基础设施提出新的要求；高速运行的列车要求具备持久稳定、高平顺性、能供列车安全舒适运行的轨下基础。第四页，共101页。(二)高速与普通铁路的主要区别

空气动力学特性：列车高速运行时，行车阻力、震动和机械动力噪音有所增加，动车组与空气摩擦噪音的指标亦有所提高。对列车的结构，需要修改头型及外轮廓设计，改善空气流向，优化弓网关系及受电弓的位置，增加减振措施等。

第五页，共101页。(二)高速与普通铁路的主要区别接触网方面：列车高速运行时对接触网作用，导线产生较高频率的波动。为了降低弓网离线率，要求接触网具有较大的张力体系、高度的平顺性，以保证良好的受流供电。

第六页，共101页。设备方面高速接触网与普速接触网的比较第七页，共101页。结构方面第八页，共101页。状态参数和结构参数方面第九页，共101页。在满足建筑限界的情况下，接触线的悬挂高度应尽量低，以减小空气动力对弓网受流质量的影响。国外高速铁路接触线高度如下：日本：5000mm法国：5080mm德国：5300mm我国客运专线车辆建筑限界高度为4800mm，综合考虑绝缘距离、导线弛度、施工误差等因素，客运专线接触线悬挂点高度定为5300mm，最低点高度为5150mm。第十页，共101页。线索方面第十一页，共101页。弓网关系方面第十二页，共101页。高速接触网的受流特点（1）空气动力和外部激扰对接触压力影响明显在高速运行下，空气动力将造成弓网接触力产生较大波动。该力会因不同受电弓或相同受电弓的不同运行方向而不同；在高速运行下，任何外部的不平顺都会造成列车的振动，这种振动的振级与列车速度成正比。振动同样将使弓网动态接触压力与静态接触压力产生较大的偏差，造成动态接触压力上下波动。以上因素使弓网离线，受流质量变差，加剧受电弓滑板和接触网的电气磨耗和机械磨耗。

第十三页，共101页。（2）牵引电流是普速列车牵引电流的两倍，甚至更大，牵引电流的加大造成接触线与滑板之间过热。

高速列车单车电流可达600～1000A，而普速列车电流一般不大于300A

点接触和大电流输送之间的矛盾更加突出!大电流的存在：

(a)回流与接地系统要求更高；

(b)网中高次谐波电流产生的高频电磁场干扰更明显；接触网的电磁干扰有两大类：(a)弓网离线产生的高频电磁辐射；(b)接触网绝缘子放电。第十四页，共101页。(二)高速与普通铁路的主要区别列车及牵引动力：

高速列车采用动车组的形式，牵引有动力分散、动力集中两种方式，采用大功率交流传动GTO及IGBT或IPM元件，大幅度提高牵引功率。为了提高速度、减小对轨道结构及基础设施的影响，高速铁路要求降低车体重量并限制轴重。这包括：合理的转向架结构、良好的空气动力学性能和气密性、制动装置的特殊要求，降噪措施，车载微机故障监控诊断系统，集便装置的特殊设计等。第十五页，共101页。第十六页，共101页。牵引功率大：通过提高动车组中动力车的比例，可增加整个动车组的总牵引功率。如CRH2-300动车组即是在CRH2时速200公里动车组技术平台上，通过增加动车数量的方式实现功率、速度提升。第十七页，共101页。轴重小：动力集中模式是将动力车所需所有的功率部件集中在动力车上，其重量大，不利于动力车减重，动力车轴重很大程度上限制了整列动车组的速度。而动力分散模式可将动力车的部分功率部件，如牵引变压器，以及空压机等部件，布置在非动力车上，减轻了动力车的轴重。启动加速性能好：整列动车组牵引功率大，同时动轴数量多，粘着利用好，不易发生空转。第十八页，共101页。可靠性高：牵引单元多，且均可单独控制，如其中某个单元故障，可自动或手动切除，其余牵引单元仍可正常运行，或限速运行。定员多：动车组所有部件均布置在车下，所有车辆均可载客，极大地提高了车辆的利用率。但对隔音和降噪提出了更高的要求。编组灵活：动车组均可两列重联运行，可满足高峰期和正常客流状态不同的需求。第十九页，共101页。与动力集中方式相比，动力分散在速度提升、节能环保、综合经济性及适应运输需求等方面，具有明显的比较优势，符合高速铁路的发展需求。第二十页，共101页。(二)高速与普通铁路的主要区别通信信号系统：地面信号为主变为机车信号为主司机制动转变为车载计算机判别、自动控制，并通过超速防护系统自动施行制动；为了提高运营指挥效率，保证正点，高速铁路采用综合调度系统指挥控制；围绕运营指挥所采用的计算机网络及通信系统，需要很高的可靠性和安全保障；高速铁路要求车、地之间的信息传输误码率低，且更加准确；高速列车装备有大量的计算机检测设备，形成一个车载计算机网络，使得列车控制、维修的效率得到很大的提高。第二十一页，共101页。(二)高速与普通铁路的主要区别其他主要区别：配置了风、雨、雪、地震等自然灾害告警系统，监测信息经过通信网与调度中心直接相连，以保证高速行车的安全；沿高速线设置的跨线桥需安装坠落物告警装置，高速全线必须封闭，不设平交道口。由于高速行驶中列车与空气摩擦产生了大量噪音，因此，高速铁路途经人口密集的地区时，沿线需采取降低噪音的措施，安装隔音墙。第二十二页，共101页。(三)高速铁路的主要技术特征

采用轮轨技术的高速铁路具有以下四个方面的主要技术特征：

1.轮轨方面：持久高平顺性的轨道，轻量化、高走行稳定性的列车；

2.弓网方面：大张力的接触网，高性能的受电弓；3.空气动力方面：流线形、密封的列车，较大的线间距和隧道断面；

4.牵引与制动方面：大功率的交-直-交列车和大容量的牵引供电设施，大能力的盘形、再生、涡流列车制动系统和车载信号为主的列控模式。第二十三页，共101页。(四)中国高速铁路独特的技术特点1、新建300km／h及以上行车速度的双线高速铁路，专门用于旅客快速运输；

2、新建行车速度250km／h旅客列车与120km／h货物列车混合运行的模式；

3、通信信号制式要考虑既有路网的兼容性；

4、采用动力分散式动车组、大量采用无碴轨道等。第二十四页，共101页。(五)高速铁路的主要技术标准1、正线数目：双线；2、设计速度：列车最高运行速度350Km/h，最低运行速度200Km/h；3、牵引种类及列车类型：电力、动车组；

4、列车运行控制方式：自动控制；5、行车指挥方式：综合调度集中。

第二十五页，共101页。高速铁路工程特点与难点一、总体技术要求1、信号系统集成了列车运行控制、车站计算机联锁和综合调度，实现通信、信号和计算机技术的一体化，充分发挥通信、信号系统的整体综合效能，使其成为一个集行车控制、调度指挥、信息管理和设备监测于一体的综合自动化系统。第二十六页，共101页。

2、牵引供电系统的技术特点供变电系统的安全、可靠性高和高度自动化；接触网系统的高平顺性和良好的受流特性；高速铁路牵引供电系统拟采用AT供电方式；简单链型悬挂；基于网络化、分层化管理的电力调度系统。第二十七页，共101页。自耦变压器供电方式，牵引变压器将110kV三相电降压至单相55kV，接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，其中心抽头与钢轨联结。AT供电方式正馈线（AF线）保护线（PW线）AT供电方式第二十八页，共101页。与直接供电方式相比，AT供电方式具有如下优势：具有更大的供电潜力，特别是越区供电能力变电所间距大，可节省电力系统供电线路的投资减少接触网电分相数量，改善列车运行环境和延长车上设备使用寿命减少对通信线的干扰，降低通信线路迁改费用减少电能损失，降低运营成本鉴于以上优势，客运专线电气化一般采用AT供电方式AT供电方式的优越性第二十九页，共101页。

3.高速列车拟采用当今世界上最先进的300-350km/h动力分散型动车组。列车具有运行速度高、安全可靠、车内布置宽敞舒适、车体轻量化、外观流线型、大功率、低能耗、加速快、爬坡能力强等技术特点，同时具备兼容既有线信号制式、多制动方式、自动诊断等功能。第三十页，共101页。4.防灾安全监控系统由风监测、雨量及洪水监测、地震监测、轨温监测、火灾监测、突发事故、异物侵限及非法侵入防护等系统组成。

第三十一页，共101页。（一）信号1、与通信和计算机网络技术一体化；2、列车运行控制采用一级连续速度模式，采用无绝缘连续编码轨道电路和GSM－R进行列车与地面之间的信息交换；3、系统兼容性强，能与既有线的信号系统兼容，满足不同速度的列车共线混跑及上、下高速线；第三十二页，共101页。4、接地系统采用全线贯通接地铜缆，车站（中继站）集中接地，提高了系统的稳定性；5、轨道电路工程量大，轨旁设备的安装受轨道施工的控制。第三十三页，共101页。对于列车密度高、客流量大的客运专线，旅客的安全至关重要的，接地系统必须满足相关的安全标准。高速列车负荷电流、故障短路电流均比既有铁路大，因此地网中钢轨电位也大大增高，采用传统的接地方式不能满足相关标准要求。根据国外经验，宜采用综合接地方式。综合接地可以简化网上结构，直接接地，可靠性高，并有效降低钢轨电位，同时可避免沿线的各设备相互干扰和故障，提高整体可靠性。第三十四页，共101页。（二）电气化

1、采用单相AT供电方式；2、增大铜合金接触导线面积和接触悬挂张力，满足高速机车良好平稳受流的需要；3、全过程精确测量、准确定位和满足大张力要求的恒张力导线架设，确保接触悬挂具有持久的高平顺性；4、接触网支柱基础采取机械化施工。第三十五页，共101页。（三）电力

高可靠、免维护和实现远程控制与监测。第三十六页，共101页。（四）综合调试及试运行以通信、计算机网络为基础网，列车运行指挥系统为核心，对线路设备及列控系统、供电系统、综合维修系统、防灾报警系统、旅客服务系统等子系统，按预设的试验计划进行单体试验、结合试验和现场运行模拟试验。

涉及专业多，综合调试工作量大，缺少调试经验。第三十七页，共101页。第三十八页，共101页。牵引变电所二次侧设备可采用传统的户外开关设备或户内开关设备（即开关柜）；目前我国电气化铁道牵引变电所馈线侧除了哈大线采用了间隔护板式简易空气开关柜以外，其他各线的设备还停留在高压室网栅间隔式分散布置的方式；在我国，电力部门和城交领域在35kV已广泛采用空气绝缘和六氟化硫绝缘开关柜，即AIS和GIS，特别是GIS由于其体积小，可靠性高，维护工作量小，大大节省变电所占地面积、房屋面积和电缆等优点已成为35kV配电设备的发展方向；电气化铁路二次侧开关设备采用GIS也是大趋势。第三十九页，共101页。与传统的户外型设备相比，2×27.5kVGIS开关柜主要特点如下：1）集成化程度高，并使设备供货渠道得到有效控制，避免了安装的分散性，使设备质量得到了有效的保证；2）使用寿命长，可操作30000次，10000次内无维护；3）大大节省场地面积和房屋面积；4）施工简易化；5）为全所无人值班和自动装置等措施的有效实施了良好的设备基础；6）节省了大量的控制电缆。第四十页，共101页。1.空气绝缘的常规配电装置（高压开关柜），简称AIS；其母线裸露，直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式，其特点是外绝缘距离大，占地面积大，但投资少，安装简单，可视性好，现大多数电力用户使用的均是这类配电装置；

2.混合式配电装置，简称H－GIS。母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体绝缘开关装置；

3.六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置，简称GIS；GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年，但投资大，对运行维护的技术性要求很高；

虽然GIS性能好于AIS，但由于成本和管理能力的差异，AIS在相当一段时间还不会完全退出。第四十一页，共101页。第四十二页，共101页。1.GIS的定义GIS全称气体绝缘组合电器设备（GasInsulatedSwitchgear），全部采用SF6气体作为绝缘介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中金属封闭开关设备。它是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器（PT）、电流互感器（CT）、避雷器、母线、套管8种高压电器组合而成的高压配电装置。GIS一般由各种不同的间隔组成。第四十三页，共101页。2.GIS厂商介绍

目前GIS国外生产厂家主要有ABB、东芝、三菱、日立、西门子、阿尔斯通、阿海珐(Areva)集团等；国内生产厂家有西安西开高压开关厂、西安高压电器研究所电器制造厂、泰开集团有限公司、正泰电气股份有限公司、上海西门子高压开关有限公司、厦门ABB华电高压开关有限公司、江苏现代南自电气有限公司、湖北永鼎开关有限公司、天水长城开关厂、平高集团等。目前合企生产的GIS占国内市场相当人的份额，如占550kV断路器和GIS市场的80％，占252kV断路器和GIS市场的50％，占126kv断路器和GIS市场的30％。第四十四页，共101页。3.GIS的特点1）GIS具有占地面积小、体积小，重量轻、元件全部密封不受外界环境（如：凝露，污秽，盐雾，小动物及化学物质等等）影响，适用于各种恶劣的场所，并具备很强的防浸水能力，防护等级达到IP67；即使在短时水浸等极端情况下也能保证开关正常运行；2）操作机构无油化，无气化，具有高度运行可靠性。3）GIS采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用较低；检修工作量小时间短。共箱式GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。

4）优越的开断性能——断路器采用新的灭弧原理为基础的自能灭弧室（自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构）,充分利用了电弧自身的能量。

5）损耗少、噪音低——GIS外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗。弹簧机构的采用，使得操作噪音很低。第四十五页，共101页。是由两个数字所组成，第1个数字表示固体防护等级，防止灰尘等外物侵入的等级，第2个数字表示液体防护等级，是防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。“IP2X”是指防护等级为2X，“X”表示没有要求。两个标示数字所表示的防护等级如下：第四十六页，共101页。固体防护等级：IP等级：简要说明/定义0：无防护/没有专门防护1：防＞50mm的固体/人体大面积部分如手(对有意识接触无防护),直径＞50mm的固体2：防＞12mm的固体/手指或类似物,长度不超过80mm,直径超过12mm的固体3：防＞2.5mm的固体/直径或厚度大于2.5mm的工具、电线等,直径＞2.5mm的固体4：防＞1.0mm的固体/直径大于1mm的线或片状物,直径超过1mm的固体5：防尘/并不防止全部灰尘进入,但进入量不妨碍设备正常运转6：尘密/无灰尘进入第四十七页，共101页。液体防护等级：0：无防护/没有专门防护1：防滴/垂直滴水应无有害影响2：15°防滴/设备与垂直线成15°角时,滴水应无有害影响3：防淋水/与垂直线成60°角范围的淋水应无有害影响4：防溅/任何方向溅水应无有害影响5：防冲水/任何方向冲水应无有害影响6：防猛烈海浪/猛烈海浪或强烈冲水时进入机壳水量应无有害影响7：防浸水/沉浸在规定压力的水中经规定时间后,进入水量应无有害影响8：防潜水/能长期潜水,完全密封,进水量不产生有害影响第四十八页，共101页。SF6气体的物理和化学性质（1）纯净的SF6气体是无色、无味、无臭、不燃，在常温下化学性质稳定，属惰性气体。气体密度是空气密度的5.1倍。（2）SF6气体在0.29Mpa压力时，绝缘强度与变压器油相当，灭弧能力是空气的100倍。在1.2Mpa时液化，为此SF6断路器中都不采用过高压力，使其保持气态。（3）SF6气体有很强的电负性（SF6+e-=SF6-）而正负离子容易复合成中性质点或原子，这是一般气体所没有的，则SF6气体较其他气体有更强的灭弧性能。第四十九页，共101页。（4）而在断路器和GIS操作过程中，由于电弧、电晕、火花放电和局部放电、高温等因素影响下，SF6气体会进行分解，它的分解物遇到水分后会变成腐蚀性电解质。尤其是有些高毒性分解物，如SF4、S2F2、S2F10、SOF2、HF和S02，它们会刺激皮肤、眼睛、粘膜，如果吸入量大，还会引起头晕和肺水肿，甚至致人死亡。第五十页，共101页。箱式变电站是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备。即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。箱式变电站自问世以来，发展极为迅速，在欧洲发达国家已占配电变压器的70%，美国已占90%。

第五十一页，共101页。第五十二页，共101页。第五十三页，共101页。第五十四页，共101页。我国自20世纪70年代后期，从法国、德国等国引进及仿制的箱式变电站，从结构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱变称为欧式箱变，形象比喻为“给高、低压开关柜、变压器盖了房子”。第五十五页，共101页。

从20世纪90年代起，我国引进美国箱式变电站，在结构上：将负荷开关，环网开关和熔断器结构简化放入变压器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化锌避雷器变压器取消油枕，油箱及散热器暴露在空气中，这种箱变称为美式箱变，形象比喻为“变压器旁边挂个箱子”。第五十六页，共101页。箱式变电站，安装方便，在箱式变电站的基础下面设有电缆室，而在低压室内设有人孔可进入电缆室进行工作。

从体积上看，欧式箱变由于内部安装常规开关柜及变压器，产品体积较大。美式箱变由于采用一体化安装体积较小。从产品成本看，欧式箱变成本高。

第五十七页，共101页。

欧式箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷开关三相同时分闸，避免缺相运行，要求负荷开关具有切断转移电流能力；低压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。美式箱变高压侧采用熔断器保护，而负荷开关只起投切转换和切断高压负荷电流的功能，容量较小。当高压侧出现一相熔丝熔断，低压侧的电压就降低，塑壳自动空气开关欠电压保护或过电流保护就会动作，不会发生低压运行。

第五十八页，共101页。国产箱变同美式箱变相比增加了接地开关、避雷器，接地开关与主开关之间有机械联锁，这样可以保证在进行箱变维护时人身的绝对安全。国产箱变每相用一只熔断器代替了美式箱变的两支熔断器做保护，其最大特点是当任一相熔断器熔断之后，都会保证负荷开关跳闸而切断电源，而且只有更换熔断器后，主开关才可合闸，这一点是美式箱变所不具备的。国产箱变一般采用各单元相互独立的结构，分别设有变压器室、高压开关室、低压开关室，通过导线连成一个完整的供电系统。变压器室一般放在后部。第五十九页，共101页。技术先进安全可靠

箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳一般采用镀铝锌钢板，框架采用标准集装箱材料及制作工艺，有良好的防腐性能，保证20年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装空调及除湿装置，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在-40℃～+40℃的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器，弹簧操作机构、旋转隔离开关等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全封闭、全绝缘结构，完全能达到零触电事故，全站可实现无油化运行，安全性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守。第六十页，共101页。自动化程度高全站智能化设计，保护系统采用变电站微机综合自动化装置，分散安装，可实现“四遥”，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制和远方烟雾报警，满足无人值班的要求；根据需要还可实现图像远程监控。第六十一页，共101页。工厂预制化

设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正实现变电站建设工厂化，缩短了设计制造周期；现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需5～8天的时间，大大缩短了建设工期。

第六十二页，共101页。组合方式灵活

每个箱均构成一个独立系统，使得组合方式灵活多变：可以全部采用箱式，也就是说，35kv及10kv设备全部箱内安装，组成全箱式变电站；也可仅用10kv开关箱，35kv设备室外安装，10kv设备及控制保护系统箱内安装，对于这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧站改造，即原有35kv设备不动，仅安装一个10kv开关箱即可达到无人值守的要求。总之，箱式变电站没有固定的组合模式，使用单位可根据实际情况自由组合一些模式，以满足安全运行的需要。第六十三页，共101页。投资省见效快

箱式变电站较同规模常规变电所减少投资40%～50%；从运行角度分析，在箱式变电站中，由于先进设备的选用，特别是无油设备运行，从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题，变电站可实行状态检修，减少维护工作量，每年可节约运行维护费用10万元左右，整体经济效益十分可观。

占地面积小

建设一座常规35kv变电所，大约需占地3000㎡左右，而且需要进行大规模的土建工程；选用箱式变电站，主变箱和开关箱两箱体占地面积最小可至100㎡，包括35kv其他设备总占地面积最大为300㎡，仅为同规模变电所占地面积的1/10。外形美观

箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术，外形设计美观，在保证供电可靠性前提下，通过选择箱式变电站的外壳颜色，从而极易与周围环境协调一致，特别适用于城市建设。第六十四页，共101页。一、常规变电站状况电力系统的环节：发、输、配、用变电站的基本作用常规变电站的二次系统构成： 继电保护 保护屏 就地监控 控制屏 远动装置 中央信号屏 录波装置 录波屏第六十五页，共101页。一、常规变电站状况常规变电站的二次系统的缺点：(1)安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。(2)供电质量缺乏科学的保证。指标：U、F、谐波(3)占地面积大，增加了征地投资。(4)不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。(5)维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。第六十六页，共101页。二、变电站综合自动化的基本概念

变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。第六十七页，共101页。二、变电站综合自动化的基本概念

用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏；用微机保护代替常规的继电保护屏；改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。第六十八页，共101页。三、变电站实现综合自动化的优越性

(1)提高供电质量，提高电压合格率。(2)提高变电站的安全、可靠运行水平。(3)提高电力系统的运行、管理水平。(4)缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。(5)减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。第六十九页，共101页。一、变电站综合自动化的内容电气量的采集电气设备(如断路器等)的状态监视、控制和调节。由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，并迅速切除故障和完成事故后的恢复正常操作。高压电器设备本身的监视信息(如断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态监视等)。将变电站所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式科和检修中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划提供原始数据。第七十页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能监控子系统的功能微机保护子系统的功能自动控制装置的功能远动及数据通信功能第七十一页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(一)数据采集 (1)模拟量的采集 1）交流模拟量：U、I、P、Q、F、COS 2）直流模拟量：T、DC220、DC5V (2)开关量的采集 (3)电能计量 1）电能脉冲计量法2）软件计算方法第七十二页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(二)事件顺序记录SOE(SequenceofEvents)包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录(三)故障记录、故障录波和测距 (1)故障录波与测距

微机保护装置兼作故障记录和测距 采用专用的微机故障录波器

(2)故障记录记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压第七十三页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(四)操作控制功能操作人员都可通过CRT屏幕对断路器和隔离开关进行分、合操作，对变压器分接开关位置进行调节控制，对电容器进行投、切控制，应保留人工直接跳、合闸手段，断路器操作应有闭锁功能(五)安全监视功能 越限监视 监视保护装置是否失电 自控装置工作是否正常等第七十四页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(六)人机联系功能 (1)人机联系桥梁：CRT显示器、鼠标和键盘。 (2)CRT显示画面的内容： 1)显示采集和计算的实时运行参数 2)显示实时主接线图3)事件顺序记录(SOE) 4)越限报警5)值班记录 6)历史趋势 7)保护定值和自控装置的设定值 (3)输入数据：变比、定值、密码等第七十五页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(七)打印功能 ①定时打印报表和运行日志； ②开关操作记录打印； ③事件顺序记录打印； ④越限打印； ⑤召唤打印； ⑥抄屏打印； ⑦事故追忆打印。//2007614第七十六页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(八)数据处理与记录功能 ①主变和输电线路有功和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间； ②母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应的时间； ③计算受配电电能平衡率；④统计断路器动作次数； ⑤断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数； ⑥控制操作和修改定值记录。第七十七页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.1监控子系统的功能(九)谐波分析与监视 (1)谐波源分析 (2)谐波检测与抑制第七十八页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.2微机保护子系统的功能（一）保护功能： ①高压输电线路的主保护和后备保护； ②主变压器的主保护和后备保护； ③无功补偿电容器组的保护； ④母线保护； ⑤配电线路的保护； ⑥不完全接地系统的单相接地选线。第七十九页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.2微机保护子系统的功能（二）辅助功能： (1)它的工作不受监控系统和其他子系统的影响 (2)具有故障记录功能 (3)具有与统一时钟对时功能 (4)存储多种保护整定值 (5)当地显示与多处观察和授权修改保护整定值 (6)设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管理。(7)通信功能(8)故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。第八十页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.3自动控制装置的功能

（1）电压、无功综合控制 （2）低频减负荷控制 （3）备用电源自投控制 （4）小电流接地选线控制第八十一页，共101页。二、变电站综合自动化的基本功能2.4远动及数据通信功能 （1）系统内部的现场级间的通信 （2）自动化系统与上级调度的通信

第八十二页，共101页。“遥测”，远程测量，指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量的系统技术；“遥信”，远程信号，指远方监视电气开关和设备、机械设备的工作状态和运转情况状态等开关量信息；“遥控”，远程控制，指远方控制或保护电气设备及电气化机械设备的分合起停等工作状态，“遥调”，远程调节，指远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。第八十三页，共101页。遥测输入包括4路交流电压、4路交流电流和4路直流电流共12路遥测信号，用于采集电压、电流信号的有效值并按规约传送到调度中心；遥信由8路带光电隔离的输入信号组成，用于采集无源节点并按规约传送到调度中心；遥控由16路继电器输出组成，用于执行调度中心改变设备运行状态的命令；遥调由1路输出0-20mA的控制信号来实现，用于执行调度中心调整设备运行参数的命令。“五遥”功能，即遥测、遥信、遥控、遥调，遥视。第八十四页，共101页。 （1）功能综合化 （2）分级分布式、微机化的系统结构 （3）测量显示数字化 （4）操作监视屏幕化 （5）运行管理智能化

第八十五页，共101页。一般设三级京沪线：

供电中心调度设在北京，集中指挥全线的运行情况；

地区供电调度设在济南、蚌埠、上海设置，在特殊情况下，经中心调度授权，就可以行驶本局管辖范围内的电力调度；

复视终端：在各供电段生产调度、运营维修基地、动车段基地等地点设置，这些地方没有调度系统操作软件，只能在正常情况下了解有限的供电系统的运行情况。调度中心根据运行需要有权随时向地区调度下放和收回管理权限；地区调度在接受下放和收回的管理权限时，应按管理规定办理相应的手续；复视终端一般设在维修中心，除相应的管理人员有权变更相关保护回路的整定值外，没有改变运行条件的权力。当客运专线采用综合调度系统时，电力牵引供电远动系统作为综合调度系统的一个分支，应符合综合调度系统施工的有关规定。第八十六页，共101页。CTCS（ChineseTrainControlSystem），中国列车运行控制系统ATP（AutomaticTrainProtection），列车超速防护(1)列车速度的不断提高，使得铁路信号技术发生了巨大变化。当列车速度大于160km/h后，必须由对列车的开环控制(依靠司机严守信号保证行车安全)变为闭环控制。ATP已成为行车安全不可缺少的重要技术装备。(2)ATP是由地面信号设备和车载设备共同组成的闭环高安全系统，是地面联锁向车载设备的延伸，在此基础上实现了以车载设备为主的行车方式。各国铁路在实施ATP过程中，都是以故障安全作为最重要的技术条件，将地面和车载设备按一个系统统一设计，同步进行技术更新或强化改造的，这样才能保证整个系统的高安全、高可靠性。第八十七页，共101页。(3)通信信号一体化是现代铁路信号的重要发展趋势。实现对移动体的控制，移动通信是最便捷的手段。因此基于通信特别是基于无线移动通信的ATP是今后的重要发展方向。(4)技术标准统一，系统化设计，模块化产品，通用兼容是ETCS主要成功经验，值得我们认真学习和借鉴。第八十八页，共101页。CTCS2系统总体描述CTCS2是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点连式系统。地面设备由轨道电路、车站闭环电码化设备传输连续列控信息，由点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。

动车组车载设备根据地面提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标——距离模式曲线，控制列车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。适用于区间ZPW-2000系列自动闭塞(包括UM系列)、车站计算机联锁或6502电气集中、行车指