關(guān)于高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的研究論文
引言
隨著高速鐵路的快速發(fā)展，供電遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)逐步成熟，可靠性明顯提高，但接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)控制依然不穩(wěn)定，特別是供電運(yùn)行中曾經(jīng)出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)、誤顯示等現(xiàn)象，成為供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。
1 接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)現(xiàn)狀
目前高速鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)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(shù)字化變電所理念發(fā)展而來(lái)，其主要特點(diǎn)：一是減少了穿越戶內(nèi)戶外控制電纜的數(shù)量，降低了外部原因如雷、電等對(duì)所內(nèi)設(shè)備的危害;二是控制信號(hào)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(xiàn)在如下方面：
(1)RTU 等電子元件置于戶外控制箱內(nèi)，運(yùn)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(fù)雜，環(huán)節(jié)增多，導(dǎo)致誤顯示信號(hào)等不確定因素增多。
(3)RTU、操作機(jī)構(gòu)控制板等工作電源與操作電源同路，在電源電壓不穩(wěn)定時(shí)，造成各個(gè)環(huán)節(jié)不穩(wěn)定因素增多。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自高鐵開通以來(lái)，出現(xiàn)誤動(dòng)10 多次，拒動(dòng)30 余次，開關(guān)位置誤顯示100 余次，雖經(jīng)過(guò)多次專項(xiàng)整治，但治標(biāo)不治本，問(wèn)題和隱患依然存在，沒有從根本上得到解決。
2 原因分析
2.1 接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)分析
針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析得出，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)原因有以下幾方面：
(1)RTU 與操作機(jī)構(gòu)信號(hào)連線受到干擾，從而誤觸發(fā)操作機(jī)構(gòu)自保持回路，導(dǎo)致開關(guān)誤動(dòng)作。經(jīng)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，干擾信號(hào)確實(shí)存在，尤其在接觸網(wǎng)故障時(shí)，干擾信號(hào)最強(qiáng)烈。如：海南東環(huán)，發(fā)生接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)后，接觸網(wǎng)工區(qū)會(huì)同相關(guān)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，停掉外部220 V 電源后，依然在此連接線處測(cè)量到40～90 V 電壓。
值得注意的是，隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)與 RTU 連線還存在另一隱患，如果220 V 電源火地線接反，RTU 出口繼電器可能斷的是零線，隱患更大，在惡劣天氣下，如果連線絕緣降低或瞬間接地，將直接導(dǎo)致誤發(fā)操作命令。在運(yùn)行中，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)加熱回路經(jīng)常報(bào)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(dāng)接觸網(wǎng)故障時(shí)，隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)空氣開關(guān)發(fā)生跳閘。這從另一個(gè)側(cè)面印證了確實(shí)有感應(yīng)電壓(電流)存在，只不過(guò)是干擾了不同的回路。
(2)操作機(jī)構(gòu)出口控制繼電器故障，當(dāng)調(diào)度臺(tái)發(fā)出命令后不能執(zhí)行操作，但操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部保持了這個(gè)操作命令，在隨后運(yùn)行中，出口繼電器可能恢復(fù)，操作命令隨即作用導(dǎo)致開關(guān)動(dòng)作。
(3)RTU 的IP 地址沖突，導(dǎo)致操作開關(guān)時(shí)另一個(gè)開關(guān)誤動(dòng)。該現(xiàn)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)隔離開關(guān)控制屏操作按鈕、PLC誤發(fā)命令。該類故障發(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)隔離開關(guān)拒動(dòng)分析
針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析得出，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)拒動(dòng)原因有以下幾方面：a.隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)空氣開關(guān)跳閘。A1、A2、B1、B2 四個(gè)空氣開關(guān)中任意一個(gè)開關(guān)跳閘都會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)隔離開關(guān)拒動(dòng)。運(yùn)行中跳閘最多的是B1 開關(guān)。該現(xiàn)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)隔離開關(guān)位置信號(hào)誤顯示分析接觸網(wǎng)隔離開關(guān)位置信號(hào)誤顯示原因有以下幾方面：
(1)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，牽引變電所綜自交換機(jī)在主備通道切換時(shí)易誤發(fā)遙信信號(hào)，造成調(diào)度臺(tái)誤顯示。
(2)RTU 或操作機(jī)構(gòu)線路板受干擾誤顯示。
(3)控制電路元器件損壞。誤顯示會(huì)造成調(diào)度人員不知所措，如：鄭西高鐵運(yùn)行中接觸網(wǎng)分相處隔離開關(guān)顯示合閘，調(diào)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，開關(guān)又自動(dòng)分閘，至今不知是開關(guān)真的動(dòng)作還是誤顯示。
3 解決措施
解決接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)、誤顯示問(wèn)題的基本指導(dǎo)思想首先是要消除干擾，其次是要強(qiáng)化控制，即使干擾存在也不會(huì)誤動(dòng)。消除干擾除標(biāo)準(zhǔn)施工及認(rèn)真做好接地外，目前尚無(wú)其他好辦法，因此，應(yīng)主要側(cè)重于強(qiáng)化控制。
3.1 防止接觸網(wǎng)隔離開關(guān)誤動(dòng)措施
在現(xiàn)有高鐵接觸網(wǎng)隔離開關(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.情況下斷開操作電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(jī)回路自保持功能的延時(shí)釋放。
(1)操作機(jī)構(gòu)箱控制電機(jī)回路空氣開關(guān)B1增加遠(yuǎn)程操作機(jī)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)調(diào)度的遠(yuǎn)程操作，不操作時(shí)斷開該開關(guān)。取消A2、B2 開關(guān)。由于該開關(guān)與控制命令出口接觸器串聯(lián)，起到了電機(jī)回路的雙重控制作用，因此大大降低了干擾信號(hào)導(dǎo)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(jié)點(diǎn)，同時(shí)斷開220 V 控制命令的火、地線，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(jī)構(gòu)箱內(nèi)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)，而沒有操作時(shí)誤動(dòng)。
3.2 防止接觸網(wǎng)隔離開關(guān)拒動(dòng)措施
B1 開關(guān)增加操作機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)動(dòng)后，不僅消除誤動(dòng)，且達(dá)到一舉兩得的作用，取消了A2、B2 開關(guān)，B1 開關(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)，低壓空氣開關(guān)應(yīng)配置輔助接點(diǎn)，將開關(guān)位置信號(hào)通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上傳供電調(diào)度臺(tái)。
3.3 防止開關(guān)位置誤顯示措施
(1)接觸網(wǎng)隔離開關(guān)監(jiān)控屏與SCADA 直接相連，不再經(jīng)過(guò)綜自交換機(jī)。
(2)RTU、操作機(jī)構(gòu)控制模塊自檢報(bào)警，當(dāng)模塊不能正常工作時(shí)，向調(diào)度臺(tái)報(bào)警，此時(shí)，所有開關(guān)動(dòng)作遙信信息將被忽略。
(3)當(dāng)非遠(yuǎn)動(dòng)操作時(shí)，B1 開關(guān)處于分閘狀態(tài)，操作電源不被接通，該過(guò)程中如調(diào)度臺(tái)出現(xiàn)接觸網(wǎng)隔離開關(guān)動(dòng)作信號(hào)一般可以判斷為誤信息而忽略。
4 結(jié)語(yǔ)
(1)本文僅對(duì)光纖控制方式下接觸網(wǎng)隔離開關(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(shè)計(jì)者借鑒。
(2)接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)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(yīng)相互借鑒，取長(zhǎng)補(bǔ)短，逐步完善。接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)需要系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而不能完全依靠不同廠家的產(chǎn)品簡(jiǎn)單搭接。
(3)對(duì)于今后高鐵接觸網(wǎng)隔離開關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)發(fā)展方向有待進(jìn)一步研究。
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