第36卷 第13期 电力系统保护与控制 2008年7月1日 Power System Protection and Control July 1, 2008 光纤分布式接触网供电设备智能监控系统 周丽洁，张博 （中铁二院西安勘察设计研究院有限责任公司，陕西 西安 710054） 摘要：通过对接触网供电设备监控技术更新换代原由及技术要点的介绍，阐明了光纤分布式接触网供电设备智能监控系统的先进性。物理建模过程以图表形式直观表述了此系统的构成及特点。该系统在牵引供电网络中具有广泛的应用前景。 关键词: 光纤；分布式；设备；智能监控系统 Fiber distributed catenary power supply equipment intelligent monitoring system ZHOU Li-jie, ZHANG Bo （Xi’an Survey,Design and Research Institute Co,Ltd., CREEC, Xi’an710054,China） Abstract: This paper introduces catenary power supply equipment monitoring technology upgrading and technical elements, and states the advance nature of fiber distributed catenary power supply equipment intelligent monitoring system. Physical modeling process is formed with a chart to visual interpretate the constitution and the system features. The traction power supply system in the network has a broad prospect. Key words: fiber； distributed； device； intelligent monitoring system 中图分类号： TM76 文献标识码： B 文章编号： 1674-3415(2008)13-0086-030 引言 1 系统研发介绍 接触网开关（负荷开关及电动隔离开关）是电早期站场及区间电动隔开、负荷隔开的集中监气化铁道牵引网上的关键设备，主要集中安装在站控模式，由控制电缆一一对应连接各被控设备，通场及区间接触网功能分段或作业分段处，以实现故过集中控制台操控。机构操作及控制均由电缆和电障切除、分区/分段停送电检修作业及改变牵引供电源开关连接实现，所需电缆数量多投资大，且随着运行方式等功能。随着电气化铁道迅速发展，急需电缆延长，末端电压降低，电动机构动作不到位或对分散安装在站场及区间的负荷开关、电动隔离开拒动经常发生。为此需要将集控台设置于被控设备关实现远距离集中监控，并纳入牵引供电远动系统。 附近，大大限制了应用范围。 针对铁路站场、枢纽运行环境复杂，牵引供电 系统研发思路 网络交叉纵横，对常规电线、电缆通信方式的通道为了解决上述难题，后续研发了用独立电源或干扰大，信息传输中波形畸变严重，错漏严重，无当地电源提供各开关设备的操作电能；由专用通信法实现安全、可靠、准确的信号传输，分散装备的电缆承担分、合操作命令通信、传输的供电设备集集中监控难以实现。经多年试验探索，我们研制出中监控系统。该系统较好地解决了操作电源的电压了光纤环网的现场工业控制总线式接触网开关微机衰减问题，但是操作命令信号经专用通信电缆进行集中监控系统——即光纤分布式接触网供电设备智传输的过程中，受环境影响波形严重畸变，系统无能监控系统。该系统充分利用光纤光缆通信传输的法正确传送、执行命令的问题没有得到有效解决，高抗电磁干扰特性，对系统范围内所有接触网开关成为此系统致命的关键环节。后期，虽经改进用屏实现实时控制和状态数据采集，同时将所需数据集蔽电缆替代常规通信电缆，准确率、可靠性得到大中传输、汇总至主控单元，在主控单元或远动系统幅提高，但仍不能满足现场要求。为此，我们最终后台完成事故分析和维修调度管理。 选用了光纤光缆来替代传统通信电缆作为命令传输的通道，很好地解决了因电磁、电场对信号干扰造
周丽洁，等 光纤分布式接触供电设备智能监控系统 - 87 - 成误报、误动作等问题，建立起了以独立电源或当本系统充分利用了现代工业控制领域的先进技地电源为操作电能，通过光纤传输命令，由后台机术，各站点设计采用了高性能、高可靠性的可编程或远动端进行集中监控的全新接触网供电设备智能逻辑控制器作为基础监控设备，以提高系统稳定性、监控系统，且随着光纤电缆制造工艺、技术不断提可靠性，延长了使用寿命，减少了维护工作量。 高，不但进一步提高了质量，也大大降低了成本， 系统结构优点 使本系统更具推广价值。 系统采用光纤环网总线式结构，此结构具有以 系统构成及物理建模 下优点： 系统设计以既有线某站开关设备分布现状为基1）采用光纤环网总线技术，各监控装置之间础（该站开关分布图如图１），考虑到系统运行的可采用工业以太网，传输介质为光缆。当总线上出现靠性和重要性，抛开了传统意义上远动系统RTU站一个断点时，信息的传递可通过光纤环网进行迂回功能设计思路，采用光纤环网总线与监控设备直接传输，克服了传统RTU系统当总线切断时，系统崩连接模式，使本系统不依赖于当地监控及电力监控溃的缺点。 系统控制中心的存在运行，独立完成各项操作及监2）在每一个光纤环网中，可接入最多达64台视功能。 监控设备，在一个系统中，可同时容纳多个光纤环网。完全能够满足任何复杂站场开关设备的集中监控。 3）系统在实际运行中，组态参数十分简单（开/关）。在各监控设备中预先内置通信规约，用户在实际操作时，只需根据现场要求，进行数据分类配置，即可将监控信息在各监控设备间进行传输并分别执行。 图1 开关分布图 4）光纤环网总线与监控设备直接连接，使整 Distribution of switching 个系统结构简洁，保证了整个系统通讯协议和功能不受外界设备的影响。 物理建模如图２。 5）采用光纤环网结构，在总线通信速率为2Mbps的前提下，整个总线环网距离可达30公里以上，同时，还可实现多网链接，基本保证了监控网络不受地域限制。 系统接口设置 系统将光电转换接口设备集成内置于监控装置 的现场总线接口模块中，使光纤令牌环网总线与监图2 光纤网络分布（状态）图 控设备直接相连，不再采用常规RS232/RS485转光 Fibre-optic network distribution (state) plans 纤等光电转换接口，做不同介质间通讯设备；同时，物理建模后，本系统由监控主站（主控单元）、通信协议也固化内置，数据自动链接映射，保证了若干现场开关设备处的监控子站、连接各站点的现整个系统的通讯协议和通讯功能不受外界设备的影场工业控制总线及在当地对整个系统进行监控的人响；遥控正确率达到%，满足铁路站场、枢纽—机接口设备构成。监控主站通过沿线铺设的通信需要。 光缆与监控子站连接、通讯，同时监控主站可通过3 应用情况介绍与分析 设备标准通信接口与电力调度中心连接，从而构成一个完整的基于光纤传输网的接触网开关设备远程本系统已先后成功应用于大型编组站、枢纽站监控系统。控制方式采用调度中心远动控制、车站场、柱上分区所、地面分区所、区间、V停开关站（变电所、开闭锁）监控主站控制和操作控制箱就等七十余套。经多年运行，性能稳定、可靠，深受地控制三级控制方式。正常运行时采用远动控制。用户好评。 三种控制方式相互闭锁，以达到安全控制的目的。 现以成都枢纽新建成都北编组站电动隔开监控系统为例，介绍本系统应用情况。 2 系统特点 成都北站站场庞大，被控的电动隔开数量多，
- 88 - 电力系统保护与控制 位置很分散，对电动隔开的监控如图３所示。 力强。 2）触摸式一体化工控机通过工业以太网实现对至远动系统隔离开关的遥控、遥测、遥信。当环网某一点出现成都北分区所综合自动化故障时，不会影响整个系统通信。 GKJ触摸式主站3）在系统任何一个节点，均可灵活实现对这个一体化工控机系统设备的编程、监视、维护工作。 主站工业以太网交换机 (A-00)4 结束语 工业以太网综上所述，本系统原理简单清晰，结构简洁，电动隔离电动隔离电动隔离电动隔离开关当地开关当地开关当地开关当地应用方便，扩展灵活；只需简单的软硬件配置，即监控控制监控控制监控控制监控控制..............箱箱(A-16)(A-13)箱(A-01)箱(A-04)可完成控制功能编程，避免了在监控设备间编制复杂的通讯程序，系统的可靠性也得到有力保障。本电动隔离电动隔离电动隔离电动隔离开关当地开关当地开关当地开关当地系统不仅适用于铁路站场、枢纽，也适用于接触网监控控制监控控制监控控制监控控制..............箱(A-12)箱(A-09)箱(A-08)箱(A-05)供电设备集中的机务段、复线区段V停反行、柱上子站 分区亭、大站场半场停电等相关处所，是提高运行图3 电动隔离开关监控图 效率、减少停电时间、避免误操作等的先进技术装 Monitoring plans for electrical isolation switch 备，大大提高了供电系统的自动化水平和可靠性，应用范围前景十分广泛。 全站由主站一处、子站十六处，通过工业以太 网交换机联接，将控制信号传递到可触摸式一体化收稿日期：2008-05-22 工控机进行运算、分析，做出正确判断，或听从上作者简介： 级综合自动化系统下达指令进行操作。周丽洁（1972-）女，工程师，主要从事牵引供变电设 经三年来运行实践，此方案具有以下突出优点：计工作； 1）各监控设备之间采用工业以太网交换机进行张 博（1968-）男，工程师，主要从事牵引供变电设信息交换，传输介质为光缆，管理简洁，抗干扰能计工作。 （上接第51页 continued from page 51） [19] Kattuman P A，Green R J，Bialek J W. Allocating [15] Zolezzi J M，Rudnick H. Consumers Coordination and Electricity Transmission Costs Through Tracing: a Cooperation in Transmission Cost Allocation[A]. In：Game-theoretic Rationale[J]. Operations Research IEEE Bologna Power Tech Conference Proceedings[C].Letters，2003，32(2)：114-120. -26[20] Bjorndal E，Stamtsis G C，Erlich I. Finding Core . [16] YuSolutions for Power System Fixed Cost Allocation[J]. C W，David A K，Wong Y K. The Use of Game Theory in Transmission Embedded Cost Allocation[A]IEE Proceedings-Gener, Transm and Distrib，2005，. 152(2)：173-179. In：APSCOM-00. 2000 International Conference on Advances in Power System Control, Operation and 收稿日期：2007-10-29； 修回日期：2007-12-28 Management[C].-143. 作者简介： [17] Tan X，Lie T T. Application of the Shapely Value on 童 强（1974-），男，硕士研究生，讲师，研究方向为Transmission Cost Allocation in the Competitive Power 电力市场和电力系统FACTS方面的分析计算以及电力电子Market Environment[J]. IEE Proceedings-Gener, Transm 在电力系统中的应用;E-mail: tq889@ and Distrib，2002，149(13)：15-20. 高 效（1980-），女，博士研究生，主要从事电能质量、[18] Shishido H. Fair Cost Sharing of Network 电力经济方面的研究工作。 Maintenance[A]. In： IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics[C].-3725.
