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试论铁路工程10kV配电所自动化设计1. 引言1.1 背景介绍铁路工程中的10kV配电所是铁路电气系统中非常重要的组成部分，它承担着为铁路线路、站场等提供稳定的电力供应的任务。
随着铁路运输的发展和铁路电气化程度的提高，配电所的自动化设计变得尤为重要。
传统的手动操作方式已经不能满足现代铁路运输对电力供应的高效、安全、可靠的需求，因此需要引入自动化控制系统，提高配电所的运行效率和可靠性，减少人为错误。
铁路工程10kV配电所自动化设计是一个涉及电力系统、自动化控制等多个领域的复杂工作，需要根据铁路运输的特点和需求进行系统设计和优化。
通过引入先进的自动化控制系统和监控系统，配电所的运行状态可以实时监测和控制，及时发现和处理故障，保障铁路电力系统的稳定运行。
同时配电所的保护装置设计和安全措施也至关重要，可以有效保护设备和人员安全，提高铁路电力系统的可靠性和安全性。
本文将试论铁路工程10kV配电所自动化设计，探讨自动化设计的可行性和优劣比较，同时展望未来的发展方向。
希望通过本文的研究，可以为铁路工程中配电所的自动化设计提供一定的参考和指导。
1.2 研究意义铁路工程10kV配电所自动化设计是现代铁路建设中的重要组成部分，拥有重要的研究意义。
在铁路运输发展的今天，铁路系统越来越注重提高运输效率和安全性，而自动化设计正是实现这一目标的重要手段之一。
通过引入自动化控制系统和监控系统，可以实现对配电所的远程监控和自动控制，提高配电系统的运行效率和可靠性。
铁路工程10kV配电所自动化设计的研究意义还体现在以下几个方面：自动化设计将大大提高配电系统的智能化水平，实现对电力设备的实时监测和故障诊断，减少人为操作失误带来的风险。
自动化设计将提高系统的响应速度和可靠性，保障铁路运输的安全和稳定。
自动化设计还能够降低维护成本和人工成本，为铁路建设和运营节约资源和提高效益提供有力支持。
铁路工程10kV配电所自动化设计的研究意义重大，对铁路系统的安全、高效运行具有重要的推动作用。
铁路10KV电力贯通线篇一：电力远动技术在铁路10kV贯通线中的应用电力远动技术在铁路10kV贯通线中的应用摘要铁路是我国重要的交通方式之一，在国民经济发展中起到重要作用，为我国的运输事业提供了大力支持。
随着科技的不断发展，电力远动技术逐渐被广泛应用在铁路的贯通线中，为铁路的稳定供电提供保障。
现本文就主要分析探讨了电力远动技术在铁路10kV贯通线中的应用。
关键词电力远动技术；铁路10kV贯通线；系统构成；运行方式在铁路交通运输线的日常运行中，电力是不可缺少的重要动力能源，尤其是在铁路逐渐实现自动化、现代化的发展进程中，保证电力的正常持续稳定供应是非常重要的。
但是由于铁路沿线较长，供电距离也相对很长，并且大部分情况下都是在环境较为恶劣的地段，极易受到自然影响而使电路遭受损坏。
并且日常养护和维修工作也极为不便，一旦线路运行出现故障，很难及时排除故障，难以保证铁路的用电质量。
而电力远动技术的运用则在很大程度上解决了这些问题。
尤其是在铁路贯通线中，更是极大的提高了铁路线路的自动化水平，实现了电力系统的实时监测，并具备一定的自动故障排除功能，为提高铁路运行用电质量水平提供了保障。
1 铁路电力远动系统概述目前在我国的铁路电力系统运行中，远动技术是一种应用极为广泛的电力技术，在保障铁路行车的电力供应方面具有重要应用地位。
在铁路电力运动系统的构成中，主要包括远动控制主站、远动控制终端、通信通道、监控系统等几大组成部分。
其中远动控制主站是远动电力系统的中心，其主要负责整个系统的正常运行和协调控制；而运动终端则是指分布在铁路沿线的诸多设备，其主要是为了执行远动控制主站的指令，以实现远程控制和管理电力线路的作用；通信通道则是指信息指令的传递途径，是将远程控制中心和远程控制终端连接起来的重要通信系统。
监控系统的主要任务则是对整个电力远动系统的运行状况进行监督。
分为车站监控系统与变、配电所监控系统。
其中前者是对铁路10kV贯通线中变压器的电压、电流进行控制，而后者则主要是对铁路10kV贯通线中变、配电所的设备与直流电源系统进行监控。
铁路10kV配电室电力自闭、贯通线路运行方式作者：杨凤霞来源：《中国科技纵横》2016年第08期【摘要】本文介绍了10kV配电室电力贯通、自闭线路的运行方式，分析配电室各保护功能之间的异同，说明普速铁路与高速铁路运行方式不同的原因，其共同目的是保证铁路电力线路安全可靠稳定运行。
准确掌握各铁路自闭/贯通线路运行方式的区别，能更好的提高供电可靠性，以及对铁路电力系统的安全稳定和经济运行都具有十分重要的作用。
【关键词】铁路自闭贯通安全近年来，随着我国铁路事业的大力发展，随之配套建立的10kV电力贯通及自闭线路也越来越多。
10kV电力贯通及自闭线路一般沿铁路方向架设，有架空线路，也有电缆线路，由于高速铁路的普遍建设，电缆大量应用，这也使得铁路电力线路运行方式发生改变，铁路安全永远是第一位的，保证铁路电力线路安全运行值得是铁路工作者该深入探讨研究的。
1配电室的概念铁路10kV配电室主要是为铁路行车信号和铁路沿线站区日常照明、售检票、照明、通信、信号、泵房负荷供电。
配电室由10kV高压柜、高压调压器、所用变、保护控制柜等组成。
另外，对10kV及以下电压等级设备的进行深入的分析，主要分为高压和低压配电室两部分。
通常高压配电室主要是指6KV-10KV的高压开关室。
而低压配电室主要是指10kV或者35kV站用变出线的400V配电室。
2配电室备自投与重合闸原理概述及区别2.1配电室贯通、自闭线失压备自投功能铁路自闭、贯通线系统接线示意图如图1所示。
正常运行时：甲配电室为主供所，1QF在合位，乙配电室为备供所，2QF在分位，由甲配电室供电，线路有压。
线路发生瞬时性故障时：主供配电室保护动作，1QF跳开，线路失压。
备供乙配电室检测线路无压，在母线有压的情况下，乙配电室失压备自投动作。
2QF合闸，恢复线路供电，线路有压。
甲所检测到线路有压，则不再重合。
乙配电室变成主供，甲配电室变成备供。
线路发生永久性故障时：主供配电室保护动作，1QF跳开，线路失压。
电力贯通线（自闭线）电力贯通线（自闭线）是用来直接为铁路各车站电气集中设备及区间自闭信号点提供可靠、不间断电源的线路。
为了充分发挥电力贯通线作用，确保电力贯通线安全可靠供电，提高对电力贯通线管理水平和控制能力，减少对铁路运输生产的影响，实现电力贯通线远动控制具有现实意义和实际效益。
襄石引入襄樊枢纽采用KH－2100T主站系统实现了对车站信号电源（双电源）、车站杆上开关的自动监控，即完成电力贯通线路的远动控制功能。
该系统投入运行以来，取得了良好的运行效果。
系统由调度远动控制主站、数据传输通道及各被控终端设备组成。
调度远动控制主站：采用计算机局域网结构，分布式控制系统，以计算机设备为核心，以网络结点为单元进行配置，系统配置了前置机、后台处理机、维护工作站、模拟屏、操作员节点机等网络节点设备及相应的人机接口设备，还设置了实时数据打印，文档管理报表打印机、实时监视及卫星时钟同步等外围设备。
同时提供了功能强大的软件资源及UPS设备。
数据通道：调度远动控制主站与铁路各二级远动终端均利用铁路通信系统提供的专用主／备数据通道，通道采用环型结构。
被控终端设备分为杆上开关监控终端（FTU）和信号电源监控终端（STU）。
杆上开关监控终端（FTU）以PZK－100配电远动控制终端为核心单元，配以不锈钢控制箱体、操作机构、智能充电装置、免维护蓄电池组以及其它外围设备；信号电源监控终端（STU）采用配电远动控制平台PZK－800作为核心单元，与杆上开关监控终端（FTU）等远动控制终端共同组成车站监控节点，并转发它们的数据至调度远动控制主站，完成其远动控制功能。
系统工作原理如下图。
FTU主要安装在电力贯通线的分段开关上，用以检测和控制开关的运行状态，测量线路的电压、电流及有功功率、无功功率等电气量，并且能够检测线路的过流故障和单相接地故障，为主站判断故障区间、隔离故障、恢复故障提供依据；STU主要检测电力贯通线经变压器输出的电源的电气参量。
铁路自闭贯通10kV电力线路电压损失计算公式的探讨于东兰;王兰和;张国斌【摘要】指出铁路自闭、贯通10 kV电力线路,电压损失率计算存在的问题,并对其进行理论分析,对计算公式进行推导,用于10 kV长距离输送,小负荷用电的铁路自闭、贯通电力线路.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2003(000)010【总页数】3页(P130-132)【关键词】铁路;电力线路;电压损失;计算公式;修正【作者】于东兰;王兰和;张国斌【作者单位】石家庄铁路分局给水电力段,河北石家庄,050000;石家庄铁路分局给水电力段,河北石家庄,050000;石家庄铁路分局给水电力段,河北石家庄,050000【正文语种】中文【中图分类】U22铁路供电能力查定是为了系统地掌握电力设备的供电状态、质量和可靠性，更好地掌握设备运行情况、用电负荷、电力线路的利用率，以及电力线路能力存在的薄弱环节，作为今后线路大修、设计修改的依据。
2001年我段根据路局文件精神，对管内电力线路供电能力进行了查定，并对查定的数据进行分析，发现自闭、贯通电力线路用《铁路供电能力查定办法》中，电力线路能力查定的电压损失法和负荷力矩法计算线路的电压损失率结果大不一样。
以定州至工业站自闭电力线路为例，运行方式定州配电所为主供、工业站配电所备用，24h首端电压值和末端电压值的实际监测值如表1所示。
（1）用电压损失法计算电压损失率，其公式为式中 U1——主供所电压；U2——备用所电压。
从计算结果可见，电压损失率有时为零、有时为1%、有时为－1%，出现末端电压高于首端电压。
（2）采用负荷力矩法计算该供电臂电压损失率，定州至工业站自闭线路示意如图1所示。
①总用电最大负荷ΣPm＝126．7kW②总最大负荷的等效距离46．57km③最大负荷力矩 Mm＝Pm×L＝126．7×46．57＝5900kW·km由此得出，该供电臂线路的实测最大负荷力矩为5900kW·km。
电力10kV贯通（自闭）线区间电缆故障或线路断线故障应急抢修作业指导书1.适用范围电力设备抢修要遵循“先通后复”的基本原则，做到出动迅速，处理恰当，抢修及时。
本作业指导书适用于供电段管内电力10kV贯通（自闭）线区间电缆故障或线路断线故障抢修作业。
2.规范性引用文件下列文件对于本作业指导书的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本作业指导书。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本作业指导书。
《铁路电力安全工作规程》铁运〔1999〕103号《铁路电力管理规程》铁运〔1999〕103号《铁路电力安全工作规程补充规定》铁总运〔2015〕51号《铁路电力工程施工技术指南》 TZ207-2007《铁路电力工程施工质量验收标准》 TB10420-2003 J290-2004 《铁路电力设备安装标准》第三版（80）铁机字 1817号《铁路技术管理规程》（普速铁路部分）3.编制依据根据《铁路电力安全工作规程》、《铁路电力管理规则》、《铁路局作业指导书编制规范》的相关要求，结合段具体实际，特编制此作业指导书。
4.电力10kV贯通线电缆故障或线路断线故障抢修作业指导书4.1.抢修准备工作4.1.1.安装人员准备序号作业内容人数负责人作业组员1 工作执行人 12 工作许可人 13 工作监护人 2 根据作业需要而定4 坐台防护人员 1 根据作业需要而定5 现场防护人员 26 工作组员 24.1.2.抢修工器具、材料、防护用品准备序号名称单位数量备注√1 吊绳根 52 踩板副 53 摇表只 2 2500V/1000V各一只4 个人工具套 55 钢丝刷把 16 黑漆/银粉公斤0.57 油漆刷根 28 棉纱公斤 19 毛巾条 210 接地电阻测试仪台 111 铁线公斤 212 黄油公斤0.513 防暑降温用品适量高温天气14 防蛇咬、马蜂蜇伤药品适量15 绝缘带圈 416 10kV高压核相仪台 117 高压接地线组 518 针式瓷瓶P20 个 319 悬式绝缘子串 320 钢芯铝绞线米100 根据故障线路实际确定截面21 高压冷缩电缆终端头个 1 根据故障线路实际确定截面22 高压冷缩电缆中间头个 1 根据故障线路实际确定截面23 电缆头制作工具套 124 钢钎根 425 高压危险警告牌块 526 路锥个 427 安全警示带盘 14.1.3.抢修作业准备序号工作内容标准责任人备注1 根据故障信息对抢修人员、车辆进行安排1、明确人员分工，负责人、作业区段、内容。
铁路10KV贯通自闭线路自动化技术1概述铁路10KV自闭贯通线路自动化（FA）指利用现代计算机、微电子、通信及网络技术实现贯通、自闭电力线路分段开关的远程监视与控制，故障定位以及故障区段自动隔离、非故障区段的恢复自动供电,同时记录故障信息。
在故障处理完毕以后，系统将故障数据、故障处理过程和处理结果等信息自动生成故障处理报告，保存至数据库，供事后查询、打印作故障分析之用KH-8000T铁路电力调度自动化系统实现线路自动化主要包括调度主站FA功能模块、贯通自闭线路分段监控器（FTU）科汇公司PZK-1000Z及相关辅助系统构成。
具体功能包括：1）基本远动功能：车站高压开关的遥信、遥测和遥控。
2）线路故障检测功能：包括高压线路相间短路故障、小电流接地故障和高压断相故障的检测和识别以及故障数据记录。
3）快速恢复供电：能够在跟踪铁路电力故障处理过程的前提下，完成故障自动定位、故障点的隔离以及非故障线段的快速恢复供电。
故障处理过程既可以自动执行也允许人工干预。
4）提供完整的故障处理报告在故障处理完毕以后，系统将故障数据、故障处理过程和处理结果等信息自动生成故障处理报告，保存至数据库，供事后查询、打印作故障分析之用。
5）适应各供电区间的多种运行模式能够满足铁路电力系统供电区间的各种运行模式，如备投-重合、重合-备投、单备投及单重合等。
2线路自动化工作原理KH-8000T系统线路自动化功能主要由KH-FA（KH Feeder Automation）软件模块和科汇公司车站高压开关监控装置（FTU）PZK-1000Z配合实现。
系统工作示意图如图1所示。
图1 KH-8000T组成的线路自动化系统示意图2.1相间短路故障2.1.1检测原理相间短路故障发生时，短路电流非常大，特征明显，容易检测。
相间短路故障一般采用过电流检测原理，即判断线路电流是否超过整定值来检测故障。
实际应用中，线路上有些负荷投入运行时“冷启动”电流可能很大，要注意用一动作延时躲开。
2.1.2基于通讯通道的相间短路故障处理的实现2.1.2.1三种自动化实现方案：1）人工方式：故障发生时，由车站高压开关监控装置（FTU）检测到故障并上报主站，主站系统根据各上报报文时间标签对各报文进行分组，然后完成故障定位，并给出提示信息和故障处理报告，供调度员作进一步处理。
调度员可按照人工确认故障区间、手动分闸故障两侧断路器隔离故障、手动合闸主/备供配电所线路出线开关恢复非故障区间供电三个步骤完成故障处理工作。
2）半自动方式：故障发生时，由车站高压开关监控装置（FTU）检测到故障并上报主站，主站系统根据各上报报文时间标签对各报文进行分组，然后完成故障定位。
自动生成：确认线路失电及故障区间、是否下发遥控命令断开故障线段两侧的开关隔离故障点、主/备供配电所线路出线开关是否合闸恢复非故障区间的步骤提示。
供电段调度员可根据提示信息进行选择处理，由系统自动下发遥控命令。
供调度员处理过程可进行人工干预，任意阶段可根据需要选择至人工方式处理。
故障处理后，系统将给出完整的故障处理报告。
3）全自动方式：故障发生时，由车站高压开关监控装置（FTU）检测到故障并上报主站，主站系统根据各上报报文时间标签对各报文进行分组，然后完成故障定位。
在确认线路失电的情况下，自动遥控断开故障线段两侧的开关隔离故障点。
然后自动下发遥控命令闭合主/备供配电所线路出线开关，恢复非故障线段的供电，并给出提示信息和故障处理报告。
供调度员作进一步分析。
处理过程可进行人工干预。
2.1.2.2适用范围：适用于备投-重合、重合-备投、单备投、单重合等各种线路运行模式下瞬时性故障和永久性故障的判断。
2.1.2.3异常处理：1）故障信息不全时一个供电臂中的各车站高压开关监控装置（FTU）有时会因为通讯原因而漏报故障信息，或者由于信号检测原因没有监测到故障信息。
在此类情况发生时，处理过程会自动转换为人工方式，将故障信息报告给调度员，由调度员进行人工干预处理。
2）多点故障及重复性瞬时性故障由于恶劣天气造成的多点和多次瞬时性重复故障将影响故障区间的自动判断。
在此类情况发生时，处理过程会自动转换为人工方式，将故障信息报告给调度员，由调度员进行人工干预处理。
2.2小电流接地故障2.2.1检测原理对于10kV线路中性点一般采用中性点不接地、经消弧线圈或大电阻接地运行方式。
当发生单相接地故障时，对于中性点不接地或大电阻接地系统稳态零序电流值（3I0）非常小；对于经消弧线圈接地的系统，通常采用过补偿方式运行零序电流稳态值甚至小于正常运行时的3I0值。
再加上有时故障零序电流信号极不稳定，给故障监测和定位带来许多困难。
发生单相接地故障时，系统由故障前的稳态变化到故障后的稳态有一个过渡过程，又叫暂态过程。
在暂态过程中，故障相电压突然降低引起分布电容对地放电，称为放电暂态；非故障相电压突然升高使分布电容充电，称为充电暂态。
由于放电电流只需经过母线构成回路，而充电回路必须经过电源（变压器），因此放电过程比充电过程频率高、衰减快。
单相接地故障时所产生的零序电流暂态信号特征比较明显，幅值一般为稳态值的几倍到十几倍，频率在400Hz～1500Hz范围内，而且故障点两侧的暂态零序电流方向相反。
当发生单相接地故障时，利用故障时特征比较明显的暂态零序电流信号来检测小电流接地故障，是一种比较有前途的方法；对于中性点经消弧线圈接地的运行方式，因为消弧线圈一般工作在工频范围（50Hz～300Hz）内，不会对高频的暂态信号产生影响，因此这种方法也适用于经消弧线圈接地的运行方式。
利用暂态信号监测、判断小电流接地故障需要考虑以下几个关键技术因素：1）PZK-1000Z装置的硬件技术基础单相接地故障时所产生的零序电流暂态信号频率在400Hz～1500Hz范围内，根据香农定理装置的采样频率至少应为2倍的原始信号频率，从工程化角度考虑，采样频率应为4倍的原始信号，即6000Hz左右；另外，为了对暂态信号进行各种加工处理，装置还需要具有较强的运算处理能力，一般应采用DSP（数字信号处理器）专用芯片等。
2）故障处理程序的启动（a）零序电压3U0由开口三角形取得3U0电压作为故障监测的启动元件，是一种比较可靠的方法。
本系统能够取得3U0值，因此优先作为故障启动条件，并上传至主站作为是否发生单相接地故障的另一判据或辅助判据。
（b）暂态零序电流对于电缆线路一般采用零序CT监测暂态3I0；对于架空裸线可以采用三相CT监测三相暂态电流的矢量信号，通过计算三相暂态电流的矢量和获得暂态3I0。
由于暂态3I0特征比较明显，因此可以作为辅助启动条件。
本系统中主站能够取得3U0值，因此优先将3U 0作为故障处理程序启动的条件，而3I0仅作为辅助启动条件。
2.2.2故障定位原理单相接地故障定位的方法是：1）当故障发生时，查找故障区间内所有装置的暂态3I0值，找到最大值所在的装置，则故障点位于该装置相邻的某一侧。
2）然后比较该装置两侧的暂态3I 0值，找到较大者，并比较最大值与较大值暂态零序电流的方向，如果相同，则故障点位于最大值装置的另一侧；如果相反，则故障点位于两者之间。
3）另外，还可以利用暂零序电流方向作为另一种独立判据。
4）利用3U 0值作为故障处理的启动条件和闭锁条件，提高故障检测和定位的准确性。
如图2所示。
图2 小电流接地故障定位方法示意图2.3高压断相故障高压断相故障的检测和启动：主站系统根据装置上报的线路电压数据，检测到线路上某相电压低于整定上限值、而且大于整定的下限值时，就认为发生了断相故障。
高压断相监测和定位的前提条件是在同一个供电区间内，车站开关监控使用三相PT 或三相变压器，或者开关两侧使用单相变压器但必须跨接在不同的两相上，即每个开关都能得到三相电压的大小或反装置位置车站1 车站2 车站3 车站3映三相电压大小的状态。
这样在已知供电方向的情况下，在某个供电区间上，高压断相故障的位置应该在第一个出现任意线电压或相电压低于断相故障电压上限门槛值（如＜180V），而且大于断相电压下限门槛值（不为0，如＞30V）的开关和与其相邻的上游开关之间。
注意：1）高压断相故障的判定条件是：相电压小于180V而且大于30V。
大于30V是为了躲开线路失压的情况。
2）此种判据下的输出结果并不唯一，可能是断相故障，也可能是PT断线。
也就是说，系统对断相故障和PT断线故障不作区分，作为同一种故障处理。
3）供电方向监测可以自动检测，也可以人工置入。
3．实例分析3.1背景原赣州水电段采用科汇公司的铁路水电调度自动化主站系统（简称主站系统）完成所辖供电区间的SCADA监控和线路自动化功能。
为了确保系统能够达到预定的自动化目标，赣州水电段与科汇公司联合于2001年10月15日、24日、26日、27日分别在大洋洲-新干、信丰-龙南、井冈山-兴国三个区间作了线路自动化试验，包括相间短路故障试验、高压断相故障试验、单相接地故障试验。
下面就试验情况包括试验过程、故障判据、工作原理等作一总结，并就部分典型的试验数据做出分析和判断。
3.1.1系统配置，如图3所示：图3 赣州电力调度自动化系统（线路自动化）示意图3.1.2试验情况下面就24日信丰-龙南试验、26日井冈山-兴国试验情况，以及27日补作信丰-龙南接地试验情况总结如下，详见表1：表1 贯通线路自动化试验情况总结3.2相间短路故障试验3.2.1判据采用过电流检测原理，即判断线路电流是否超过整定值来检测故障。
故障电流可以用一周波傅立叶积分的方法计算，而电流整定值的选择原则是躲过最大负荷电流值。
线路上有些负荷投入运行时“冷启动”电流可能很大，要注意用一动作延时躲开。
3.2.2故障定位方法相间短路故障的定位判据是：1）永久性故障对于永久性故障，经过完整的备投-重合过程之后，感受到两次故障的FTU和感受到一次故障的FTU之间为永久性故障点。
2）瞬时性故障分两种情况：（1）备投成功故障时，备投成功，感受到一次故障的FTU与没有感受到故障的FTU之间为暂时性故障点。
（2）重合成功故障时备投失败，主供方出线开关经过重合闸时间后合闸成功，此时，故障点两侧的FTU均感受到一次故障。
故障定位的方法是：沿线路方向，在备投时间内（＜150ms）感受到故障的FTU作为故障点的一侧，在备投时间外（≥150ms）感受到故障的FTU作为故障点的另一侧。
3.2.3自动分段处理1）定义主站系统在完成相间短路故障定位后，自动通过遥控方式断开故障点两侧的车站开关从而隔离故障线段，称为线路自动化自动分段，简称自动分段。
2）自动分段的闭锁条件自动分段责任重大，为了确保电力生产的安全，主站系统采用了严格的闭锁条件：（1）故障自动分段仅限于处理永久性相间短路故障，即故障时供电区间发生了完整的备投-重合过程，区间内线路处于失电状态。
