铁路施工电气工程自动化技术探讨

近年来高速铁路的建成运行有效缓解了我国铁路运输的客运和货运矛盾，使现有铁路的运输能力得到了释放。在高铁施工过程中，电气化工程和自动化工程为铁路化建设提供了技术上的支持，通过应用电气工程和自动化技术可以保证铁路工程供电系统的可靠性和稳定性，促进铁路工程的持续化发展。

1电气化自动化在铁路中的发展

近年来电气自动化技术呈现出综合发展的态势。整体看来，运行的结构和模式向着系统化方向发展，其不但形成了完整的电磁学理论，而且取得了新时期重大技术的突破，从而为新时期各项产业的发展提供了可靠保障。电气自动化技术由于具备独立、便捷和完善的系统化服务技术，因其在铁路中的应用，能够通过牵引模式使火车的运行速度、载重量和环保价值均得到较大的提升。在采用信息化技术进行项目控制以及管理的过程中，铁路牵引对供电专业技术不但要求实现自动化以及科学化，而且还需要提高系统的可靠性，确保整体技术向着专业化的方向发展。铁路的施工管理部门应根据具体情况对其运行结构进行创新，在符合企业实际的前提下对整体铁路施工项目进行优化。

2电路铁路供电的主要特点

2.1电压等级不高，变电所结构单一

站在电力系统的角度来看，铁路属于终端负荷，其对电压的要求不高，所以高铁的供电系统一般配置的是电压≤35kV的低电压变电所，只有极少地方配置的是电压为110kV的高压变电所[1]。

2.2接电方式极为简便

高铁供电系统采用相互串联的接电方式组成单一的辐射电网，变电所均匀分布在铁路沿线且互相连接，从而形成相互协作的供电方式。其中的主要连接线包括一级负荷贯通线与综合负荷贯通线两个种类。通常在重要的铁路干线供电系统中这两种负荷贯通线才会共同存在，如京沪高铁等，此类线路属于信号双电源供电系统。铁路的连接线不但能够连接相邻变电所，而且还可以向自动闭塞信号供电，具体的接线方式可参考图1。

3系统功能改进建议

3.1提高供电自动化系统的安全与高效性

供电自动化系统属于一个庞大且复杂的系统，其中主要包括：电力调度系统、信息管理系统和变电所综合自动化控制系统等。高铁的供电自动化系统主要是通过分工实现运作的，必须凭借上下层和平行层的相互协作才能够实现高效运行，然而，现阶段的高铁自动化系统在稳定性和可靠性方面还存在较大的不足[2]。因此应针对自动化系统开运行模式不断进行优化，才能够适应未来业务不断增长的需要。

3.2应提高供电自动化系统的可靠性能

虽然高铁供电系统的电压等级和变电所结构等级要求不高，然而对供电自动化系统的可靠性却有更高的要求。如自动闭塞信号必须保证供电中断时间不能超过150ms，否则供电区域的自动闭塞信号灯就会全部变红。从当前实际来看，高速铁路供电系统为了提高系统的供电稳定性，已经启用了多种供电措施，如采用双电源供电和安装自动电源等。相邻的两个变电所可采用自闭线与贯通线两种连接方式，使供电的可靠性得到显著提升，然而客观的讲，这种方法存在较大的局限性。只有在车站上的贯通线与自闭线上装上自动分段装置，才能够实现线路故障的及时定位与排除。

4电气自动化技术的应用

4.1分布控制技术

分布控制技术分为两类：即电压时间型和电流计数型。此类技术通过与配电自动化终端、开关的组合，形成具备一定重合功能的分段器。然而受原理限制的影响，分布控制方式还存在以下不足：（1）在处理故障和恢复供电的过程中，这种方式花费时间较长，从而给铁路供电系统的正常运行带来较大的冲击，同时对铁路用户造成较大的影响。（2）只有彻底改善变电站出现的保护定值和重合阀动作方式，才能够使控制工作得到有效实现。（3）由于故障检测的分段太多，使得配合难度非常大，同时动作缺乏选择性，因此，这种控制模式不适合铁路供电系统使用。

4.2集中控制技术

集中控制方式指的是借助现场的配电自动化终端将故障信息传达给主站，主站在接收到故障信息之后需要开展计算，并提出具体的故障排除方案，同时将故障排除方案信息指令传达给配电自动化终端进行执行。一般分为三个层次：由配电终端层负责将故障信息传达给主站；由配电子站针对故障区域实施管理与控制；由主站负责下达故障的解决及优化方案。集中控制方式需要通讯系统具有极高的可靠性与高效性，在处理系统故障的过程中，必须做到可靠、高效的传达指令信息。一般情况下，集中控制方式较适宜于功能较为强大的主站系统使用，在具体应用过程中，利用专用的高级应用模块可以快速实现对网络故障的处理，从而使主站控制系统更加可靠和高效。

4.3对变化数据

进行上报因为数据传送极有可能受到来自于通道速率限制方面的影响，由此造成大量数据滞留信道的问题，所以应设置变化数据优先传送模式。变化数据主要包括变化前的数值和变化后的数值，借助定值设定可以了解变化的幅度。当数据传输到主站后，上位机将全部数据存储起来，利用动态曲线的方式将数据变化趋势表现出来，然后依据数据变化趋势曲线对故障产生的原因进行分析。由于故障信息的分辨率只有20ms，因此应利用周期监测来保证故障信息的完整性。

5系统的组成结构和通讯结构的设计

高铁采用自动化控制系统的目的主要是提升供电的安全性与可靠性，其中包含自动化技术、软件技术和计算机通讯技术等多学科内容，通过对网络电力调度系统信息、安全监控信息与管理系统信息等的有效连接，实现对各项信息的统一管理。因为高铁供电系统没有配备通讯设施，所以需要借助铁路系统中已经具备的公共通讯系统进行实际运行数据的传输。然而由于公共通讯系统的服务对象是整个铁路部门，一般情况下，RTU与调度端间信息的传输速率为2Mbit/s，但远程终端控制系统与调度端间的信息传输速率却为64Kbit/s，所以铁路通讯系统应不断对其结构设计进行优化。

6结论

在铁路工程施工过程中，电气工程和自动化技术的应用可以推进我国铁路事业的发展，而且在铁路工程中应用电气工程和自动化技术可以提升电气系统安全性和工作效率。本文重点对电气工程和自动化技术在铁路施工中的应用进行了分析，提升了电气工程的管理水平，提高了铁路行业的技术水平，具有良好的社会效益和经济效益。

作者:朱立国 李政 单位:中交机电工程局有限公司

参考文献

[1]周奉聚.浅析铁路供电系统工程中配电自动化应用分析[J].机电信息，2011（12）：143~145.

[2]杨立.配电自动化工程应用于铁路供电系统的分析[J].黑龙江科技信息，2008（08）：97~99.