電力遠動(dòng)在鐵路信號供電中的應用

摘要:本文詳細介紹了XDZJ—Ⅱ信號電源智能監控裝置的主要功能、技術(shù)特點(diǎn)、裝置結構，及在哈鐵供電段的應用情況。

關(guān)鍵詞:智能監控;越限報警;故障錄波;故障信息

1、引言

近年來(lái)，中國鐵路為了與世界接軌，提高鐵路運輸能力，前后進(jìn)行了六次大提速。每一次提速，都是對鐵路管理手段和設備性能的一次極大挑戰。隨著(zhù)鐵路生產(chǎn)布局調整的深入，鐵道部明確提出了新的設備運行質(zhì)量標準，并加大力度，推進(jìn)建設與規劃鐵路行車(chē)設備現代化進(jìn)程?！靶盘栯娫幢O控系統”作為鐵路行車(chē)供電設備的重要組成部分，在保障鐵路行車(chē)運輸安全方面起著(zhù)極其重要的作用，其自動(dòng)化和現代化建設顯得更加重要。

2、電力遠動(dòng)設備的概述

電力遠動(dòng)設備—“XDZJ-Ⅱ鐵路信號供電電源監控裝置”是在多年成功應用的基礎上，經(jīng)多方調研，應用新技術(shù)、新平臺，研制開(kāi)發(fā)的鐵路信號電源智能監控裝置。該裝置具有數據采集和控制、電流電壓越限報警、故障錄波、故障信息上報等功能，實(shí)現了鐵路電力部門(mén)對信號供電電源(自閉線(xiàn)與貫通線(xiàn))的實(shí)時(shí)監控，使生產(chǎn)管理人員隨時(shí)掌握信號供電電源的運行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現故障并進(jìn)行搶修，并能夠對故障原因進(jìn)行準確地分析和判斷，提高了電力自動(dòng)化管理水平。

2.1 裝置結構

“XDZJ-Ⅱ信號電源智能監控裝置”的結構如圖1。

“XDZJ-Ⅱ信號電源智能監控裝置”克服了原“信號電源監控裝置”出現故障時(shí)需要兩路電源同時(shí)停電進(jìn)行維護的弱點(diǎn)，改變控制和采集部分的結構，實(shí)現了只需停一路電即可對設備進(jìn)行逐步維修。

“XDZJ-Ⅱ信號電源智能監控裝置” 測控核心單元封裝在鋁合金箱體內，插板結構。門(mén)上裝有液晶屏。內分為電源板、IO板、CPU板、AI采樣板、母板和顯示接口板。功能齊全，人機接口簡(jiǎn)單。便于用戶(hù)操作和工作人員維修。

2.1.1測控核心單主要模塊組成

電源模塊:為整個(gè)裝置提供優(yōu)質(zhì)穩定的電源。

控制模塊:提供8路控制輸出和18路狀態(tài)輸入，擴大了控制范圍，可實(shí)現一對八的控制。

模擬量采集模塊:可實(shí)現對16路模擬量進(jìn)行精確采集，從而使裝置的使用范圍更加廣泛。

中央處理模塊:是整個(gè)裝置的中樞，采用嵌入式ARM處理器，對所有數據信息進(jìn)行處理，傳輸和顯示，將大幅度提高裝置的運算速度和處理能力及精度。

顯示模塊:提供液晶顯示和按鍵接口，可實(shí)現就地查看裝置的運行數據，對裝置實(shí)施就地控制操作。

通訊模塊:裝置設置了多種通訊接口，以適應不同通訊方式?？蓪?shí)現就地錄波數據的提取和裝置內部參數的設置?？膳c上位機間進(jìn)行數據交換。

2.2主要功能

2.2.1主要功能

遙測功能:可對接入的16路模擬量進(jìn)行采集，測量誤差<0.5%。

遙信功能:可測量18路開(kāi)關(guān)狀態(tài)并對開(kāi)關(guān)變位進(jìn)行記錄，精確到2mS。

遙控功能:在調度端可對貫通及自閉的兩路高壓開(kāi)關(guān)、兩路低壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行分合操作，同時(shí)還作出了四路開(kāi)關(guān)的預留，使可遙控路數達到8路，提高了裝置的可擴展性。

故障錄波及事件計錄:可保存7個(gè)歷史故障波及1個(gè)正常錄波，故障點(diǎn)前5個(gè)波，及后10個(gè)波，同時(shí)記錄兩側電源的所有數據。故障波錄波啟動(dòng)條件如下:低壓側開(kāi)關(guān)動(dòng)作;過(guò)流直接啟動(dòng);失壓直接啟動(dòng)。

當裝置錄波結束以后通知調度端，同時(shí)做備份存儲，由調度端手動(dòng)提取故障波，當通訊通道故障時(shí)亦可現場(chǎng)提取。依據設定的低壓側異常電壓及過(guò)流定值，當電壓或電流出現異常時(shí)，裝置將立即報警并將采樣的數據所形成的事故曲線(xiàn)上報調度，記錄曲線(xiàn)持續128個(gè)采樣點(diǎn)，采集間隔設定為每100mS一個(gè)點(diǎn)。若異常情況依舊存在，其后將只傳送更大的峰值，且可以間隔時(shí)間定時(shí)上傳報警。保存有最多8條事故曲線(xiàn)，按事故出現的先后次序排列。

通訊:當數據傳送過(guò)程中受到通道速率限制的情況下，大量冗余數據充斥信道時(shí)，為避免上述情況發(fā)生，設置了變化數據優(yōu)先上傳的數據格式，該數據包含了變化前后的具體數值以及變化的時(shí)間，并且變化的幅度可以通過(guò)定值設定。通過(guò)不同的通訊方式將測量數據、事件、錄波數據及報警等信息上傳。通訊方式:通過(guò)標準MODEM方式上傳;通過(guò)以太網(wǎng)按101或104標準通訊規約上傳;就地通過(guò)全功能RS232口接入計算機進(jìn)行現場(chǎng)調試。報警類(lèi)型有:失壓報警、缺相報警、相位角異常報警、相序異常報警、開(kāi)關(guān)異常分斷報警。

裝置自檢功能:裝置在正常運行過(guò)程中，不斷進(jìn)行自檢。自檢包括主板的CPU、RAM、通訊、采樣模塊、交流電源的工作情況，并能將異常情況通過(guò)異常報警的方式傳到調度端。 2.3 技術(shù)特點(diǎn)

測控核心單元封裝在鋁合金箱體內，即可組屏，又可單獨使用。外形美觀(guān)，前端開(kāi)門(mén)，插板結構。增設液晶顯示功能，便于用戶(hù)操作和工作人員維修;便于整機更換。

將原雙箱結構改為單箱結構，省去雙箱通訊的數據線(xiàn)，減少故障點(diǎn)，加強保護措施，進(jìn)一步提高防雷及抗干擾能力。

在I路、II路低壓均停電時(shí)，測控核心單元仍能工作500ms，記錄失電瞬間前5個(gè)，后10個(gè)周波，在設備恢復供電后可以通過(guò)上位機調取錄波數據。存儲錄波數據的NVRAM采用高速鐵電RAM存儲，可靠性高。

采用單CPU芯片結構，解決了原“信號供電電源監控裝置”雙CPU芯片之間，通訊時(shí)序易受干擾的弱點(diǎn)，提高了系統的抗干擾能力。

開(kāi)關(guān)輸入量擴充為18個(gè)、跳合繼電器輸出量擴充為8路、模擬信號采集量擴充為16路。測量精度由原裝置的1%提高到0.5%。

與上位機通訊采用標準化通訊規約，增加了通訊的通用性及與其他設備的友好接口。

增加了相序、相位角異常報警功能。當現場(chǎng)發(fā)生相序、相位角異時(shí)及時(shí)上報監控終端，并在液晶屏上同時(shí)顯示報警，提醒系統檢修人員，避免系統無(wú)法正常運行的情況發(fā)生。

模塊化設計，對整體結構的全面改進(jìn):采用多板卡形，既有利于局部故障更換，縮小了裝置的體積。

3、電力遠動(dòng)在哈鐵供電段的應用

“信號電源監控系統”自 2000年初研發(fā)成功并通過(guò)鐵道部質(zhì)檢中心鑒定，用以保障鐵路行車(chē)供電安全的監控產(chǎn)品，并于2001年開(kāi)始推廣應用。多年來(lái)，“信號電源監控系統”已在哈鐵供電段各條主干線(xiàn)上全面鋪開(kāi)，它的誕生與全面推廣，對行車(chē)供電安全管理來(lái)說(shuō)具有跨時(shí)代的意義。隨著(zhù)鐵路大提速發(fā)展的需要和計算機、自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，鐵路對行車(chē)設備的性能也相應提出了更高的要求，出臺了一系列新的標準對行車(chē)設備加以審評，其目的就在于提高設備的可靠性、安全性和自動(dòng)化程度，更好的保障行車(chē)安全，滿(mǎn)足、解決行車(chē)運輸大提速的需要。為此，監控、列控都已隨之更換了更高標準和性能的設備，來(lái)適應鐵路新的發(fā)展。哈鐵供電段多年來(lái)一直致力于鐵路電力行業(yè)信息化建設的研究，尋求新的管理方法和高性能、高可靠性、免維護設備的投入?？紤]到提高設備的利用率，哈鐵供電段早在2004年，就指派專(zhuān)人在兩年內分別前往鄭州局、濟南局、沈陽(yáng)局、北京局等兄弟單位進(jìn)行實(shí)地考查，并同時(shí)前往幾個(gè)全(下轉372頁(yè))

(上接370頁(yè))國知名的電力自動(dòng)化廠(chǎng)家進(jìn)行技術(shù)咨詢(xún)與探討，了解并掌握了電力自動(dòng)化行業(yè)最新的技術(shù)動(dòng)向，并結合管內行車(chē)供電實(shí)際狀況，請專(zhuān)家進(jìn)行評估，最終決定對原有設備進(jìn)行技術(shù)升級改造，使其性能完全達到部級質(zhì)量標準，采用此種方案，可極大的節省投資，縮減建設成本。

總結

鐵路信號電源智能監控裝置安裝時(shí)間短，減少了對運輸的干擾，而且后期免維修，節省大量人力物力，供電可靠性也大大提高。該裝置經(jīng)過(guò)試運行，能夠滿(mǎn)足鐵路大提速的需要，能夠實(shí)現免維修和少維護，可以快速切除故障和恢復供電。該裝置采用了先進(jìn)的通訊方式，通過(guò)通信管理模塊以網(wǎng)絡(luò )方式通信，保證了數據內部傳輸的鏈路暢通，從整體上提高了裝置的檢測精度和可行的數據傳輸試，使其具有更廣泛的適用性、通用性和靈活性。

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