铁路变配电所综合自动化系统

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1、铁路变配电所综合自动化系统周嘉宁（中铁建柳州勘察设计院，工程师，广西柳州545007）摘要：鉴于综合自动化技术在铁路变配电所的应用，对提高贯通（自闭）线供电的可靠性，保障铁路远输安全起到了关键的作用，因此结合以往设计的工程项目，简单阐述铁路变配电所综合自动化系统的构成、功能特点，以足进其在今后铁路变配电所技术改造中得到推广应用。关键词：变配电所；综合自动化系统；贯通（自闭）线；以太网；现场总线从上个世纪九十年代末开始，新建的铁路变配电所己开始使用微机监控与微机保护装置，由于受当时的计算机控制、网络通信

2、技术的限制，远程调度与各变配电所、变配电所后台机与保护、测控之间的传输速度没有达到预想效果，不同厂家的设备甚至出现不能组网的现象。随着高性能的32位单片机和嵌入式双以太网通信技术的应用，集保护、测控功能一体化装置的推出，结合贯通（自闭）线小站测控装置（FTU）及真空断路器的配合使用，微机综合自动化系统在不断更新换代，并逐步在铁路变配电所得到了广泛的应用。变配电所网络通讯由简单的串行通讯技术过渡到工业控制现场总线技术、到现在以太网通信网络技术的推广，铁路变配电所综合自动化程度有了很大提高，新建项目不但少

3、占用土地，节约控制电缆，降低工程造价，而且能大量减少设备的故障率，提高了系统的可靠性及可维护性。并可通过路局（或供电段）调度中心，对布置在铁路沿线变配电所的设备进行远程监控、测量、改变保护定值，实现无人值守。1综合自动化系统结构铁路变配电所综合自动化系统采用成熟的全分布、开放式系统结构，系统由间隔层的分散保护测控单元和站控层的主控单元及后台监控系统组成。各装置可以不依赖网络而独立完成对主设备的各种保护、监控，各个系统功能完全独立，通过不同的通信网互联，可组成性能特点不同的系统结构。近年最常用的有以下两

4、种系统结构。1.1间隔层通信采用现场总线系统结构[1]系统由后台工控机（主控单元）、通信管理机、间隔层的分散保护测控单元组成（如图1）。当只需要单后台机时，可以取消通信管理机。主控单元与间隔层设备之间的物理连接为总线型或星型。间隔层设备之间的通信连接可采用光纤也可是屏蔽双绞线。该结构的优点是系统结构简单，相对于以太网结构造价低。缺点是当变电站的通讯接点超过一定数量时，响应速率会迅速下降，当所内某个测控单元发生故障后有可能影响全所系统的正常运行。缺乏统一的国际标准，会出现不同厂家的设备联不成一个统一的监

5、控网的可能，即使能联成网，其远控功能的响应速度也无法达到规范要求。系统主要用于开关数量较少、不要求远方监控的铁路沿线配电所。通信管理机双工控机+显示器+打印机调度中心智能设备接口全站公用单元（组屏安装）10kv馈线保护测控装置（安装在高压柜）变压器保护测控装置（组屏安装）35kv馈线保护测控装置（组屏安装）图1综合自动化现场总线系统结构示意图1.2间隔层通信采用以太网系统结构[2]系统由后台工控机（主控单元）、以太网交换机、通信管理机、间隔层的分散保护测控单元组成（如图2）。主控单元与间隔层设备之间的

6、物理连接为环型或星型。间隔层设备之间的通信连接可采用光纤也可是屏蔽双绞线（既可单网也可双网）。该结构最大的优点是克服了现场总线的缺点，给变配电所系统通信提供了一个高速、灵活、可靠、开放的平台，不同厂家设备与主保护厂家设备的运行软件严格分开，所内任何不同厂家的装置发生故障或损坏，系统会自动将该装置隔离，大大提高变配电所综合自动化系统的可靠性及抗干扰性。该结构形式近年在铁路变配电所及地方变配电项目得到大量应用。缺点是相对于总线型结构造价要高。该系统主要用于通信接点多、数据量大、需远方监控的变配电所。以太网

7、交换机调度中心双工控机+显示器+打印机通信管理机智能设备接口全站公用单元（组屏安装）10kv馈线保护测控装置（安装在高）变压器保护测控装置（组屏安装）35kv馈线保护测控装置（组屏安装）图2综合自动化以太网系统结构示意图2系统主要组件的特点和功能保护测控装置及后台监控系统是变配电所综合自动化系统主要部件，以下就它们的主要特点和功能作系统介绍。2.1保护测控装置2.1.1主要特点[1](1)集保护、测量、监视、控制、通信等多功能于一体，一台装置即可完成柜内所有自动化功能。(2)高性能的通用硬件平台，采用

8、32位微处理器加数字信号处理机（DSP）的双CPU结构，具有很强的实时处理能力、很高的可靠性和抗静电、抗干扰能力。既可分散安装于开关柜上，也可集中组屏安装。(3)软件平台采用C语言编程，功能稳定可靠，方便升级维护。模块化程序设计使保护功能配置更灵活，可满足不同用户的个性化需求。具有完善的自诊断功能，无可调节器件，现场免维护。(4)使用开放式的TCP/IP通信协议，嵌入式双网接口灵活配置,任一接口可配置成以太网、CAN、RS485，支持IEC60870-5