(包神铁路集团神朔铁路公司 陕西省神木市 719316)
摘要：牵引变电所设备智能化技术承载供电设备运行、检测、保护，及时发现危险隐患，有着重要作用。设备智能化技术包含断路器、互感器、电源开关等，全面分析智能牵引变电站设计与采样算法有助于推动智能牵引变电所设备智能化技术。鉴于此，笔者结合实践研究，就智能牵引变电所设备智能化技术展开分析。
关键词：牵引变电站；智能化；应用
1牵引变电所变电设备概述
牵引变电所中的直流系统主要有三种故障形式，即：短路故障，过载故障，过压故障等。最常见、破坏性最强的是过载故障。一般来说，通常有两种类型的短路故障，一种是正负极短路，另一种是正极对地短路故障。大多数保护措施主要是针对正负极短路故障的，而为了解决对地故障通常采用框架保护的方法。对于正负极短路故障，通常是由于架空线引起的轨道短路引起的。短路点和牵引变电站之间的距离会对电流的大小产生影响。远程短路故障电流的峰值与列车启动电流的峰值相似或甚至更小。因此，远程短路故障电流与列车启动电流之间的差异是牵引变电站直流保护的难点。变电设备常见下列几种：①变压器。变压器以电磁感应原理为基础，变换变压器两侧交流电压的电气设备。变压器主要构成部分是铁芯、线圈和各种绝缘材料。其中铁芯和线圈都浸在变压器油中，与空气和潮湿气体隔绝。②高压开关。高压开关是一种电气机械，其功能就是完成电路的接通和切断，达到电路的转换、控制和保护的目的。高压开关的主要类型按灭弧介质分为：油断路器、空气断路器、真空断路器、六氟化硫断路器、固体产气断路器、磁吹断路器等。油断路器利用变压器油作为灭弧介质，分多油和少油两种类型。③阻波器。阻波器是用于载波通信和高频保护的核心高频通信元件。该器件通常由电感线圈，调谐元件和避雷器组成，由支柱绝缘子或悬浮绝缘子支撑。通过红外探测可以发现避雷器线圈和各种元件的热缺陷。
2牵引变电所智能化应用
2.1电流互感器
现阶段，工程场地很多设备能够借助现场总线实现连接，而后通过通讯协议完成数据通讯的连接。但是根据现阶段工程基础条件看，通讯机电一体化、芯片嵌入、标准等实现了不同程度的变化，将现场设备层中测量和控制实现了分化。而整个系统控制中，通过拓扑结构我们可以知道通讯媒介现场总线包括内容只有现场控制器、人机界面管理。目前，已有少数现场总线组织能够对总线通讯协议进行制定。这样一来，如果现场嵌入式控制设备、控制器、仪表等和协议相吻合，那么就能够利用现场总线的连接完成系统控制。第一，电子式互感器。电子式互感器包含ECT与EVT，有源与无源，有着测量准确度高、暂态相应迅速的优势，值得在牵引供电系统中扩大推广应用。不过，目前我国在无源电子式互感器动态性与稳定性上处于研究阶段，有源式互感器应用较多。电子式电流互感器是通过罗氏线圈进行传感以及电气设备高压部分的电势相等，传感器转为数字信号，合并单元接收并处理电子模块的数据，进行电流、电压信号协同处理，根据要求把检测数据输出为二次设备应用。载流导体穿过线圈中间，导体中通过电流会有一个感应电动势存在线圈两侧，计算输出电流积分获得感应电动势，也就是罗氏线圈感应信号和监测电流变化率为正向比。合并单元信号接收是借助电子式电流互感器的数字输出信号。但是，合并单元采样频率有着稳定性特点。按照FFT计算方法，采样数变化性并不适合智能变电所三相电流、电压信号同步。对此，额选择相位差优化计算能够实现三相电流、电压信号采样同步。
2.2智能断路器与智能终端及其应用
一次设备智能化设计方法包含2种：第一，断路器和智能控制单元嵌套生成一体化智能断路器，接口兼容TCP/IP网路通讯协议。第二，智能控制单元作为单独系统生成智能终端，安装于隔离开关、断路器周围并与智能终端连接完成一次设备智能化。实时监督控制一次设备运行并搜集信息展开操作控制，一个间隔中可以达到智能保护与控制功能。过程层内经过智能终端作为非智能一次设备提供了标准化智能接口，添加TCP/IP协议的智能控制单元展开通讯监督控制。同时，借助光纤网络保证信息的快速传递，利用该方案取缔了间隔层和过程层的电缆。现阶段，我国智能化牵引变电所是常见方案为断路器和智能终端融合。
现阶段我国配电覆盖面积较广：乡镇电网、城市电网。其中农村电网选择架空线方法；城市电网为电缆网。其中一次设备包含：配电变压器、配电开关等。它们具有自动控制、通讯、测量功能。现阶段，我国使用的二次设备包含：TTU、FTU、DTU等系统。一次设备和二次测流、通讯功能，实现了配电终端和配电设备的有效结合。其中包含：远程控制、环网控制、保护动作等运用。设备有现场总线、网络通讯、光纤通讯效果完成了子站之间、子站对现场单元、主站对现场单元、主站对子站等连接。另一方面，电力主站通讯的实现包含：GIS线上管理、SCADA控制、电网经济运行分析等功能，打破了以往电气自动化系统模式弊端，有效实现了更为完善的调度。选择一体化构架方式，将分布式的网络综合集成系统达到了管理控制一体化效果，软件平台和计算机技术体现了开放式性能，并且实现了系统跨平台接口供应，与CIS、MIS负控等自动化系统实现了有效的集成。
2.3智能牵引站系统的网络规划
智能牵引变电所按逻辑功能划分为三层：过程层、间隔层和站控层。具体系统结构构成描述如下。（1）过程层。过程层包括牵引变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。（2）间隔层。间隔层设备主要为继电保护装置，实现使用一个间隔的数据并且只作用于该间隔一次设备的功能，还可完成各种远方输入或输出、传感器和控制器通信。（3）站控层。站控层包括自动化站级监控系统、通信系统和对时系统，实现面向全站设备的监视、控制、告警以及信息交互功能，同时具备数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁、同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。（4）层间通信。站控层与间隔层采用IEC61850-8-1通信协议保护测控设备，间隔层与过程层合并单元采用了IEC61850-9-2通信协议，而间隔层与过程层智能终端则采用GOOSE通信协议。（5）设备状态监测。通过状态监测IED将变电所设备状态检测信息接入站控层的设备状态可视化终端和PHM终端，实现设备状态全景感知和PHM数据服务。（6）辅助系统监控。
所内设置有辅助控制系统，可实现对全所视频和安全监控系统的联动控制。
2.4智能化健康管理平台
智能化健康管理分析主要以变电所中主要电力设备为对象。对不同类型的设备，提出采样要求，制定运算模型，得出多个维度的分析结果，并利用大数据技术不断开发丰富分析模型，修整模型参数，为变电所选型设计、运维管理、设备计划检修以及故障预防和分析提供参考依据。牵引变电所健康管理平台可分为以下方面：（1）系统接入：智能变电所综合自动化系统、红外热成像监测系统、避雷器在线监测系统、油色谱分析等数据，通过IEC61850规约形成标准传输，汇集到统一管理平台进行数据共享和大数据分析；（2）高级应用：通过牵引变压器过负荷寿命损失算法、三比值法、大卫三角法和阈值判断等，完成对牵引变压器的寿命分析与故障预测。通过断路器的分合闸次数和分合闸线圈电流完成对断路器的健康状况分析。通过监测避雷器的泄漏电流、组容比和阻性电流判断避雷器的健康状况；（3）展现形式：采用主屏展示，能够以大屏幕、多维度展现变电所健康状况，为便于巡检，可用手机、平板等智能移动终端结合二维码扫描实现访问与操作。
3提高牵引变电所变电设备可靠性的措施
3.1加强巡检工作
除了做好相应的保护措施外，还需切实的发现与处理牵引变电设备中存在的故障，做好日常的巡视与检修工作，只有这样才能很好的提高牵引变电所变电设备的稳定性与可靠性。巡检工作的日常展开能够有效的发现变电设备存在故障与安全隐患，就算没有第一时间发现故障，也可以尽可能的设置保护措施，减少对线路运营与牵引变电所变电设备后期产生的损害。因此必须提高对牵引变电所变电设备巡检工作的重视程度，巡检工作开展时应当由专业的工作人员对变电设备进行细致的检查，尽可能的减少工作疏漏。如果发现其中存在故障与安全隐患，也应采取相应的解决措施，在酿成重大事故，通过行之有效的措施，将其中存在的安全隐患消除。
3.2提高变电设备的
抗雷程度，降低变电所故障发生概率。要提高牵引变电设备安全稳定运行性能，就要重点关注雷电等自然天气情况对牵引变电系统的影响，提高牵引变电设备的抗雷能力，从而降低变电所故障发生概率，为牵引变电的平稳运行提供有效保障。工作人员要针对电动隔离开关部分进行改进，将其与接触网进行分离，并强化机构箱的接地功能，将开关机构箱的接地功能与本地接地功能、低压接地功能、高压接地功能进行隔离，确保四者之间保持绝缘状态。
3.3加快故障处理反应速度
在保障牵引变电运行系统各项功能均无异常的前提下，为了能够对现有的变电站设备控制实现有效的处理，应该通过添加虚拟灯板和拨打自带软件，以提高信息筛选的水平和信息收集的能力，及时地对故障的解决做出反应，尽快消除各种故障，提高设备运行的可靠性和安全性。在夹紧线夹过程中应用新技术的过程中，能够明显地处理螺栓连接的T型线夹问题，使线夹的连接方式更简便、快捷。因为不同截面的压缩线具有相应的直径，夹具可以实现一次性压缩成型，因此能够高效地消除人工紧固不合理而引起的系统主电路发热问题，防止设备出现故障，影响正常使用。同时，压接式线夹有两个螺栓，配有防松锁板，采用双备母，便于检修，能够节省时间和人力，为顺利维护操作提供良好基础。
结束语
智能牵引供电系统是铁路牵引供电系统的发展趋势。它综合运用数字化、信息化技术和互联网技术，可完成数据分层管理、信息共享、互联互通和智能事故综合判别等操作，实现对牵引供电系统运行状态、潮流分布、故障预警和辅助决策的自动调整与组织，大大提升牵引供电系统的可靠性和运行效能，在故障快速处理、快速恢复上能力突出。
参考文献:
[1]崔建强,牛建军.智能牵引变电所关键技术的探讨[J].电气开关,2017(02).
[2]闻支新.探析地铁牵引变电所变电设备可靠性[J].建材与装饰,2019(09):248-249.