（中铁武汉电气化局机电分公司蒙华项目部 710054）
摘要：通过数字化智能系统对铁路牵引变电所进行控制，不仅能够实现牵引所的安全高效运行，也有利于全行业智能化建设，是我国铁路供电系统坚持长远发展必须做出的改变方式。基于此，本文从智能牵引变电所的内涵定义、技术特征、系统框架等方面综合分析，并就如何实现牵引变电所智能化技术工程实例应用进行详细阐述，以期对牵引所由常规化全面向智能化转变有所帮助与支持。
关键词：铁路；智能牵引所；IEC61850标准；浅析及应用
一、引言
随着我国高速铁路的迅猛发展和国家“一带一路”战略的实施，智能铁路的建设已经被提上日程，对牵引供电系统可靠性的要求也随之提高。但铁路行业在牵引变电所的建设上仍以传统综自系统为主，落后于铁路行业和电力系统的发展，不能满足智能铁路建设的要求。智能牵引变电所采用数字化手段实现智能化目标。本文将主要从智能牵引变电所的内涵定义、技术特征、系统框架等方面分析，并结合工程实例进行详细的阐述。
二、智能牵引变电所概述
变电站综合自动化系统是利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调，用以提高变电所自动化水平、保证系统安全运行的一种综合性的自动化系统。
数字化牵引变电所应运而生，它是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，并遵循IEC61850标准实现了变电站内各种信息采集、传输、处理、共享全程数字化的现代化变电站。与传统变电站相比，最大的变化是通过“采样数字化、跳闸命令化”解决了二次电缆及数据共享的问题。支持IEC61850规约的设备可在综自系统中“即插即用”，可以采用智能一次设备，或者一次设备通过增加数字化接口来实现智能功能。同时，所内一次设备具备通信接口，可通过光缆与二次保护测控设备实现保护测控功能。
三、智能牵引变电所技术特征
（一）智能化一次设备
智能化一次设备具有实时数据的采集和处理、与其他智能电子设备实时交换数据、自我描述、诊断及智能控制的能力，以此实现一次设备的数据采集数字化、系统结构紧凑化、设备检修状态化和设备操作智能化。
智能化一次设备主要包括：电子式互感器，智能型断路器，隔离开关，智能变压器以及其他的诸如直流系统、避雷器等智能电气辅助设备。
（二）网络化二次设备
牵引变电所内通信网络使用光纤以太网为基础，通信体系采用IEC 61850架构，逻辑功能上按照三层结构配置，实现一次设备和二次装置间的数字化通信，以及变电所自动化系统特定的功能要求并满足数据采集量大、实时响应要求高的需求。
四、智能牵引变电所系统框架
国家电网发布的《智能变电所技术导则》对智能变电所体系分为过程层、间隔层和站控层。结合浩吉铁路工程实例，智能牵引变电所体系主要由牵引供电广域保护测控系统、智能一次设备、智能综合辅助监控系统三部分构成。主要功能如下：
（一）牵引供电广域保护测控系统
该系统由监控屏、网络报文记录分析屏、站域保护测控屏、主变保护测控屏、馈线保护测控屏、双重化主变保护屏和计量屏组成，可实现以供电臂为单元的网络化保护、控制、测距，可适应不同的牵引供电网运行方式。
其中监控屏用以实现远动通信和系统与人之间的人机交互操作功能；网络报文记录分析屏用于实时监视、捕捉、分析、存储和统计所内各设备间及系统内产生的各类数据信息，为找出故障原因提供数据支撑；站域保护测控屏是所内数据及所间数据与主系统信息连通的关节所在，也包含有供电臂故障测距装置；主变、双重化、馈线保护测控屏用以实现针对主变压器、馈线线路的保护和测量功能，除了实现传统的测量、差动保护、后备保护、非电量保护及馈线电流保护外，还可实现供电臂保护来体现智能所的优越性。
该系统将变电所的保护控制功能分解为就地层、站域层和广域层，是在数字化变电站技术的基础上、利用数据共享实现，是变电所自动化技术和数字化变电站技术的进一步提升。
就地层保护控制完成了既有综自系统的全部功能，一次设备和二次系统通过光缆连接，实现了一二次设备电气隔离，解决二次系统防雷问题。
站域层保护利用整个变电所的共享数据，通过GOOSE和SV通信，实现了装置之间的实时数据交互，一方面解决了全所保护功能的冗余和优化；另一方面实现了快速母线保护、快速后备保护、断路器失灵保护等功能，实现了保护的全覆盖，提高了保护的可靠性。同时，还具备间隔间的开关逻辑闭锁和所内供电重组等功能，提高了控制的安全性。
广域层保护以供电臂为单元，基于高速广域通信网络，实现了供电臂选择性快速跳闸。当牵引网发生故障时只跳故障区段，缩小了停电区域，减少了开关动作次数，提高了供电可靠性；同时，还具备以供电臂为单元的开关逻辑闭锁关系和供电臂自愈重组等功能。
（二）智能一次设备
智能一次设备作为智能变电所的基础，主要包括电子式互感器、智能型断路器、智能型隔离开关、智能变压器及其它智能电气辅助设备，具备实时数据的采集和处理能力、与其它智能电子设备实时交换数据的能力、设备的自我描述和诊断能力。
由于设计方案对于设备的选型全线统一方面的考虑，本工程智能牵引变电所未能采用智能一次设备，转而通过“一次设备智能化”模式即“一次设备本体+智能组件”的方式来满足广域测控系统的要求。
一次设备智能化是由一次设备本体（如：变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器）和与其配套的智能组件柜构成。智能组件柜是以变压器或馈线间隔为单位配置，通过柜内智能终端组件、智能合并单元的协同配合来满足系统对于设备本体实时数据的要求，同时也具备传统设备端子箱的所有功能，可分为主变压器智能组件柜、馈线智能组件柜、集中接地智能组件柜等。
其中智能终端组件是通过控制电缆与一次设备连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的测量、控制、计量、监测、保护等功能；智能合并单元用以对来自二次转换器的电流、电压数据进行时间相关组合。
（三）智能综合辅助监控系统
智能综合辅助系统包含视频监控子系统、环境监控子系统、安全防范子系统、动力照明子系统、火灾报警子系统、门禁子系统和在线监测子系统等子系统，通过整合变电所系统内部的各种辅助功能子系统，将变电站内视频、环境量、安全报警信息、火灾报警信息、在线监测数据等辅助信息进行统一采集、编码、存储、上传，由监控平台完成整个系统的全面监控、一体展示、统一管理和维护功能，进而实现智能分析、智能告警、智能联动、智能检修，最终为实现变电所无人值守提供强有力的技术支持。
五、结束语
智能变电所是常规变电所综合自动化技术的延伸和发展，推广智能变电所技术在铁路行业的应用将变革传统的铁路变配电所运行、管理及检修模式，促进铁路牵引供电系统自动化水平上升到一个新的高度，并且符合铁路电力“十三五”发展“智能化、信息化、国产化、电能质量治理”的规划。同时，全国范围内铁路建设的全面开展也正为智能变电所技术在铁路行业的推广应用提供了广阔的平台。
参考文献：
[1]覃剑.智能变电站技术与实践[M].北京.中国电力出版社,2012.
[2]牛金平.浅析智能变电站技术在铁路行业的应用[J].科技经济导刊,2017（07）：16-18.