铁路枢纽牵引供电系统方案优化设计郑涛--中国期刊网

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铁路枢纽牵引供电系统方案优化设计郑涛

发表时间：2021/6/23 来源：《基层建设》2021年第6期作者：郑涛

[导读] 摘要：随着我国铁路运输的快速发展，各项安全管理工作迎来更高的挑战。

        沈阳局集团公司调度所辽宁沈阳 110000
        摘要：随着我国铁路运输的快速发展，各项安全管理工作迎来更高的挑战。研究牵引供电能力及牵引供电设施分布、牵引供电设施选址、供电分区划分对大型枢纽变电所设计方案的影响；基于现有设计现状对枢纽变电所供电方案的应用现状及问题；提出通过调整供电设施布置，在大型站场、动车所以及负荷集中区域设置开闭所的方案优化设计建议，并提出枢纽内牵引变电所的相互备用方案，提高供电安全性和可靠性，可实现技术经济性最优。
        关键词：铁路枢纽；供电系统；优化设计
        引言
        牵引供电系统是铁路安全运行的保证，但随着运量的提升或者运行的电力机车编组方式变化，部分老旧铁路的牵引供电系统已不能满足机车的正常运行，存在过负荷或者跳闸现象，急需对牵引供电系统进行改造，以适应目前铁路的运量和保证机车的正常运行。本文通过对既有红柠电气化铁路牵引供电系统能力提升改造的分析，提出一些改造设计注意事项供大家参考。
        1铁路智能牵引变电所的基本概念
        铁路智能牵引变电所是采用先进、成熟、可靠、低碳、环保的技术装备，以通信平台网络化、信息交互共享接口标准化为基本要求，具备测量、控制、保护、监测等基本信息自动采集功能，实现与相邻变电所、次级开闭所、供电臂范围内接触网各供电单元之间联调联控，与供电调度及辅助监控主站双向互动，根据需要支持牵引电网实现自动控制、协同互动、智能调节、设备健康诊断、行车指挥和用电管理在线分析决策等高级功能的铁路变电所。智能牵引变电所建成并组网后，需满足健康诊断、故障隔离、重构自愈、运行自律、经济高效的功能设计要求，使牵引供电可靠性和先进性得到整体提升，代表新一代铁路牵引供电装备技术发展水平。
        2案设计时的考虑因素
        2.1牵引供电设施选址
        牵引供电设施选址需结合城市规划、地质地形条件、外部电源进线和馈线路径、运营维护等因素综合选择确定。
        2.2供电分区划分
        枢纽内应合理划分供电分区，特别是客货运系统分开供电，以及高速、普速和城际铁路尽可能形成相对独立的供电系统。按照独立性要求，供电系统可在牵引变电所间、各馈线间和各供电分束间合理划分供电分区，确保供电的可靠性和灵活性，便于运营维护。
        3方案优化设计建议
        3.1总体架构
        智能牵引供电系统采用精确的测量、传感、控制、通信、人工智能等技术，以智能牵引供电设施和高速双向通信网络为基础，通过网络化、信息化、自动化等方式，具备多维融合、全息感知、重构自愈、智慧运维等功能特性，为铁路提供安全可靠、优质高效的牵引动力。智能牵引供电系统由智能牵引供电设施、智能供电调度系统、智能供电运行检修管理系统及高速双向通信网络组成。
        3.2综合性的抗干扰措施
        对于设备的选择要慎重。尽可能选择BT、AT等作为电气化牵引电源的供电方式，增加牵引电流环路的对称性，使信号设备尽可能更少受到感应电流的影响。在信号设备上安装电容器补偿也是一种较好的抗干扰方法，可有效减少谐波的干扰；在进行牵引供电系统施工前先要设计出施工方案。为实现直供供电可使用架空回流的方式，使供电电路的对称性可以得到提高。并且要正确的配置扼流变压器，使其可在电路中减少轨道直接与连接线连接的情况；对电力牵引供电系统进行优化设计。提高回流线、列车室和信号室的报警功能技术，最重要的是保持剂量传感器的报警功能在全失压的情况下能够维持至少15米的距离，尽可能的减少干扰对警报器产生影响。另外还要合理的对吸上线进行设置，根据实际情况和相关规定对扼流变压器和轨道电路的长度进行确定。

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        3.3提高运输组织的灵活性
        （1）枢纽站引入各线分开供电，运输组织和供电设备天窗修相互独立，互不影响。（2）货运编组站外包线供电单元分劈，到达场侧供电单元停电时，不影响出发场发出电力机车；出发场侧供电单元停电时，不影响到达场接发电力机车和出发场接入电力机车，相对外包线供电臂全停全送，有效盘活了编组站，确保运输畅通高效。（3）枢纽站区站线股道按引入线别和接发列车方向分线、分场供电，各细分供电单元单独停送电，不影响其他站线股道和相邻半场接发电力机车，提高运输组织灵活性。
        3.4智能供电调度系统
        智能供电调度系统是对智能牵引供电设施等设备进行远程检测、监测，并智能发送命令及开展调度作业的系统，由智能远动系统（SCADA）和供电调度运行管理系统组成，主要功能如下：（1）基本功能为常规供电远动系统（SCADA）所具备的监视、控制、显示、报表统计、复视等功能。（2）高级功能主要包括源端维护、智能供电调度作业管理等。源端维护是指基于IEC61850的建模标准对智能牵引供电设施的数据模型进行远程同步与更新，实现供电设备静态参数的自动生成及同步。智能供电调度作业管理实现供电调度作业的全流程管理、调度命令的自动生成、供电调度命令与SCADA系统的自动倒闸接口、与列调和施工调度系统的接口等功能。
        3.5优化牵引供电设施分布
        （1）枢纽内牵引变电所为多条引入铁路枢纽的干线铁路、支线铁路供电时，枢纽牵引变电所与干线或支线区间牵引变电所供电分界宜设置在枢纽与干线、支线的衔接处。（2）结合枢纽总图规划，合理确定中心牵引变电所各个方向供电臂的长度，最大限度保证不同运行方式下，中心牵引变电所的供电能力及与相邻牵引变电所的越区供电能力。（3）优先在大型站场、动车所内、甚至在负荷比较集中的地方分区域分别设置开闭所，减少中心牵引变电所馈线众多、路径困难、检修困难的问题。
        3.6有效缓解运输生产和设备天窗修之间的突出矛盾
        枢纽站区引入各线独立供电，站线股道按线别和接发列车方向优化细分，便于运输生产和供电设备天窗修组织，有效解决枢纽站区因天窗资源不足导致的供电设备超周期和失修的问题，确保供电设备运用状态良好，提高供电保障能力。
        3.7智能供电运行检修管理系统
        智能供电运行检修管理系统收集智能牵引供电设施的各类运行数据，对其进行分析、处理，形成智能运行检修作业指令，并从全寿命周期管理的角度对设备状态进行评估与预测。主要功能如下：（1）基本功能主要包括基础数据管理、运行检修作业管理、检测监测管理、外部接口管理、物资管理、安全管理、应急指挥等。（2）高级功能主要包括综合数据查询与展示、设备故障预测与健康管理（PHM）等。综合数据查询与展示是指对供电运行检修相关的各类数据进行汇总加工，实现跨部门、跨专业、跨流程的综合数据访问与便捷查询展示。设备故障预测与健康管理（PHM）是依据运行检修管理系统中的各种实时状态数据、环境数据以及非实时记录数据，对智能牵引供电设施进行可靠性及风险评估、故障预测和维修决策等。
        结语
        站在系统技术体系顶层设计高度，对智能铁路牵引变电所的基本概念、内涵特征、系统构成、技术版本等进行研究梳理。在此基础上，积极稳妥推进综合试验验证、示范工程建设，及时配套各项标准与规范，着手建设智能牵引变电综合自动化系统测试平台，把握好几项关键和重点内容，保证铁路智能牵引变电所工程技术得到科学有序的发展。
        参考文献：
        [1]李群湛，连级三，高仕斌.高速铁路电气化工程[M].成都：西南交通大学出版社，2006.
        [2]刘君清.铁路大型站场施工改造过渡供电方案优化[J].中国铁路，2019（12）：91-96.
        [3]翟延涛.浅议电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响[J].科技风，2017，24.
        [4]苏立轩.高速电气化铁路牵引供电系统对信号电缆的瞬态电磁影响研究[D].中国铁道科学研究院，2016.