电力远动在铁路信号供电中的应用

摘要:本文详细介绍了XDZJ—Ⅱ信号电源智能监控装置的主要功能、技术特点、装置结构，及在哈铁供电段的应用情况。

关键词:智能监控;越限报警;故障录波;故障信息

1、引言

近年来，中国铁路为了与世界接轨，提高铁路运输能力，前后进行了六次大提速。每一次提速，都是对铁路管理手段和设备性能的一次极大挑战。随着铁路生产布局调整的深入，铁道部明确提出了新的设备运行质量标准，并加大力度，推进建设与规划铁路行车设备现代化进程。“信号电源监控系统”作为铁路行车供电设备的重要组成部分，在保障铁路行车运输安全方面起着极其重要的作用，其自动化和现代化建设显得更加重要。

2、电力远动设备的概述

电力远动设备—“XDZJ-Ⅱ铁路信号供电电源监控装置”是在多年成功应用的基础上，经多方调研，应用新技术、新平台，研制开发的铁路信号电源智能监控装置。该装置具有数据采集和控制、电流电压越限报警、故障录波、故障信息上报等功能，实现了铁路电力部门对信号供电电源(自闭线与贯通线)的实时监控，使生产管理人员随时掌握信号供电电源的运行状态，及时发现故障并进行抢修，并能够对故障原因进行准确地分析和判断，提高了电力自动化管理水平。

2.1 装置结构

“XDZJ-Ⅱ信号电源智能监控装置”的结构如图1。

“XDZJ-Ⅱ信号电源智能监控装置”克服了原“信号电源监控装置”出现故障时需要两路电源同时停电进行维护的弱点，改变控制和采集部分的结构，实现了只需停一路电即可对设备进行逐步维修。

“XDZJ-Ⅱ信号电源智能监控装置” 测控核心单元封装在铝合金箱体内，插板结构。门上装有液晶屏。内分为电源板、IO板、CPU板、AI采样板、母板和显示接口板。功能齐全，人机接口简单。便于用户操作和工作人员维修。

2.1.1测控核心单主要模块组成

电源模块:为整个装置提供优质稳定的电源。

控制模块:提供8路控制输出和18路状态输入，扩大了控制范围，可实现一对八的控制。

模拟量采集模块:可实现对16路模拟量进行精确采集，从而使装置的使用范围更加广泛。

中央处理模块:是整个装置的中枢，采用嵌入式ARM处理器，对所有数据信息进行处理，传输和显示，将大幅度提高装置的运算速度和处理能力及精度。

显示模块:提供液晶显示和按键接口，可实现就地查看装置的运行数据，对装置实施就地控制操作。

通讯模块:装置设置了多种通讯接口，以适应不同通讯方式。可实现就地录波数据的提取和装置内部参数的设置。可与上位机间进行数据交换。

2.2主要功能

2.2.1主要功能

遥测功能:可对接入的16路模拟量进行采集，测量误差<0.5%。

遥信功能:可测量18路开关状态并对开关变位进行记录，精确到2mS。

遥控功能:在调度端可对贯通及自闭的两路高压开关、两路低压开关进行分合操作，同时还作出了四路开关的预留，使可遥控路数达到8路，提高了装置的可扩展性。

故障录波及事件计录:可保存7个历史故障波及1个正常录波，故障点前5个波，及后10个波，同时记录两侧电源的所有数据。故障波录波启动条件如下:低压侧开关动作;过流直接启动;失压直接启动。

当装置录波结束以后通知调度端，同时做备份存储，由调度端手动提取故障波，当通讯通道故障时亦可现场提取。依据设定的低压侧异常电压及过流定值，当电压或电流出现异常时，装置将立即报警并将采样的数据所形成的事故曲线上报调度，记录曲线持续128个采样点，采集间隔设定为每100mS一个点。若异常情况依旧存在，其后将只传送更大的峰值，且可以间隔时间定时上传报警。保存有最多8条事故曲线，按事故出现的先后次序排列。

通讯:当数据传送过程中受到通道速率限制的情况下，大量冗余数据充斥信道时，为避免上述情况发生，设置了变化数据优先上传的数据格式，该数据包含了变化前后的具体数值以及变化的时间，并且变化的幅度可以通过定值设定。通过不同的通讯方式将测量数据、事件、录波数据及报警等信息上传。通讯方式:通过标准MODEM方式上传;通过以太网按101或104标准通讯规约上传;就地通过全功能RS232口接入计算机进行现场调试。报警类型有:失压报警、缺相报警、相位角异常报警、相序异常报警、开关异常分断报警。

装置自检功能:装置在正常运行过程中，不断进行自检。自检包括主板的CPU、RAM、通讯、采样模块、交流电源的工作情况，并能将异常情况通过异常报警的方式传到调度端。 2.3 技术特点

测控核心单元封装在铝合金箱体内，即可组屏，又可单独使用。外形美观，前端开门，插板结构。增设液晶显示功能，便于用户操作和工作人员维修;便于整机更换。

将原双箱结构改为单箱结构，省去双箱通讯的数据线，减少故障点，加强保护措施，进一步提高防雷及抗干扰能力。

在I路、II路低压均停电时，测控核心单元仍能工作500ms，记录失电瞬间前5个，后10个周波，在设备恢复供电后可以通过上位机调取录波数据。存储录波数据的NVRAM采用高速铁电RAM存储，可靠性高。

采用单CPU芯片结构，解决了原“信号供电电源监控装置”双CPU芯片之间，通讯时序易受干扰的弱点，提高了系统的抗干扰能力。

开关输入量扩充为18个、跳合继电器输出量扩充为8路、模拟信号采集量扩充为16路。测量精度由原装置的1%提高到0.5%。

与上位机通讯采用标准化通讯规约，增加了通讯的通用性及与其他设备的友好接口。

增加了相序、相位角异常报警功能。当现场发生相序、相位角异时及时上报监控终端，并在液晶屏上同时显示报警，提醒系统检修人员，避免系统无法正常运行的情况发生。

模块化设计，对整体结构的全面改进:采用多板卡形，既有利于局部故障更换，缩小了装置的体积。

3、电力远动在哈铁供电段的应用

“信号电源监控系统”自 2000年初研发成功并通过铁道部质检中心鉴定，用以保障铁路行车供电安全的监控产品，并于2001年开始推广应用。多年来，“信号电源监控系统”已在哈铁供电段各条主干线上全面铺开，它的诞生与全面推广，对行车供电安全管理来说具有跨时代的意义。随着铁路大提速发展的需要和计算机、自动化技术的不断发展，铁路对行车设备的性能也相应提出了更高的要求，出台了一系列新的标准对行车设备加以审评，其目的就在于提高设备的可靠性、安全性和自动化程度，更好的保障行车安全，满足、解决行车运输大提速的需要。为此，监控、列控都已随之更换了更高标准和性能的设备，来适应铁路新的发展。哈铁供电段多年来一直致力于铁路电力行业信息化建设的研究，寻求新的管理方法和高性能、高可靠性、免维护设备的投入。考虑到提高设备的利用率，哈铁供电段早在2004年，就指派专人在两年内分别前往郑州局、济南局、沈阳局、北京局等兄弟单位进行实地考查，并同时前往几个全(下转372页)

(上接370页)国知名的电力自动化厂家进行技术咨询与探讨，了解并掌握了电力自动化行业最新的技术动向，并结合管内行车供电实际状况，请专家进行评估，最终决定对原有设备进行技术升级改造，使其性能完全达到部级质量标准，采用此种方案，可极大的节省投资，缩减建设成本。

总结

铁路信号电源智能监控装置安装时间短，减少了对运输的干扰，而且后期免维修，节省大量人力物力，供电可靠性也大大提高。该装置经过试运行，能够满足铁路大提速的需要，能够实现免维修和少维护，可以快速切除故障和恢复供电。该装置采用了先进的通讯方式，通过通信管理模块以网络方式通信，保证了数据内部传输的链路畅通，从整体上提高了装置的检测精度和可行的数据传输试，使其具有更广泛的适用性、通用性和灵活性。

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