第一章 高速铁路供电监控系统概述

第一节 铁路供电监控系统的基本概念及监控对象

为了保证铁路列车正常可靠的运行，必须要有可靠的铁路供电系统来保证。铁路供电系统分为牵引供电和电力配电两大部分。牵引供电系统是为电力机车提供牵引动力的供电系统，其供电可靠性影响行车安全；电力配电系统是承担除电力机车以外所有地面行车设施的供电任务，包括通信系统、信号系统、生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷，其供电可靠性不仅直接影响铁路运输系统的正常安全运行，还关系到很多铁路职能部门的正常工作。

牵引供电系统是将电力部门提供的110kV、220kV或更高等级的外部电源转换为27.5kV的接触网供电电压。当前牵引供电系统采用的供电方式主要为直接供电方式、BT（吸流变压器）方式、AT（自耦变压器）方式，其中主要的供电设备包括：牵引变电所、分区所、开闭所和AT所。

铁路电力配电系统是由电力配电所和沿线架设的电力贯通线构成的输配电网络，将10kV或35kV中压电力传输至铁路沿线用户端，并经过电压转变为铁路终端用户的400V电压。从电力系统的角度看，铁路负荷属于终端负荷，直接面对最终用户，铁路电力配电系统中电力配电所多为10kV配电所和35kV（变）配电所，少量为110kV（变）配电所，这取决于地方供电系统电源的情况和铁路就地负荷的要求。

铁路电力配电系统是一个沿铁路敷设的单一辐射网，各变（配）电所沿线基本均匀分布，并且互相连接，构成手拉手供电方式，其供电线路通常称作贯通线。贯通线路通常分做两类，一类叫专用贯通线，也称一级贯通线或自动闭塞线（简称自闭线），还有一类叫综合贯通线（简称贯通线）。在实际系统中，一般复线自动闭塞区段铺设两条贯通线，单线或非自动闭塞区段铺设一条贯通线。

一级贯通线为铁路一级负荷提供电力。一级负荷是指中断供电将引起人身伤亡，主要设备损坏，大量减产，造成铁路运输秩序混乱。属于一级负荷的主要用户有：调度集中、大站电气集中联锁、自动闭塞、驼峰电气集中联锁、驼峰道岔自动集中、机械化驼峰的空压机及驼峰区照明、局通信枢纽及以上的电源室、中心医院的手术室、特等站和国境站的旅客站房、站台、天桥、地道及设有国际换装设备的用电设备、内燃机车电动上油机械、局电子计算中心站等。

一级负荷的供电原则是采用两路可靠电源确保即使在一路电源故障的情况下也不间断

供电，并对两路电源的转换时间有要求。

综合贯通线为二级、三级负荷供电。二级负荷是指中断供电将引起产品报废，生产过程被打乱，影响铁路运输。属于二级负荷的主要用户有：机车、车辆检修和准备设备、给水所、非自动闭塞区段的小站电气集中联锁和色灯电联锁器联锁、分局通信枢纽及以下电源室、调度通信机械室、编组站、区段站、洗罐站、大、中型客（货）运站、隧道通风设备、加冰所、医院、红外线轴温测试装置、道口信号。二级负荷的供电原则是采用两路电源或一路可靠电源，确保除故障情况下的不间断供电。三级负荷：不属于一、二级负荷者。

一、高速铁路供电监控系统概念

铁路供电监控系统也称远动系统，或SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，它是对铁路供电系统的供电设备进行监控的系统。它不同于近距监控系统的最大特点就是它利用了远程通信技术进行信息传输，实现对远方设备的监视和控制。

铁路供电监控系统与计算机技术的发展紧密相关，供电监控系统调度端发展到今天已经经历了三代，并正在向第四代发展。

第一代是基于专用计算机和专用操作系统的远动监控系统，比如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统，这一阶段持续到70年代。第二代是80年代基于通用计算机的监控系统，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX系统。第一代与第二代监控系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的监控系统称为第三代。这一阶段是我国供电监控系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集进监控系统中。第四代供电监控系统是目前监控系统的研究热点和发展方向。该系统的主要特征是采用因特网技术、自律分布系统技术、面向对象技术、组件技术以及JAVA等技术，实现监控系统与其它信息系统的增值集成，实现控制和管理过程的智能化。

铁路牵引供电及电力配电系统的一个主要特点是供电设备是沿铁路线分布的。铁路供电监控系统一般设有电力调度所，统一指挥供电系统在正常及事故情况下的运行工作，并集中管理沿铁道线分布的牵引变电所、分区亭、开闭所、AT所、配电所、开关站、箱式变电站等电力设备。

为了保证供电系统运行的可靠性和经济性，电力调度所必须及时掌握系统的实际运行情

况，将供电系统的开关位置信号、警报信号及主要电气运行参数等迅速、正确、可靠地反映给调度所；另一方面，当调度员切实了解到供电系统的运行情况并进行判断处理后，应对现场设备下达命令，直接操作某些设备或调整某些参量，从而完成实时控制的任务。

系统通过准确记录历史数据，并通过报表、图形等显示形式还原各个时刻运行状态。在正常情况下，帮助调度员全面掌握供电系统的运行方式；在事故情况下，帮助调度员及时了解事故的原因和范围，加快事故处理。

铁路供电监控系统的主要功能包括： 1.遥控 YK：（Romote-Control，Telecontrol）

从调度端发出命令以实现远方操作和切换。如开关的“分”、“合”、故障信号的复归等。 2.遥信 YX：（Telesignal）

将被控站的设备状态信号远距离传送给调度端。如开关位置信号、报警信号等。 3.遥测 YC：（Telemetering）

将被控站的某些运行和环境参数传送给调度端。如有功和无功功率、电度、电压、电流等电气参数，温/湿度、接触网故障点距离标定量等非电气参数。

4.遥调 YT：（Teleadjusting）

调度端直接对被控站某些设备的工作状态和参数进行调整。如调整变压器的变压抽头等。

早期的铁路供电监控系统只是具备传统的遥控、遥信、遥测、遥调功能。随着计算机技术，电子技术，通信技术的发展，除了常规四遥功能外，现代监控系统还具备数据处理、调度管理、在线培训、辅助决策等功能，因此也常被称做调度自动化系统。

二、高速铁路供电监控系统的监控对象

高速铁路供电监控系统按所监控对象的不同分为牵引供电监控系统、电力配电监控系统，同时为了保证供电调度的正常工作，监控内容中还将包括与现场运行安全相关的一些对象。

（一） 牵引供电监控系统的监控对象

牵引供电监控系统的监控对象为铁路牵引供电设备。牵引供电系统采用单相27.5kV交流供电方式，因此其监控范围包括:牵引变电所、分区所、AT所、接触网开关。各部分的监控对象如下： 1、牵引变电所

1）遥测：进线电压，进线电流，主变功率，27.5KV母线电压，主变一次侧有功电度，无功电度，馈线电流，馈线故障点参数（馈线号、公里标）。

2）遥信：中央信号（包括事故总信号、预告总信号、自动装置动作、控制回路断线、控制方式、交流回路故障、直流电源故障、压互回路断线等），遥控对象位置信号，进线有压/失压，自投投入/撤除信号，牵引变压器的各类故障信号（含保护动作信号），电容器的各类故障信号（含保护动作信号），馈线的各类故障信号（含保护动作信号），各开关操作机构的工作状态信号，被控站设备、远动通道运行状态、所内环境及安全报警信号。

2） 遥控：27.5KV及以上断路器、电动隔离开关、重合闸投切、自投装置投切、远方复归。 2、分区所

1）遥测：接触网末端电压，馈线电流。

2）遥信：中央信号（包括事故总信号、预告总信号、自动装置动作、控制回路断线、控制方式、交流回路故障、直流电源故障、压互回路断线等），遥控对象位置信号，馈线的各类故障信号（含保护动作信号），自耦变压器的各类故障信号（含保护动作信号），各开关操作机构的工作状态信号，被控站设备、远动通道运行状态、所内环境及安全报警信号。

3） 遥控：27.5KV断路器，电动隔离开关、自投装置投切、远方复归。 3、AT所

1）遥测：馈线电流。

2）遥信：中央信号（包括事故总信号、预告总信号、自动装置动作、控制回路断线、控制方式、交流回路故障、直流电源故障、压互回路断线等），遥控对象位置信号，馈线的各类故障信号（含保护动作信号），自耦变压器的各类故障信号（含保护动作信号），各开关操作机构的工作状态信号，被控站设备、远动通道运行状态、所内环境及安全报警信号。

3）遥控：27.5KV断路器电动隔离开关，自投装置投切，远方复归。 4、接触网开关

1）遥信：各开关操作机构的工作状态，通道运行状态。 2）遥控：电动隔离开关。

（二）电力配电系统监控内容

电力配电监控系统的监控对象为铁路10kV配电设备。基本监控对象为（变）配电所10kV进、出线开关，配电网的环网开关、分段开关，以及低压侧开关等；电力配电设备除了配置在（变）配电所内，还有很多沿铁路线分散配置配电设备，如箱式变电所等，这些分散配置