铁路10kV变配电所微机保护与监控系统的探讨

在铁路运营中，其信息传输系统、列车综合控制系统等的有效运行与铁路变配电所存在密切关联性。变配电所承载着铁路电能调整、输送与管理的重要使命，是铁路电力供电系统中不可或缺的存在，也是铁路运输组织中的关键技术装备。在信息化时代背景下，基于创新发展指导理念，铁路为满足实际交通运输需求，微机保护与自动化监控系统在新建与改造的铁路变配电所中得到广泛应用，在保证铁路新建与改造经济性的基础上，提升了技术科学水平，为铁路供电安全与稳定奠定了良好的基础。目前变配电所微机保护与监控系统的设计与应用正处于不断发展阶段，因此，关于铁路10kV变配电所微机保护与监控系统的研究具有重要现实意义与研究价值。
1 铁路10 kV变配电所微机保护
微机保护（M i c r o c omp u t e r p r o t e c t i o n）是通过利用微型计算机对电力系统实现的一种继电保护，其可靠性、灵敏度相对较高，且具备高选择性优势。在信息化时代背景下，随着各领域信息化建设的不断推进，微机保护在各领域，如铁路、电力建筑、石油化工等得到广泛应用。就铁路10 kV变配电所而言，采用微机保护，可有效提升10 kV配电所综合自动化水平，实现故障录波。
1.1 故障录波功能的具体体现
通常情况下，铁路10 kV配电所电力电气设备发生故障时，其故障录波可通过以下两种方式进行有效完成：第一，通过铁路10kV配电所配设的专用微机设备进行故障录波，并在此基于上，与铁路10kV配电所监控系统建立联系，基于数据信息传送，将变配电所运行过程中存在的故障上传至铁路电力调度部门，实现故障分析、管控与处理。第二，通过应用铁路10 kV配电所微机保护设备，实现故障波的收集与录故障波形的记录，通过与监控系统通联，将故障数据信息资料传送给铁路10 kV配电所监控系统，并在此基础上形成故障数据波形，利用监控系统存储、打印功能，实现将故障数据波形的变化情况进行记录、存储与打印，便于相关技术工作人员进行故障分析与研究。在此过程中。微机保护设备需进行24h稳定工作，用以实现铁路10kV配电所全天监管与保护，准确记录电力系统运行过程中，10kV配电所可能存在的问题，如由短路故障、超压崩溃故障引发的电路电压、电流、功能、系统开启频次等数据参数的变化。而通常情况下根据故障录波可有效实现铁路10 kV变配电所自闭与贯通柜刮故障的识别，通过电流速断保护时间与过流保护行为的合理调节，强化保护力度，降低故障存在的不利影响。
1.2 微机保护硬件与软件设计
为提升微机保护可靠性与有效性，在进行系统设计优化时，可从微机保护硬件与软件子系统入手，进行科学设计。
在进行系统硬件设计与配置时，需遵循相关工作原理进行具体实践。通常情况下铁路10 kV变配电所微机保护系统硬件大致可分为“保护装置”与“监控装置”两部分，其中保护装置侧重于故障波数据信息的采集、传递、分析判断与数据信息上传，因此在进行系统设计过程中，需合理选择数据采集器；监控装置侧重于对上传数据信息的接受、存储、显示、分析与外发，因此关于监控机的科学配置至关重要。
在进行系统软件设计与配置时，可从以下几方面出发进行具体实践：第一，系统开启后，将2～3个周波运转实时信息进行存储，作为第一段信息，将故障发生后2～3个运行周波进行记录，在此过程中侧重于对设备故障相关电流与电压等信息的记录，从而实现故障关键信息采集。第二，从内外两个层面进行故障判断启动，即依据收集到的故障信息，实现自动化判断启动或根据继电装置发生大跳闸行为进行判断启动。第三，实现故障数据信息的及时传送，通过后台监控装置建立故障滤波档案库，实现数据向图形图像的有效转化。

图1 自动化监控程序流程图
 
图2 PLC间的通讯连接简图
2 铁路10 kV变配电所监控系统设计
在铁路10 kV变配电所中，监控系统设计的功能主要在于实现对线路电压、电流运行情况、配电设备实际工作情况的监控与管理，通过设定值对比分析，实现信息的准确判断与分析，进行将故障信息进行处理(显示、上传、输出、存储、警报、自动化线路断开保护等),其工作程序流程如图1。
在监控系统设计过程中，为保证系统作用的最大化发挥，可从以下3个层面进行强化。
首先，显示屏画面设计。在此过程中，需依据显示屏所要实现的功能进行具体分析与科学设计。通常情况下，显示屏画面需包含监控画面、参数设置与显示画面、设备调整与控制画面、警报画面等。在进行画面设计时，需根据不同画面信息情况，结合监控工作实际要求，合理布置画面，在保证信息显示全面性、准确性的基础上，突出重点信息。同时注重画面亮度、清晰度、色彩的调节，保证画面清晰性。同时，设置参数管理权限、控制画面权限，用以避免人为操作影响监控质量，形成操作性问题。
其次，PLC与显示屏之间的通讯设计。为保证数据信息传递的及时性、准确性与有效性，需科学选用通信电缆，合理配置PLC与显示屏之间的通讯接口。并通过程序编写，制定通讯过程中各项参数信息，包括PLC型号、PLC类型、数据位、奇偶校验位等。
最后，PLC与PLC之间的有效通讯设计。通常情况下铁路10kV变配所与监控室之间的距离相对较短，因此在系统设计过程中，需根据实际情况，合理选择通讯装置实现PLC与PLC之间的有效通讯，如应用三菱PLC时，可选择普通双绞线作为通讯电缆（根据实际距离，配设中继器与光纤），如图2所示。
3 结语
总而言之，铁路10 kV变配电所工作的稳定、安全与高效对铁路供电系统运行的稳定、安全与高效存在密切的关联性，是保证铁路正点运营与安全运输的关键因素。因此，在轨道科学化、信息化建设与发展的背景下，借助先进技术革新铁路配电所常规保护体系，实现铁路10 kV变配电所的微机保护与自动化监控已经成为铁路配变配电所新建与改造的必然趋势，是实现成本节约、资源科学配置与可持续竞争发展的重要手段。