浅析我国铁路牵引变电站关键技术

浅析我国铁路牵引变电站关键技术

李文倩

（广州铁路集团公司衡阳供电段湖南省衡阳市421002）

摘要：众所周知，未来我国铁路供电安全中铁路牵引变电站处于核心位置，牵引变电站所具备的、信息架构技术、监控、保护以及自动化技术构成一个完整的整体，进而有效提高我国铁路机车运行的安全性以及可靠性。本文针对我国铁路牵引变电站的关键技术进行研究，针对传统电力变电站与牵引变电站的技术分析的基础上，针对数字化牵引变电站关键技术层面进行分析，为我国在电气化铁路牵引变电站中运行提供一定的参考与借鉴。

关键词：铁路；牵引变电站；数字化

随着我国经济建设步伐稳步迈进，铁路建设要求逐步提高，其中对于铁路机车运行速度、牵引功率以及行车密度等指标逐渐提升，一般为电力牵引的模式。铁路机车在运营过程中电能主要由牵引变电站分配，由此来说牵引变电站可以说是整个电气化铁路供电系统的关键环节。数字化牵引变电站概念的提出是基于当前国内外光电传感技术、网络通信技术以及微电子处理技术等层面上的技术革新，尤其是在IEC61850通信协议的标准基础上进行分层构建，数字化变电站由传统电力变电站运营的成功经验向电气化铁路牵引变电站层面应用过渡，为此需要重点分析数字化牵引变电站的关键技术。

一、我国电气化铁路牵引变电站概述

一般来说，电力机车本身不带电源，所需要的能源由电力牵引供电系统提供，牵引供电系统由地方电站的电力系统引入110kv（220kv）的电源，再由牵引变电站将外部电力降压转化为27.5kv的单向工频电压，经过馈电线传输到接触网上，接触网沿着铁路沿线的上空架设，当电力机车升弓后便能够获取到电源。

我国电气化铁路牵引变电站中大部分会配置两台牵引变压器，互相作为备用降压器，采取双电源供电模式，并配置电容补偿装置，提高供电系统的可靠性以及稳定性，同时减少牵引负荷对于电力供电系统和通信装置的干扰。

二、铁路牵引变电站的技术特点分析

铁路牵引供电系统是特殊的电力供电终端，具备一般电力供电系统特点，但是在供电方式、变压器类型以及负荷特征等层面具有显著差异。现分别进行简述。

首先就供电方式来说，变电站主接线方式的选择依据主要为变电站的性质、电源等级等因素有关，同时需要满足经济性、灵活性等要求。与常规电力变电站相互比较来说，牵引变电站主要采取单项变压器，主要配置AT变压器，V/X接线方式，相关的电器设备较多，例如断路器，三相电压与单相电压互感器设备等。变压器的类型来说，主要采取V/X接线形式的牵引变压器，例如牵引变压器低压侧与高压侧接线方式的差异能够引起差动保护的不平衡电流等特点，显然区别与传统电力变电所。最后就负荷特征不同来说，牵引变电站的供电系统的主要供电对象为电力机车，具有负荷波动明显、左右供电臂负荷不均匀、负荷率低等特点，显然铁路运行具有明显的时段化特征。

三、当前我国数字化牵引变电站的关键技术

当前国家电网公司提出了构建智能电网的发展战略，其中智能变电站是智能电网建设的核心环节，智能变电站是数字化变电站的升级，当前我国电气化铁路运营中数字化变电站应用程度逐渐提高。现针对数字化牵引变电站的关键技术进行概述。

1、电子式互感器技术

一般来说，电子式互感技术主要涉及到ECT和EVT两种，主要用在牵引变电站内信息系统的数字化采集以及光纤传输，能够有效的规避传统电力变电站的电缆老化问题导致的数据信息传输不及时弊端，极大程度上提高了整个供电系统的可靠性以及稳定性，减少了操作人员的失误操作。技术层面上还能够有效解决铁磁谐振等问题，另外绝缘设备更加简单高效，配套设备之间遵循IEC61850标准，设备之间的信息传输以及互相操作更加简便，提高自动化程度。

2、智能化一次设备

有别于传统变电站的主要特征来说是高压设备的智能化，主要表现在采用具备数字化通信接口的电器设备，以光纤为信息传输媒介，有效的简化了传统电力设备中继电器以及控制回路的结构。例如智能设备开关配置微电子设备、传感器以及执行器，除去基本的开关控制功能外，最为主要的是具有诊断以及检测功能，二次回路中的继电器以及回路被编程替代，强电模拟信号被光电数字代替，信息传输状态值、采样值等数据实现高效传输以及后期诊断。

3、网络化二次设备

一般来说，牵引变电站内的网络化二次设备主要涉及到继电保护装置、运动装置、故障记录装置、放误闭锁装置等，取消了常规变电站采取的电缆控制，I/O现场接口模式不再出现，而是采取标准化的网络通信实现高效的数据传输，例如在一次设备、二次设备以及整个系统之间进行信息交换以及信息共享等，此时低功率、数字化的新型传感器替代了传统的互感器，数字信号成为设备之间互操作的区分信息。

4、继电保护

继电保护技术来说，当前传统的牵引变电站无法提供进行继电保护所需要的电压以及电流数据，而数字化牵引变电站能够实现。数字化继电保护装置采取电子式互感器采集数据，在整个过程中没有模拟量输入等过程，整个硬件结构得到显著简化，标准的数字化平台以及标准的通信技术为整个数据传输的实时性以及完整新得到保障，大大简化了继电保护装置。

总体来说，数字化变电站的执行基础是标准化的IEC61850网络通信协议，将物理设备虚拟化为数字传输信号，在变电站一次、二次系统之间实现高效的信息传输以及信息共享，数字化牵引变电站实现管理运营的自动化。

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作者简介：李文倩（1986-04-14），女，汉族，籍贯：湖南衡南县，学历：本科