高铁综合配电监控系统解决方案

本文介绍了京沪高铁虹桥站配电综合监控系统的组成结构和功能特点。该系统在统一平台上集成了继电保护、低压配电、视频监视、能耗管理、电能质量管理等功能。本系统的成功实施为高铁车站供电系统配电综合监控提供了成功范例。

1概述

传统的铁路供配电监控系统一般包括牵引及变配电站综合自动化系统、车站信号电源监控系统、低压配电监控系统、能耗监视系统、视频监视系统、电能质量监视系统等。

这些自动化信息系统一般由不同的厂家提供解决方案，集成度低，存在信息孤岛，自动化建设投入大。

在京沪高铁虹桥站建设过程中，申瑞公司提供了高铁车站供配电系统综合监控解决方案，在同一个平台上实现了上述全部功能，取得了良好的预期效果。

2系统组成结构

京沪高铁虹桥站供配电系统由4个10kV变电站，7个380V低压配电站组成。

配电综合监控系统由间隔层、变配电站层和系统层组成。其中间隔层包括10kV变电站各主变、出线间隔保护测控，380V各间隔低

压测控单元等。变配电站层包括各变、配电站总控单元、视频服务器等设备。系统层则由网络通信接入设备和后台计算机监控系统组成。系统整体规模包括50台保护测控单元、1000台低压智能配电测控单元、20台总控单元、50个摄像头。

3低压配电监控系统的技术特点

低压配电监控系统应用了申瑞继保研发的DEP-970D系列智能配电控制器，该设备具有以下技术特点：

1)分布式设计，一个智能配电控制器装置完成一个380V低压开关的电压、电流数据采集以及功率和能耗等指标计算；

2)可完成各种故障检测功能，提供失压、过压、低压、缺相、相序异常、过流、开关异常分断等保护元件；

3)智能配电终端具有故障录波、分辨率为20ms的电压电流有效值异常曲线记录、电压电流谐波分析、火灾报警等高级功能；4)智能配电终端设计灵活，性能可靠，功能完备，可替代多种其他配网终端，节省建设投资；

5)设备安装、操作非常人性化，支持各种电力系统标准规约。

4系统功能4.1继电保护4.1.1变压器保护1)复压闭锁谐波制动三段过流保护；

2)三段负序过流保护；3)中性线三段零序过流保护；4)套管零序过流保护；5)两段零序过压保护；6)过电压保护；7)低电压保护；8)低周减载；9)过负荷保护；10)四路非电量保护。4.1.2线路保护1)三段式复合电压闭锁方向过流保护；2)反时限过流（三种特性可选）；3)前加速、后加速及手合加速；

4)三相四次重合闸（不检定、检同期、检无压）；5)二段零序过流保护；6)自产零序电压告警；7)套管零序过流；8)低电压保护；9)分布式低周减载；10)高周保护；11)过负荷保护。

4.2数据采集、监视和控制

1)三相电压、三相电流、有功、无功、功率因素、电度量等数据采集；

2)运行工况监视和异常告警；

3)变配电站开关遥控、顺序操作和组合控制，支持五防闭锁。

4.3故障录波及大容量事件记录功能

保护装置可实时记录故障波形，并带有录波测试功能,故障录波采用标准的COMTRADE格式。电机保护装置内置大容量掉电保持RAM，在12路模拟输入,32路状态量输入下,装置最大录波时间可达8秒以上。另外，保护装置的SOE记录，保护报文记录，装置自检记录等报文可分别存储512条记录。

系统支持基于有效值的电气量录波功能，能以20毫秒分辨率捕捉电气量异常波动并通过后台系统显示录波曲线。这一功能是铁路信号电源监视的特殊要求，同时也非常便于事故分析和故障定位。

4.4视频联动功能

常规的变电站计算机监控系统实现了三遥或四遥功能，主要包括遥信、遥测、遥脉和遥控。目前的视频监控功能基本上侧重于环境监控，往往和变电站监控系统完全的一套系统，无论是系统建设还是功能实现、后期维护都需要额外进行投入和维护。

然而从电网运行监视的角度来看，无论是常规的实时数据采集，还是安防、图形信息都是电网运行设备的不同属性。为了实现无人、少人值守，对于终端用户来说希望在统一的技术平台架构上进行功能的融合。尤其是在发生故障时，调度员往往需要在第一时间查看现场设备的视频监视画面以进行决策。但是常规的计算机监控系统和环境视频监视系统很难实现这样的功能需求。

本系统在同一平台上实现真正覆盖5遥（遥信、遥测、遥脉、遥控、遥视）在内的综合计算机监控系统，减少系统建设投资，消除信息孤岛，把视频信息作为电网对象的一个固有属性引入到传统的变电站计算机监控系统中来，从而实现监控、视频联动，为调度运行人员提供更丰富、直观的信息以辅助调度决策。

除了常规的视频监视功能外，系统具有以下功能：

1)视频联动，保护跳闸时可推出对应的开关柜或者保护控制屏视频窗口；

2)在SCADA监视画面上可嵌入设备视频监视窗口；

3)通过SCADA系统接线图可以选中设备调用其视频显示窗口。

4.5电能质量监视功能

对各电气回路进行电能质量分析，计算各次谐波含量，统计谐波畸变率。

4.6能耗分析管理功能

1)全站用能计量，可按小时、日、月、年统计整个车站用电量，可折合成标准煤和二氧化碳排放量指标。

2)建筑单位能耗计量，可按小时、日、月、年统计每个建筑单位、楼层的分类、分项能耗。

3）分类设备能耗计量，可按小时、日、月、年统计每类设备的电能耗。

4)每一表计的实时计量显示和按历史时段的统计查询。

5)能耗统计结果可以通过曲线、表格、棒图、饼图等多种图形方式展示和查询。

6)能耗统计结果可形成统计报表，日报、月报可自动生成、自动打印。

7)变压器、开关负载率实时监视并报警，防止设备损坏。8)电网用电平衡统计和线损分析，防止漏电事件发生。

9)三相不平衡监视，可形成月报表，指导运行方式人员调整配电运行结构，以消除不平衡，降低能耗。

10)电压质量监视，异常告警，指导运行方式人员调整调压方式或者优化配网运行结构，降低能耗。

11)统计显示待机能耗，以指导指定节能措施。

12）统计显示异常能耗，以指导运行维护和制定节能措施。

5结论

上海虹桥综合交通枢纽将建成高速铁路、城际和城市轨道交通、公共汽车、出租车及航空港紧密衔接的国际一流的现代化大型综合交通枢纽。作为虹桥交通枢纽的重要节点，京沪高铁虹桥站供电保障的安全、可靠和经济性具有重要意义。

本文介绍了虹桥站配电综合监控系统的总体构成和功能特点。系统设计、实现遵循了安全性、可靠性、经济性、先进性原则。在同一平台上综合实现了多种电气自动化功能，具有投资少，效益好，集成度高的特点。

随着沪宁城际铁路的正式运营，虹桥站的配电综合监控系统已经为保障车站正常运营开始发挥作用。

本系统的成功投运为高速铁路车站供配电系统电气自动化建设提供了良好应用范例。