浅析高铁电力系统常见故障及处理-(修改版).doc

津秦高铁电力远动箱式变电站常见故障及处理方法张丙其 张瑜 （北京铁路局 唐山供电段,河北 唐山 064000)摘要：随着我国高速铁路的快速发展,2014年高速铁路运营里程达1.6万公里，占世界的60%以上。高速铁路电力远动箱式变电站是铁路电力供电系统的重要组成部分，直接为通信、信号行车设备提供电源,同时担负着沿线隧道照明、警务区、岗亭等其他三级负荷供电任务。为了满足铁路运输生产需要,提高供电质量，本文通过对津秦高铁电力远动箱式变电站常见故障进行分析,研究深层次原因，探索判断故障类型的方法，达到快速准确处理故障的目的，同时减少一线职工维护工作量.关键词:高速铁路；电力远动箱变；常见故障；处理方法0前言高铁电力远动箱式变电站是铁路电力供电系统的重要组成部分，直接为通信、信号行车设备提供电源。箱变约每隔3km一台，数量多，维护大，设备常见的故障有远动测控终端和通道故障、遥控遥信遥测故障、UPS故障、SF6气体泄漏故障、风机故障等，这些故障大大降低了高铁电力供电质量，同时也增加了一线职工维护工作量。1 箱变常见故障及处理方法1。1 远动测控终端和通道故障1.1。1 RTU故障RTU是远程测控终端的简称，以津秦高铁为例，电力箱变RTU使用的是北京南凯有限公司生产的NK5730L1型箱变RTU,由主通信模块RAM、遥测模块DSP AD、遥信遥控模块DSP DIO、CT/PT、DI、DO、电源等板件组成。RTU故障最多的就是RAM板,其次是DSP DIO板。查找RTU故障，首先要观察板件运行指示灯、判断RTU各板件的的运行状态，当四块DSP板都没有数据接收时可判断RAM板损坏，如果某个DSP板接收或发送不正常，其他DSP及RAM板指示灯正常，说明这个DSP板故障。为进一步确认某个板件故障，需用电脑通过RTU四个RJ45口登录RTU，查看内部数据信息及检查与RAM板件数据链接情况。板件一旦故障必须更换板件，重新装载程序数据,防止同一板件多次使用，埋下不稳定隐患。1.1。2 电力SCADA系统远动通道中断电力SCADA系统主要由调度端、通信通道、被控站三个部分组成,每个部分出问题都能导致SCADA系统远动通道中断。现以津秦高铁电力SCADA系统为例，被控站设备是箱变RTU，通信通道是通信段的传输网,调度主站是交大光芒有限公司的服务器。当出现SCADA系统远动通道中断后，首先要判断是RTU故障还是调度端服务器和传输通道故障。因为RTU由供电段（维管段）管理，传输通道由通信段管理，调度端服务器由主站维护人员管理。具体判断方法如下：将测试电脑的IP地址设置为:此箱变RTU的SCADA主用IP地址（例如10.37。13.25）,子网掩码（255。255。255.0）,网关(10。37.13。1）.将主用通道网线与电脑连接后，在电脑开始菜单中进入“运行，输入“cmd命令回车，进入DOS系统，用ping命令检测与调度主站的连接情况,如图所示。（1）检查网关时输入ping 10。37。13。1，如果系统延时“TTL=Xms”，用同样的方法ping主站IP，如果系统延时“TTL=Xms”，说明传输通道正常,问题出在调度端软件或RTU主通讯模块，应及时联系调度端维护人员处理，必要时更换RTU主通讯模块（2)检查网关时输入ping 10。37.13.1，显示无法访问目标主机，说明问题出在传输通道或调度端,应及时联系通信段传输网管,如果传输无告警，问题出在调度端，如果传输告警持续未消除，问题出在传输设备，协调通信段处理。1。2 遥控遥测遥信故障1。2.1开关不能远动分合闸在新开通的高铁线中较为常见，处理开关不能远动分合闸故障时，首先应测试开关是否能够电动分合闸。（1）如果电动能分合闸，说明问题出在远方/就地转换开关或RTU板件及其接线。检查时应先排除远方就地转换开关分别在远方和就地时的常开常闭节点是否正确通断，确认正常后，由电脑登录RTU给出分闸/合闸命令，测试RTU分合闸输出是否正常，如果故障还未消除，就需要进一步检查端子排及连接二次线.(2）如果电动不能分合闸,第一步应先检测分合闸回路保险是否熔断，确认操作电源是否正常。如果正常第二步应考虑闭锁关系,分合闸都不行时需考虑接地开关辅助触点、电缆舱室门行程开关、电动/手动闭锁行程开关的通断状态是否正常。如果正常第三步应考虑分合闸中间继电器辅助触点是否正常。如果以上都正常，就需要进一步检查端子排及连接的二次线。如果仅是分闸或合闸不行，需检查负荷开关相应辅助触点、分合闸继电器及二次线。在所有可能都排查完毕后，故障仍不能消除,应及时与设备厂家技术人员联系,检查操作机构及电机问题。以上（1）、（2）叙述中需结合用万用表测量各节点至控制电源间电压,结合辅助开关变位信号来判断,进一步缩小故障范围。1。2.2 箱变开关不定态开关不定态是指开关的非分非合状态，当RTU检测到开关的遥信信号既不是分位信号，也不是合位信号时,RTU上传开关遥信信号为不定态.开关的信号时通过RTU公用端发出+24V直流电压，当RTU分闸节点接收到+24V时，分闸信号满足(合闸也一样）。当RTU分闸、合闸节点同时接收到或都未接收到+24V直流电压时，RTU判断为开关不定态。开关不定态缺陷应从开关对应的RTU节点查起。现以开关在分闸位，RTU显示为不定态为例,先甩开分闸、合闸、分合闸公用端三根信号线:（1)用短接线将RTU节点分合闸公用端与分闸信号端短接,RTU应显示分闸；分合闸公用端与合闸信号端短接,RTU应显示合闸，如果不对应说明RTU遥信板件损坏。（2）排除遥信板件损坏后,用万用表分别测量分闸对公用端、合闸对公用端的两线间是否是通路且与开关的实际位置对应（不取反），如果不导通说明分闸回路有断线、松动情况,再根据图纸依次检查分闸信号线至开关分闸辅助开关节点回路,直到查到故障点.也可在RTU上只拆除分闸、合闸两根信号线，测量分闸信号线至开关分闸辅助开关节点回路端子对地是否有+24V直流电压，故障点在有+24V直流电压至RTU分闸信号线间。1。2。3 开关频繁分合报警开关分合报警原因有：遥信板件损坏，接线端子松动、断线，开关辅助触点损坏间歇性接触等。毫秒级的开关频繁分合报警可判断为遥信板件损坏。不定时的开关分合报警需检查开关所有分合闸回路端子排及辅助触点，确保接线紧固无端子松动现象，检查方法与开关不定态一样.1.2.4 常见单点遥信异常箱变单点遥信是指低压断路器脱扣、熔断器熔断、温度、烟感、门禁、凝露、浪涌、远方/就地等报警信号的产生或消失.处理单点遥信故障，首先应检查报警器件对应的辅助触点是否已实际发生报警信息，确认元件正常后，将RTU对应的报警线拆下,用短接线将对应的公用端与报警开入短接，RTU正常报警即可排除RTU板件问题，重点查找报警器件至RTU报警开入回路接线及端子排。1.2。5 箱变无电流越线告警电流越限告警的原理是设定一个电流定值，与电流遥测量进行比对，当遥测量超过设定值时，RTU发出电流越限告警信号。高铁电力贯通设备故障后，第一时间应查看SCADA系统区间箱变电流越限告警信息，根据距离主供电配电所最远距离的电流越限箱变判断故障点在越限的最远距离箱变备供配电所方向的下一个供电单元之间.可以说电流越限告警解决了普速铁路二分法打开关试送方式查找故障,大大缩短了故障的处理时间，高铁电力设备的最大优点之一。电流越限不告警,在确认遥测值正常的情况下，查看RTU内部越限定值设置是否正确，测试电流越限后调度是否能够接收到报警信息，如果调度主站不能接收，需由RTU与调度主站厂家人员对接，查看SCADA系统数据，进一步分析原因.津秦高铁联调联试时无电流越限告警功能，在局供电处督促下,厂家技术人员发现主站规约有改动导致无法接收RTU发来的数据,最终通过终端RTU更新软件程序与调度主站规约配套的方法解决了这一重要缺陷。1.2。6 遥测异常当遥测量异常时，首先测量相应端子上互感器二次送过来的电量是否正常，如果在RTU对应遥测输入端依然正常，需更换RTU对应的遥测板件.如果互感器送过来的电量不正常,检查互感器外观及接线无异常后，应更换互感器的二次保险，如果异常仍未消失，说明互感器内部故障,需更换互感器后，进一步拆解检测。1.3 UPS故障津秦高铁使用的是山特城堡系列1KVA容量的UPS，常见的UPS故障类型较多,可简单归纳为UPS无输入电源，UPS无输出，UPS有输入输出但故障报警。（1)UPS无输入电源：检查输入电源回路端子排及输入断路器，测量UPS输入端电压，保证输入电源正常。(2）UPS无输出：在有输入电源的情况下,有可能因为过载、主板故障、风扇报警、电池鼓包漏液等故障,在切除负载后,重启UPS,如果正常，再接上负载观察UPS状态，如果仍有故障指示灯亮起,应及时更换。(3)UPS有输入输出但故障报警：观察报警指示灯，查找产品使用手册，找出对应的故障原因，如果是UPS内部故障引起的报警应立即停用，防止故障进一步扩大.1.4 SF6气体泄漏电力远动箱变使用了SF6气体环网柜，所有带电部件全部密封在气室内,大大提高了抗外界环境抗干扰能力。津秦高铁目前出现气体泄漏点全部在压力表处，更换压力表后未出现泄漏。泄漏原因为压力表与底座连接处橡胶弹垫弹性不良,密封不严导致泄漏。1.5 风机故障箱变内在变压器室及低压室内安装风机,主要作用是在自然冷却条件下超过温度设定值而强制排风降温。变压器室风机故障后会导致变压器间温度升高，大大缩短变压器使用寿命，甚至造成变压器故障。低压室RTU工作环境温度为-40+70，UPS工作环境温度为0+40，超出环境温度将大大降低RTU、UPS的使用寿命,同时故障率也大大增高。多数原因为温控器损坏导致不间断输出风机启动信号，造成风机轴承及电源线老化严重，风机安装不到位，风扇扇叶不在同一平面上，造成轴承磨损寿命大大缩短.2 结束语通过对津秦高铁电力远动箱变常见的各种类型故障的深入分析，在实践中摸索故障的处理方法，最大程度的利用好SF6气体环网柜、远动测控终端RTU、自动调节温度的温度控制器及风扇、故障后自动上传电流越限告警等新设备新技术,减少电力维护工作量，缩短的故障处理时间，提高高铁电力的供电可靠性。参考文献:（1）铁道部劳动和卫生司 铁道部运输局高速电力线路维修岗位M北京：中国铁道出版社,2002（2）沈诗佳电力系统继电保护及二次回路M。 北京：中国电力出版社，2007（3）NK5730系列RTU产品手册张丙其（19850821），男，河北唐山人，助理工程师.张瑜(1987-1212），男，天津人，助理工程师.