电气化铁道技术论文精品(七篇)

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篇(1)

【关键词】电气化铁路；负荷特性；计量方案

随着电力技术的快速发展和科学技术的迅速提高，使我国电气化铁路得到了迅速的发展。在进行电气化铁路运行过程中，通常需要将高次谐波电流注入电力系统中，会在一定程度上影响了电力系统的电压波形。在影响了电力运行系统时，会对电网安全和经济运行产生一定的危害，并且也需要制定科学合理的电能计量方案，以此保证电气化铁路的准确性。

1 电气化铁路的影响以及负荷特点

（1）电气化铁路对电网波形的影响。在电气化铁路中注入高次谐波电流，会对电网波形产生一定的影响。电气化铁力对电网波形产生的影响，使得电网波形发生畸变的现象，而在电网电压电流的信号中，使信号也不再是周期正弦信号，没有具备一定的平稳性。在对其进行分析时，电气化铁路会对电力系统谐波产生一定的影响，通常出现污染的现象，由于多次谐波的组合。在组合的多次谐波中，主要是奇次谐波。

（2）电气化铁路符合的特点。在电力系统中，电气化铁路是其主要的不平衡负荷和谐波源负荷。在电气化铁路中，通常是采用单相电力牵引，作为电力机车。当出现不对称的电流时，会对电力系统中的对称运行条件造成一定的影响，使运行条件出现损坏的现象，导致电力系统的负序分量大幅度增加。其次电力机车主要是整流型负荷，它会产生多次的谐波，并且注入电网中。在交流侧方面，电力机车会产生全部的频次谐波，并包括基波。当产生负序分量和谐波时并注入电网，从而会对电力系统产生严重的影响。

在电气化铁路中，电气牵引网的特点主要包括：用电量大、通常分布在较广的铁道线，并覆盖在广泛的公用供电区等。电力机车有着较大的功率和速度，并且负载状况也会发生频繁的状况，电力机车不仅会产生大量的电力谐波，且具备着不断变化的特点，也会对公用电网产生波动的现象，从而对电力系统产生严重的影响。

总而言之，电气化铁路用电负荷的特点主要包括：较大的容量和负序电流、较高的谐波含量；并且三相和电压会出现严重的不平衡现象，并且电流波形畸变等。用电负荷在具备着这些特点后，通常会对公用电网运行产生严重的影响，对电网的安全性和可靠性都产生影响。电气化铁路用电负荷不仅会对电力系统的电能质量和安全运行都会产生严重的影响，也会对电气化铁路牵引站的可靠性供电产生影响。而在危害电气化铁路因素中，主要就是电力谐波。

2 电力谐波计量方案

目前在谐波电能计量方式中主要分为两种，其一是感应式电能表，其二是电子式电能表。首先是感应式电能表，在谐波电能计量方式中，由于感应式电能表在工作时，有着较小的工作频率范围。在工频范围是45Hz-65Hz之间，它的铁芯才会对基波功率和电能进行测量。当输入信号的频率在发生变化后，使电流、电压磁通也会发生变化，而且电压和电流的夹角也会发生变化，从而引起驱动、抑制和补偿等力矩发生变化，造成计量出现误差的现象。当输入信号的频率不断增高时，误差向负方向也会增大，而计量只能得到较少的电量。在感应式电能表工作频率范围小于高次谐波的频率，从而感应式电能表不能在谐波电流中使用。

在电子式电能表对谐波电流进行计量时，由于数字化技术的快速发展，在很大程度上推动了谐波电流计量技术的发展，主要包括谐波和基波有功电能计量芯片和谐波无功电能计量芯片。在谐波电流计量技术中已经实现了非正弦计量。电子式电能表频率需要较宽的范围，当计量原理出现差异性后，在计量谐波电流时也会出现差异性。在利用电子式电能表进行计量时，主要有三种方式。

首先是普通计量方法。采用普通的计量方法对谐波电流进行计算时，需要利用数字乘法器的原理进行计量。在无功计量时，需要利用基波移相90度的方法。在普通电子表计量方式中，谐波源用户通常产生的谐波功率，会与基波功率相反，然后在向电网馈送，在普通电子表计量方式中会产生有功功率，造成总有功率的减少，也降低了有功电能。

其次是基波计量方式。在基波计量方式中，总有功功率与基波有功功率相等，当将非线性负载的影响消除后，通常也没有将对电网有害的谐波进行计算。

最后就是各次谐波叠加的计量方式。各次谐波叠加计量方式中当基波的有功功率加上各次输出谐波有功功率后就等于总有功功率。不仅将供电网电压中所造成损耗的谐波排除后，也计算了对电网有害的谐波有功功率，具备着较高的科学性、合理性和准确性。

3 选择谐波电流计量方案

（1）普通全波电能表。普通全波电能表应用在较广的范围中，有着最长的运行时间。在普通全波电能表中的有功电能中，主要是进行输入的谐波电能计量，将输出的谐波电能排除，主要适合在电网关口、电厂关口和非谐波源用户等进行计量收费，他们的电磁环境负荷都较为纯净。

（2）基波电能表。基波电能表可以有效的防止非线性负载对电能计量产生的影响，并且基波电能表计量出来的结果，通常都是按照谐波源用户的谐波情况。在基波电能表计量方式中，将电能计量点上的负谐波电能进行排除，只是对用户消耗的有功电能进行计量，并没有计量有害的谐波电能，因此，应用基波电能表只能是在电气化铁路等方面，对用户进行计量和收费。

（3）谐波电能表。谐波电能表在计量数据时，会大于和等于普通全波表所计量的数据。当谐波越大时，计量数据就会出现越大的差值。谐波电能表与其他两种计量方式相比有着更好的科学性、准确性和合理性。使用谐波电能表可以将用给谐波源用户消耗的有功电能进行全面的记录，同时也可以准确的计量用户向电网传输的谐波电能。谐波电能表作为有效的科学依据，可以帮助电力公司向用户征收较多的电费，并且也可以向污染电网的用户征收惩罚性电费。采用谐波电能表可以能够有效的抑制谐波污染，使电能质量得到有效的提高，另外也可以作为净化用电环境的有效手段。但是采用谐波电能表，需要耗费大量的成本。

4 总结

在电气化铁路负荷计量方案中，要对电气化铁路用电负荷的特性进行全面的分析，从而制定有效的计量方案。在制定计量方案时，要对普通全波电能表、基波电能表和谐波电能表进行全面的分析，然后根据它们的特性，从而选择最佳的计量方案，以此保证电气化铁路的准确性。

参考文献：

[1]朱彬若.电气化铁路负荷特性分析和计量方案研究[J].第四届全国电磁计量大会文集，2007（05）.

[2]景德炎.电气化铁路负荷特性分析及供电方案相关问题的建议[J].会议论文，2008（11）.

篇(2)

关键词：客运专线；铁路；电气化；接触网技术；施工质量

Abstract: railway erection along the catenary as special power supply unit supplies power for the electric traction locomotives, its purpose is to change the piezoelectric output power through catenary contact wire for wire of electric locomotive operation. Catenary of the particularity of performance in three aspects: the outdoor equipment, no spare, electromechanical integration, these are the basic characteristics of catenary. In this paper, the technical standard of passenger dedicated railway catenary and simple discussion on the construction quality control and analysis.

Key words: passenger dedicated line; Railway; Electrification; Catenary technology; The construction quality

中图分类号：TM922.5文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、客运专线铁路接触网的组成及要求

客运专线铁路接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，也称为架空式接触网。

1、从结构形式看可分为以下几个部分。

（1） 接触悬挂：主要包括承力索，吊弦，接触线及连接它们的零件等。与电力机车受电弓直接接触的是接触线。其中以接触悬挂的种类最多。

（2） 支持装置：支持装置由腕臂，拉杆，定位装置等连接件组成，用来悬吊和支持接触悬挂，并将其负荷传递给支柱或者其它建筑物。根据接触网所在区间，车站和大型建筑物而有所不同。

（3） 支柱与基础：支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置的全部负荷，并把接触悬挂固定在规定的位置和高度上。支柱有金属支柱和钢筋混凝土支柱

2、牵引供电对接触网的要求

为了满足铁路接触网全天候不间断的向机车进行供电，保证弓网之间的良好匹配，提高接触网的性价比，接触网需要满足：①设备运行安全可靠，在恶劣气候条件下能保证向电力机车正常供电；②有足够的电气强度，保证在牵引高峰时正常地向电力机车提供电能；③有足够的机械强度，保证接触悬挂具有可靠的稳定性；④网上设备的空间位置不影响受电弓取流；⑤网上设备的质量应轻且分布均匀，保证接触网的弹性尽量一致；⑥有足够的防腐蚀性能各耐磨性能，使用寿命应尽可能长；七在保证接触悬挂稳定性的前提下，结构应尽量简化，有利于施工，维护及事故抢修；⑧在最高运行速度下，弓网离线率应在容许的范围内。

因此，这就需要要求铁路接触网不论在什么条件下，必须要保证良好的供电，使得机车能在线路上高速、安全的行驶运行。还要做到在符合上述要求的情况下，尽量做到节省投资、结构合理、维修简便等，同时还要便于新技术的应用。

3、《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》对接触网施工的要求

为了更好的指导客运专线铁路接触网工程的施工和验收，铁道部组织编制了《客运专线铁路电力牵引供电工程施工质量验收暂行标准》。为了指导施工单位达到标准的要求，同时编制了与验收标准配套的《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》，由铁道部经济规划研究院。其中《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》对施工主体提出了如下要求：

（1）施工单位应采用机械化施工，积极推广施工新技术、新工艺、新设备、新材料。在施工过程中还需制定一系列相应的保护措施，以保证路基的完整性和稳定性。

（2）施工单位应应建立完善的质量保证体系，根据指南制定相应的施工组织设计，施工技术管理制度，施工操作细则，施工技术安全措施等。

客运专线铁路电气化接触网技术标准及施工方法

（3）施工中，施工单位应按本指南和有关工程质量管理办法，严格施工质量自查，采用先进的施工工艺和检测手段，进行严格的过程控制，客运专线铁路电力牵引供电工程每道工序的完成，都应采取相应的检测手段检测施工质量，并作好记录；完工后应对施工质量进行全面的综合检测，并应将检测结果纳入竣工文件。

（4）客运专线铁路电力牵引供电工程施工应根据铁路修建的总体施工组织计划，结合施工单位具体情况，做好以下工作：①必须遵守国家、铁道部规定的安全规程，制定切实可行的安全措施，确保施工安全。②必须遵守国家、铁道部规定的质量验收标准，建立完善的质量保证体系，制定切实可行的质量保证措施，确保工程质量。③应用信息化网络技术，推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备，提高施工管理水平和施工技术水平。④在保证工程施工质量的前提下，节约能源，降低材料消耗，提高工程施工的综合经济效益。⑤积极改善工程施工条件，降低作业人员的劳动强度，遵守国家有关劳动保护法规，确保作业人员身体健康。⑥所用于主体、附属工程的材料进场前应进行相关的试验与检验，各种工程材料必须符合国家、铁道部现行规范和验标的要求后才能进场。⑦接触网工程施工从进场建点到竣工验收，都应把保护环境、文明施工贯穿到施工中的没有个环节。

二、客运专线接触网施工的特点

由于客运专线接触网的施工管理与一般工程的施工管理之间存在着一定的差异，要求也不尽相同，主要特点如下。

1、接触网是在一定地域和范围内进行施工的项目，所以每一条线路及每一区段的施工都需要按具体的施工对象、施工环境和条件来确定施工方法，因此，铁路接触网施工针对性较强，对工程施工质量要求也比较高。

2、由于接触网施工完全是沿铁路线路进行施工，这就使得接触网施工的施工点增多、战线过长、施工人员分散的问题较突出，对施工的组织和质量控制影响较大。

3、接触网施工由于整体结构复杂，技术含量较高。因此对接触网施工的质量管理工作必须深入细致，防止出现“一步错，步步错”。

4、受气候和地质条件的限制因素较多，这些客观因素不但制约了施工作业的顺利展开，而且往往会打乱全局的施工程序，影响整个。

5、系统工程中各专业工程在施工中相互干扰的机会和机率相当高，如通信与电力及信号等工程的电缆沟同一路肩侧的布置等，在施工组织与协调过程中一但出现疏漏，也将影响工程的质量。

三、客运专线接触网施工中存在的问题

随着电气化铁路的不断的发展，我们在学习和引进国外新技术、新材料、新结构的同时，广大工程技术人员也自主研发了许多接触网新金具和新设备， 随着新技术、新材料、新工艺的不断更新，传统的施工方法和手段已不能满足要求，主要表现为施工队伍的技术素质和施工技术两大方面滞后。

1、接触网施工队伍

（1）施工人员的整体技术素质不高。在从事接触网工程施工的队伍中，只有极少数的技术人员和管理人员具有较高的专业技术素养，大部分施工人员则是由没有受到专业的施工技术培训、教育的普通工人或者是民工，其专业技能和技术水平相对较差，这就容易造成对施工流程、施工工艺等不能很好的了解，致使施工过程中出现各种问题，进而对接触网工程施工质量造成严重的影响。

（2）技术装备落后

我国国内的各施工单位的技术装备较发达国家，显得稍微落后一些。主要表现在施工设备功能不强、性能不高、新度系数偏低；设备综合性能较低，体积大，较为笨重；检测手段和检测设备的精度系数不高。

2、接触网施工标准和工艺存在问题

（1）施工技术及工艺滞后

从全国范围来看，目前我国除少数施工单位外，大多数施工单位的施工 工艺和施工技术还停留在上世纪九十年代初的水平，很难适应目前客运专线铁路接触网的施工要求。

（2）施工的技术标准不协调

接触网的施工与路基、轨道的施工技术标准不协调，接触网一般是以轨面标高作为施工基准点的，而轨道施工的允许偏差较大，导至接触网工程施工质量难以满足技术要求。

（3）技术规范和操作规范不够完善

我国目前还没有一部客运专线铁路电气化的施工标准，每一条线路的施工技术要求除参照国外相应线路制定外，没有更多的通用性和标准化。

我国目前也没有一套客运专线铁路接触网的施工操作规范，除个别施工单位具有较为系统的施工工艺手册外，大部分施工单位或施工队伍在施工时的随意性较大。

四、接触网施工质量控制措施

客运专线铁路电气化铁路与我国现有的160 km/h以下电气化铁路相比，不仅车速大大提高，而且其接触网受流系统、悬挂方式、布置原则也有所不同。接触悬挂是向电力机车供电的重要设备，也是保证250 km/h以上目标值的关键。为了保证运行时受流的质量，必须具有良好的受流稳定性、理想的弹性及弹性均匀性。因此接触线对轨面的高度、跨中预留弛度及导线坡度以及弓网动态参数等对接触悬挂的受流质量好坏至关重要，而这些必须通过精确的施工安装来保证。施工安装精度需满足设计要求的评价接触网质量的重要指标。即安装精度越高，受流质量越好，接触线和受电弓的使用寿命越长，且速度越高对施工的误差要求越高。因此，对接触网的施工误差控制是保证接触网施工质量的唯一途径。尽管目前国内接触网采用了国外发达国家的程序化、数据化施工和中铁电气化局集团有限公司开发的“四个一次到位”国家级工法。

但由于接触网施工工序和所用材料繁多、安装或加工工艺、机具及环境不尽相同，每个施工工序过程仍均伴有误差，如导高、侧面限界的误差、腕臂和吊弦的测量、计算、预配加工及安装的误差等。因此，产生的原因主要来自施工人员、采用的机具、所用的材料、施工方法和施工环境五个方面。要保证施工质量就必须对以下五个方面加以严格的控制。

1、人：指直接参与施工的人员，作为主要控制对象，要充分调动其积极性、发挥其主导作用。有经验表明，要保证施工质量，还必须根据客运专线铁路接触网施工特点，进行系统化的培训；

2、材：材料在生产过程中难免的会出现公差，因此在使用时需要考虑其影响；

3、机：机械控制主要包括施工机械设备、工具和检测器具等控制。因此在施工过程中要根据不同的施工工艺要求、选用合适的、先进的机械设备、机具等，并正确使用、管理以及保养，确定其处于最佳使用状态。例如用经纬仪取代传统的线坠、接触线多功能激光测量仪取代测量杆等等，不仅能使施工测量的精度大幅度提高，同时也可以将施工误差控制在设计和标准范围以内；

4、施工工艺：需要根据工程实际，制定相应的施工方法，既有利于保证工程施工质量，也能加快施工进度，进而提高经济效益；

5、施工环境：指的是工程技术环境、环境因素对工程施工质量的影响。如吊弦、定位便宜均应根据施工当时的环境温度来进行施工控制。环境温度测不准，将直接影响施工质量。由此，在施工时应根据工程特点以及具体条件，对影响质量的环境因素，采取有针对性的措施并加以控制。

客运专线铁路电气化工程属于结构庞大、工艺技术复杂、需要多工种连续性施工生产的建筑安装工程。为了使工程施工达到连续性和均衡性，实现高效、低耗、优质的目的，就必须根据工程的特点，按照科学、合理的施工程序，择优选取先进的施工生产组织形式和施工作业方法，均衡施工进度，确保计划目标的实现。

参考文献

[1]王作祥.客运专线铁路接触网悬挂施工技术与质量控制[J].铁道工程学报.2007(S1)

[2]薛吉岗.铁路工程建设技术法规与技术标准体制探讨[J].铁道标准设计.2001(02)

篇(3)

关键词：高速铁路；接触网；防雷；措施

从目前我国的高速铁路的开通情况来看，一部分的线路雷击事故还是较为频繁的，雷害导致的跳闸也是其中的一个重要因素。随着我国铁道运营里程的快速发展，重载以及高速铁路的迅猛发展，从而减少因接触网发生雷击故障而造成的事故发生，它具有重要的理论意义与工程应用价值。我们可以利用电气化的几何模型来分析回流线对于接触网雷击的屏蔽效果，并通过仿真软件分析雷击回流线的时候接触网上所感应的电压。并深入研究高速铁路 AT 供电的方式以及接触网避雷线的保护情况，从而推导出高架桥单线与复线铁路的避雷线设计高度。

一、国内外高速铁路接触网防雷的现状

随着我国高速铁路的快速发展，应考虑牵引高铁线路的结构等级与所经过的地区的雷电灾害频率，所经过的土壤所含电阻率与地形地貌等自然条件的情况，共同来设计牵引系统所进行的防雷设计。欧洲率先就拥有高速铁路的国家之一，它对雷击的接触网造成了牵引性的供电系统灾害有着丰富的实践经验，设计的标准是一年时间之内 100千米牵引网将会遭受雷击的次数来做为评定的标准，只是采用牵引变电的配带综合性自动重合闸与避雷器来限制雷电电压过高，避雷器不能够减少因雷电的侵入而减少损害接触网的次数，只能够对接触网的过电压起到有效的保护作用。无论是对于欧洲的气候条件还是经济等方面的因素考虑高铁的接触网进行有效的避雷也是十分重要的。

二、国内接触网防雷接地设计的概况

我国铁道接触网的防雷设计主要是依据《高速铁路设计规范》、《铁路电力牵引供电设计规范》与《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》来进行规定的。根据雷电日的数量来分为4个等级管理区域：年平均雷电日在20d及以下地区为少雷区，年平均雷电日在20d以上、40d及以下地区为多雷区，年平均雷电日在40d以上、60d及以下地区为高雷区，年平均雷电日在60d以上地区为强雷区。《高速铁路设计规范》中规定重污染或是重雷区以及高路基、隧道口等重要的地段接触网应该增设氧化锌避雷器。接触网中的防雷设备主要是指接触网上所安装的避雷器，为了减少对综合接地系统上其它电气设备的影响。

三、高速铁路接触网防雷的措施

（一）接触网安装形式

现有高速铁路一般是采用AT供电方式，AF线与PW线安装位置，此时的PW线安装位置在AF线下方。采用电气应为：几何模型与先导发展模型的应计算该安装形式下的接触网线路来直接减少落雷的闪络概率，将它调试为自然雷中的90%为负极性。雷击闪络的次数和线路的暴露宽度 D（ I）以及地闪密度是息息相关的。再乘以地闪密度即可以求出线路的年雷击闪络次数。PW线位置提高后还可对AF线与T线产生屏蔽，AF 线与T线直接落雷的次数将会大大的降低，但PW线落雷的雷电流幅值较高的时侯还是会造成AF线与 T线绝缘子的反击闪络，另外AF线与T线绝缘子仍存在雷电感应闪络的可能。

（二）合成绝缘子的采用

雷电所造成的接触网重合闸失败，将会导致供电的停止，其最根本的原因就是绝缘子受到了工频续流电弧烧蚀后的炸裂、破损，线路绝缘不能自行进行恢复，重合闸就会失败。如上所述，为了防止绝缘子的烧蚀损坏，一定要防止线路闪络与工频电弧建立。目前，我国输配电线路中所采用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子与合成硅橡胶绝缘子，线路所具备的重合闸条件，而非瓷绝缘子烧蚀后的伞群已是完全脱落的。合成绝缘子在工频电化烧蚀之后，硅橡胶材料的成分将会发生变化，材料中遇热的易分解成分完全挥发，合成的绝缘子对提高线路 重合闸成功概率有一定的优势，并不能够完全解决线路的防雷问题，建议作为其它主要防护手段的辅助手段规避。

（三）接触网防雷接地

《建筑物防雷设计规范》中规定：对于国家级的会堂、大型展览与博览建筑物、国家级档案馆的重要给水水泵是特别重要的建筑物，应该划为第二类的防雷建筑物。对第二类的防雷建筑物的外部防雷装置应接地设置，相应同时设定方闪电感应、内部防雷、电气与电子系统等接地共用装置建设，雷击时都会成为雷电流的引下线路。当采用综合性的接地系统时，综合性接地系统的接地电阻不能够大于1欧姆，在综合性接地施工的过程中要及时施工完成，还应实测接地的电阻，如果达不到建网的要求，应该采取可靠有效的降阻措施。

四、结论

鉴于高铁的雷电防护问题它从原理上是无论采用何种措施，都只能够减少雷电所引起的故障概率或是跳闸概率，AF线悬挂的采用合成绝缘子，应认真做好接触网的防雷接地措施。我国目前的规范都只有相关的措施要求，但是没有接触网系统的耐雷水平与跳闸率或是故障率等具体的规避标准，防雷设计的深度不容易把握。总而言之，建议完善我国高铁的接触网系统的耐雷水平、跳闸率或是故障率等具体指标，应积极设定科学合理的规避方针，铁路综合性接地系统便是极好的雷电引下接地装置，应该充分利用。

参考文献

[1] 冯金柱.世界电气化铁路概况[J].世界铁路，2003，（3） ：14-15.

[2] 于增.接触网防雷技术研究[J].铁道工程学报，2001，1：89-94.

[3] 梁曦东，陈昌渔，周远翔.高电压工程[M].清华大学出版社，2005.

[4] 刘靖.牵引网雷击跳闸研究[D]：[硕士学位论文].北京：北京交通大学， 2009.

[5] 范海江，罗健.铁路客运专线接触网防雷研究[J].铁道工学，2008，8（119）：1006-2106.

篇(4)

关键词:福厦铁路;GSM-R系统;光纤直放站;弱场补强;无线覆盖

中图分类号:U285文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)18-0124-03

铁路无线列车调度通信系统是铁路行车指挥系统的重要组成部分,在保障行车安全、提高运输效率方面发挥着重要作用,其通信质量的好坏直接关系到铁路的行车安全。无线列调通信中,由于地形影响,导致机车与车站问的无线信号衰减太大,使机车与车站间无法有效通信,这种区域称为盲区,或弱场区。在无线列调系统工程设计中,应根据实际情况科学合理地选用弱场区覆盖方案,保证良好的场强覆盖,以满足列车调度的高可靠性要求。

一、福厦铁路介绍

福厦铁路作为《中长期铁路网规划》的重点建设项目,是我国铁路“十五”规划“八纵八横”路网主骨架之一,也是我省第一条高速铁路。福厦铁路北起福州,经福清、莆田、泉州、晋江,到达厦门,全长273km。

福厦铁路是福建省第一条城际间快速客货运通道,具有速度快、高密度、大能力、安全、舒适、节省运费等优势,将有效改善沿线地区交通和投资环境,更加充分发挥区域优势、港口优势和开放优势,加快海峡西岸经济区建设。

二、铁路GSM-R系统

铁路GSM-R(GSM for Railway)系统是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统,针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点,为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。从集群通信的角度来看,GSM-R是一种数字式的集群系统,能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0～500km/h的无线通信要求,安全性好。GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台,正在试验中的ETCS欧洲列车控制系统 (也称FZB)和另一种用于160km以下的低成本的列车控制系统 (FFB),都是将GSM-R作为传输平台。

GSM-R中文全称为铁路移动通信系统标准,是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统,是中国首次从欧洲引进的移动通信铁路专用系统,它除了能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等语音通信功能外,还能够满足列车运行速度每小时500km的无线通信要求。

GSM网络优化解决的主要问题有:信道拥塞率高、呼叫成功率低;越区切换失败率高,掉话严重;通话质量低、有串音;移动台占用话音信道后呼叫释放、出现振铃后无通话、移动台接通后单边通话;设备完好率较低;中继电路的配置与实际话务不相符、电路群的每线话务量差别较大等。

三、场强覆盖方式

一般地说,GSM-R网络的场强覆盖是在沿铁路轨道方向安装定向天线,形成沿路轨大椭圆形小区,但在话务量较大而速度要求较低的编组站内采用扇形小区覆盖,而在人口密度不高的低速路段和轨道交织处一般是无CTCS (ChineseTrain Control System)系统的农村地区采用全向小区覆盖。铁路带状的特点.决定了铁路场强覆盖采用线状覆盖方式。

场强覆盖往往和具体的地理位置分布相关,根据具体的地理环境和基站的实际情况可以进行许多方面调整。改善下行链路的信号覆盖,可以采用提高基站的发射功率、增加天线的挂高、调整天线的水平角或垂直角和安装直放站等措施。一般来说,上述各种方法需综合使用,才能达到满意的覆盖。当某些基站或小区信号强度提高时,还应综合考虑其他问题,尤其是相邻小区的同邻频干扰问题。若上行链路的接收信号不是很好,可以考虑在基站的天线塔上安放塔顶放大器或降低馈线和跳线的损耗,以增强天线的接收信号强度。

四、弱场补强方案

根据GSM-R应用环境的特点,一般地,对于山体阻挡及路堑等弱场强区,可采用增加光纤直放站的解决方案:对于隧道弱场强区,可采用增加光纤直放站、漏缆+天线的解决方案;对于特大桥隧,可采用光纤直放站及漏缆+天线的组合解决方案:对开阔地域,既可采用基站,也可采用无线直放站或光纤直放站的解决方案。目前,对弱场处理的方案较多,既可采用单独方案解决,也可采用组合方案解决。目前解决区间弱场区主要有以下方式:(1)布放中继器及架设漏泄电缆;(2)布放无线中继台设备;(3)布放光直放站设备;(4)感应通信方式“400M+400k”。

(一)布放中继器及架设漏泄电缆方式

场强覆盖系统采用异频双工、半双工方式解决铁路隧道内弱场覆盖的技术是目前最常用的解决方案之一。系统由洞口中继器、洞内中继器、漏泄电缆及其相应配件组成。当隧道长度超过漏泄电缆的最大限制长度时,必须在隧道内设置洞内中继器,以放大漏缆传输信号。因此,组网时根据隧道长度和所用漏泄电缆性能的不同,有中小型隧道和长大隧道两种方案:前者,在隧道口设置洞口中继器,隧道内壁挂漏泄电缆;后者,在隧道口设置洞口中继器,隧道内设置一个或多个洞内中继器,隧道内壁挂漏泄电缆。洞口中继器通过天线接收到来自车站台的信号后,传送到漏泄电缆,完成隧道内的场强覆盖。隧道内的移动台发射的信号波由漏缆和中继器通过天线发送给车站台。本方案场强覆盖效果好,易于控制,技术成熟。但漏泄电缆造价较高,维修困难,只能应用于收发异频的系统。

系统由I型中继器(洞口中继器)、Ⅱ型中继器(洞内中继器)、漏泄电缆及其配件组成。系统采用漏泄电缆外泄信号的方式实现弱场区的覆盖。I型中继器一般设置在离车站较近的地方,以保证车站电台的射频信号电平能够启动I型中继器进入工作状态;射频信号经I型中继器放大之后由漏泄电缆外泄,达到覆盖弱场区的目的;当弱场区长度超过漏泄电缆的最大长度时,必须设置Ⅱ型中继器,以放大漏泄电缆的传输信号。I型中继器通过天线与车站电台传递无线射频信号。当I型中继器接收到来自车站电台的下行信号时,将信号传送到漏泄电缆,经过信号外泄完成弱场区的场强覆盖;弱场区的移动电台发射的电波由漏泄电缆和中继器通过天线发送给车站电台。

由于弱场区地形的不同,中继器、漏缆可以有多种组合方式。(1)I型中继器(1台)+漏缆;(2)I型中继器(1台)+Ⅱ型中继器+漏缆;(3)I型中继器(多台)+Ⅱ型中继器+漏缆。

当弱场区地形比较多变时,比如经过一段山丘或隧道之后,有1km左右的开阔可视地段,接着又是隧道或者山丘,Ⅱ型中继器通过天线发出的射频信号覆盖开阔地段,同时,此射频信号开启下一个I型中继器。这种组合节省漏缆,降低了投资成本。工程中同一个半区间中继器的数量不易过多,最多不超过8个。

漏泄电缆过长,末端就会出现弱场;漏泄电缆过短,则会增加投资成本。所以,工程设计中应该权衡上下行信号的链路平衡,合理取定漏泄电缆的长度。

漏缆长度理论值计算公式为:

d=(Pt-L1-L2-Δ-ΔL-Vmin-M-S1)/S2(单位:km)

其中:

Pt――发射功率;

Ll――中继器馈线损耗;

L2――机车天线馈线损耗;

Δ――各种接头损耗,A=3dB;

ΔL――避雷器插入损耗,AL=0.3dB;

Vmin――机车最小可用电平(或中继器输入电平);

M――设计储备量,M=6.5dB;

S1――漏缆耦合损耗;

S2――漏缆传输损耗(单位:dB/km)。

(二)布放无线中继台设备方式

系统由一个或多个区间互控中继台配合适当的天线,通过4芯(或2芯)电缆通道与相应车站台构成链状网。区间互控中继台供电可通过4芯电缆中的2芯(或同一2芯电缆通道)由相应的车站台远供,也可由本地供电。每个车站台单方向最多可控制15个互控中继台,最长距离不超过20km。

互控中继台无线信道采用异频单/双工方式。当车站台发起呼叫机车台的下行呼叫时,通过4芯(或2芯)电缆通道将信号传输到其连接的所有区间互控中继台(从距车站台最近的互控中继台起编号为1～n)上,并一起发射呼叫信息;位于互控中继台覆盖范围内的机车台在所接收到的无线信号中选择最强的信号作为接收呼叫,并为应答车站台发起上行呼叫,设其中第1TI(1

(三)布放光直放站设备方式

系统由光直放站近端机(光近端机)、光直放站远端机(光远端机)、光纤和网管设备等组成。光近端机应设置在车站内距离车站电台较近的位置,通过射频耦合器与车站电台进行射频信号传递;通过光纤和光远端机连接;通过RS232、RS422或音频四线接口与网管设备连接。下行方向,车站电台发射的信号经耦合器进入光近端机进行电光转换,通过光纤传送至光远端机,光远端机把接收到的光信号转换为射频信号后通过天线发往移动台;上行方向,光远端机把移动台发射的无线射频信号转换为光信号,通过光纤传送至光近端机,光近端机对信号进行光电转换后,通过耦合器将射频信号馈入车站电台。直放站网管是为监测光纤直放站设备而开发的网管系统,能够提供光近端机、光远端机和模块等的故障报警,以及对直放站的相关参数进行设置。网管终端一般设置在无线检修所或者无线检修工区。

光直放站设备组网比较简单,其方式为:(1)一拖一方式,即一个光近端机连接一个光远端机;(2)一拖多方式,即一个光近端机连接多个光远端机。此时光近端机与光远端机之间可以星型连接,也可以共线连接。

(四)布放感应通信方式“400M+400k”

系统由“400M+400k”感应电台及过相装置构成。组网时设置车站台、机车台和手持台,并在接触网分相处设置过相装置。“400M+400k”感应电台是400MHz频段和400kHz频段合为一体的电台,两频段同时发射、同时接收,按二路话音输出方式工作。如果其中一路话音输出不能满足话音质量指标要求,将自动关闭。400kHz号的传输方式是利用波导感应原理,将400kHz信号感应到电力接触网导线上,利用接触网做波导线传输信号,它在区间内通信覆盖率达100%。在平原地区以及车站的多股道无电区,以400MH频段为主,利用两频段传输之间的互补,形成“400M+400k”的合体电台。

其优点是工程造价比漏缆方式低,适用于多路堑、多隧道的山区电气化铁路,但必须依靠电气化铁路的接触网设备才能进行传输,有一定的局限性。天线不易小型化,产品选择余地小。该方式一直没有大范围使用。

随着无线通信技术的不断发展,将会有更先进的技术用于解决无线列调的弱场区场强覆盖。但是,任何相关技术应用于实际工程时都有优劣之分,不管选择哪种方案解决弱场区问题,都应综合考虑线路地形、技术、经济等具体因素并进行比较,以选用适合工程的最佳解决方案。

参考文献

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论文摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及应用。

1.光纤通信技术

光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。

光纤通信在技术功能构成上主要分为：(1)信号的发射；(2)信号的合波；(3)信号的传输和放大；(4)信号的分离；(5)信号的接收。

2. 光纤通信技术的特点

(1) 频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2) 损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。

(3) 抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。

(4)无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。

3. 光纤通信技术在有线电视网络中的应用

20世纪90年代以来，我国光通信产业发展极其迅速，特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展，促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加，全网的管理和维护，设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用 SDH ＋光纤或ATM＋光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统，链路传输系统或者组成各种形式的复合网络，可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播，采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字，通道设置成广播方式，同样的电视节目在各地都可以下载，也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。 转贴于

有线电视网络在全国各地已基本形成，在有线电视网络现有的基础上，比较容易地实现宽带多媒体传输网络，因此在目前的情况下，不应完全废除现有的有线电视网，而用少量的投资来完善和改造它，满足人们的目前需要。很多地区的 CATV已经是光纤传输，到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV 大多是单向传输，上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网 PSTN 中语音通道或数据通道形成上行信号的传送，也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户，这样各用户间即可以打电话，也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送，组成了双向应用的Internet网。

现在光通信网络的容量虽然已经很大， 但还有许多应用能力在闲置， 今后随着社会经济的不断发展， 作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力， 推动通信网络的继续发展。因此， 光纤通信技术在应用需求的推动下， 一定不断会有新的发展。

参考文献

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[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2014）29-0163-02

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》指出，建立健全政府主导、行业指导、企业参与的办学机制，推进校企合作制度化。当前对“校企合作”的研究已成为职业教育界的热点。本文对2009～2013年“中国期刊网期刊全文数据库”中关于高职院校开展校企合作的相关问题作了归纳整理，试图梳理出当前高职院校实施校企合作的主要实践模式。

一、校企合作的内涵界定

关于对校企合作的解释，职教界没有形成普遍一致的论述，学者们主要有以下四种观点：

“产学合作”说。广州城市职业学院李高峰指出，校企合作的基本内涵是产学合作，即行业（企业）和学校的全方位结合，在培养技能型人才的过程中，充分利用学校与行业（企业）不同的资源与环境，把课内教学与生产现场相结合的产学合作形式。

“人才培养模式”说。广州华立科技职业学院王宁、罗定职业技术学院张亚丽等人认为校企合作是一种以市场和社会需求为导向的运行机制，是利用学校和企业两种不同的教育环境和教育资源，采用课堂教学与学生参加实际工作有机结合的方式来培养适合不同用人单位需要的应用型人才的教学模式。广州番禺职业技术学院李玲玲认为，高职教育校企合作既是一种办学模式，也是一种人才培养模式。

“工学结合”说。浙江经贸职业技术学院李曙明认为，工学结合是高职人才培养的重要切入点，是校企合作过程中将工作和学习有机结合的主要教育模式。长春职业技术学院孙延娟等指出，“工学结合”是一种利用学校和企业不同的教育资源和教育环境，将学校的课堂教学与企业生产现场教育紧密结合的人才培养途径。虽然校企合作和工学结合的概念有所区别，但正如上海第二工业大学高等教育研究所所长陈解放指出：“如果说校企合作是体制、是基础，那么工学结合则是人才培养模式改革的切入点。”

“合作办学机制”说。九江职业大学李辉秋等学者认为，校企合作是指在办学模式层面学校与企业的携手共建，重点在于办学体制的创新，以最大限度地拓展学生的动手能力、创新能力、创业能力和专业延伸能力为目标，实现受教育者德智体和职业能力诸方面全面、和谐发展。九江职业技术学院张海峰教授也认为，高职院校的组织制度变革与校企合作的机制确立过程是一个不可分割的有机整体，他们互为因果、相辅相成。

通过上述分析，尽管职教界对校企合作的内涵有不同理解和解释，但关于“校企合作”的研究已经跨越了传统的学理性和概念性辨析范畴，许多学者越来越多地从宏观视野和多种角度探讨问题，这既说明了高等职业教育的复杂性，又反映了随着办学实践的不断探索，人们对校企合作内涵的认识和探讨更加丰富化。

二、校企合作的方式和途径

根据对2009～2013年“中国期刊网期刊全文数据库”中相关论文的整理和分析，国内高职院校开展校企合作的方式和途径大致可以划分成六种类型：

学校服务企业型。即高职院校的教师带薪到企业挂职锻炼，通过技术和培训服务为企业发展提供智力支持，满足中小企业发展的现实需求。

企业支持学校型。即企业为高职院校提供顶岗实习、分段实训的场所，让在校生在企业真实环境中训练职业技能，培养学生的职业素养。

校企利益互惠型。即校企双方寻找互相接受的“双赢”点，交叉获取包括经济收益、技术转化、人员互聘、成果共享等在内的诸多益处。

校企教学合作型。即学校与企业共同实施课程体系设计、项目教材开发、实训项目实施等主要实践教学环节，强化技能型人才培养的实效性。

校企人才互聘型。即高职院校为了打造专兼职教学团队，从企业积极引进兼职教师，同时中小企业为了提升市场份额和盈利水平，主动吸纳高职院校专业教师深入到企业挂职锻炼，完成约定的合作任务和项目。

企业直接办学型。即国有大型企业或著名民营企业直接投资兴办高职院校，如鲁商集团创办的山东商业职业技术学院，吉利集团投资创办的“浙江汽车职业技术学院”，东软集团投资创办的“大连东软信息职业学院”，就是典型案例。

三、校企合作的主要实践模式

当前校企合作过程中，由于受国家示范性高职院校的辐射影响，各地高职院校主动开拓，探索和实践出了不同类型的校企合作模式。本文经过认真梳理，根据校企合作过程中承担实质性推动作用的主体类型不同，总结和提炼出三种主要实践模式：

政府主导型。江苏省常州高职园区内的5所高职院校，由于地方政府提供了超过25亿元的基础设施建设，为这些高职院校校企合作提供了坚实的物质基础。此外，常州市政府还出台了《关于加强职业教育校企合作办学的指导意见》，并按生均500～800元的标准设立校企合作专项补贴，极大保障了园区内高职院校校企合作机制的稳定性。如常州信息职业技术学院目前已形成了日资、韩资、民资、软件、台资五大校企联盟，该校与联盟单位成立人才培养培训基地，实现了校企双赢。浙江省宁波市是我国第一个制定实施职业教育校企合作地方性法规的城市，早在2009年就出台了《宁波市职业教育校企合作促进条例》，为促进校企合作的健康发展提供了法律保障。如宁波职业技术学院在办学过程中，由于市教育局、市开发区管委会先后对学校投入了2亿元，市政府又按本科生生均7250元标准给学院拨款，这为校企合作活动的开展提供了有利条件，目前该学院已形成了“三位合一、三方联动”的宁波北仑模式。

行业指导型。我国现有大批的石油类、交通类、信息类、卫生类等行业型高职院校，这些院校一般由行业主管部门直接管辖，同时在业务上接受教育行政部门的指导，这种独特的隶属管理关系使行业类高职院校的校企合作实践模式具有很强的针对性和特色性。如长沙民政职业学院依托国家民政局的行业指导优势，充分发挥民政部长沙民政干部培训基地的资源辐射作用，每年为行业企业培训干部职工6000余人，赢得了行业企业对校企合作工作的大力支持。再如，南京铁道职业技术学院凭借上海铁道局的行业指导，获得了行业企业提供设备、技术支持总额达1100多万元的双线电气化铁道练功场，同时还积极筹建国内第一个连接津浦铁路正线的高速铁路全真综合实训基地。

企业参与型。这种校企合作实践模式又可以分成两类；一类是企业主导参与型，一类是企业自主参与型。从企业主导参与型视角看，四川机电职业技术学院是由国有特大型企业攀钢集团有限公司独资举办的学校，该校依托攀钢的政策扶持、经费投入、实习场地建设和师资队伍培养等方面的支持，实践教学过程完全做到了校企合作的深度融合；又如，山东商业职业技术学院作为山东省商业集团有限公司独资创办的学校，积极利用集团自身所属企业的各类资源，深度开展校企合作，取得了良好的效果。从企业自主参与型角度看，苏州工业园区职业技术学院利用自身所处的工业园区的优势，积极吸引世界500强企业参与人才培养过程，探索出了SAMSUNG培训换设备模式、PHILIPS共建实训室模式、依维特引企入校模式等校企合作新模式；再如，金华职业技术学院积极实施“五位一体”的校企合作育人模式，吸引企业组建了“众泰汽车学院”“皇冠学院”“高新IT学院”“现代农业技术培训学院”“浙中建筑装饰技术联盟”等多个校企利益共同体，以“责任共担、互惠双赢”为共建原则，确立了校企合作的长效机制。

以上不同区域、不同类型高职院校探索出的校企合作实践模式具有高度灵活的合作弹性和特色鲜明的合作机制，基本反映出当前校企合作的发展趋势。

四、高职院校深化校企合作实践形式的启示

根据对2009～2013年“中国期刊网期刊全文数据库”中有关研究校企合作问题的论文整理和分析，可以看出目前我国高职院校的校企合作教育虽然已经取得了一定的成绩，提出并实践了“校企一体化”“校企合作”“校企深度融合”等一系列具体有效的方略，但还存在着诸多不足，如合作的内容和形式比较单一、合作的深度和层次普遍不高、合作的稳定性和长期性不够等。因此，完善高职院校的校企合作机制仍需要解决以下深层次的问题。

首先，需要建立多层次的校企合作规章制度。国家应根据职教发展的形势，早日出台校企合作办学法规及实施细则，省级政府也要实施相关的地方法律法规，加大对企业的实质性激励机制，鼓励企业主动接收学生实习和教师实践。同时高职院校应建立系统、完整的校企合作考核管理制度和相应的教职工收入分配激励办法。

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关键词:变电站自动化可编程控制器

1引言

地铁的供电系统为地铁运营提供电能。无论地铁列车还是地铁中的辅助设施都依赖电能。地铁供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。

地铁全面采用变电站自动化设计，由于变电站数量多、设备多，在加上其完善的综合功能，信息交换量大，而且要求信息传输速度快和准确无误。在变电站综合自动化系统中，监控系统至关重要，是确保整个系统可靠运行的关键。

变电站自动化系统，经过几代的发展，已经进入了分散式控制系统时代。遥测、遥信、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过通讯系统送至后台计算机系统。变电站自动化的综合功能均由后台计算机系统承担。

将变电站中的微机保护、微机监控等装置通过计算机网络和现代通信技术集成为一体化的自动化系统。它取消了传统的控制屏台、表计等常规设备，因而节省了控制电缆，缩小了控制室面积。

2地铁变电站自动化系统组成

在本地铁变电站自动化系统设计中，采用分层分布式功能分割方案。系统纵向分三层，即变电站管理层、网络通讯层和间隔设备层。分层式设计有利于系统功能的划分，结构清晰明了。系统采用集中管理、分散布置的模式，各下位监控单元安装于各开关柜内，上位监控单元通过所内通信网络对其进行监视控制。变电站自动化系统需要对35kV交流微机保护测控装置、直流1500kV牵引系统微机保护测控装置、380/220V监测装置、变压器及整流器的温控装置、直流/交流电源屏等设备进行监控和数据采集。

由于可编程序控制器技术经过几十年的发展，已经相当成熟。其品种齐全，功能繁多，己被广泛应用于工业控制的各个领域。用PLC来实现地铁变电站自动化的RTU功能，能够很好地满足“三遥”的要求。本系统采用了ModiconQuantum系列PLC，来实现变电站自动化的RTU功能。Quantum具有模块化，可扩展的体系结构，用于工业和制造过程实时控制。对应于变电站的电压等级和点数的多少，可以选用大、中、小型不同容盈的PLC产品。

随着当地保护装置功能的日益强大，可以通过与保护装置的通讯来实现遥控和遥信功能。一些特殊要求的情况下，采用DI,DO,AI模块来实现遥控和遥信。使用PLC的DI模块来实现遥信、用PLC的DO模块来实现遥控、用PLC的AI模块来实现遥测、用PLC的通信功来完成与微机保护单元的通讯。利用PLC的各种模块可以很方便的实现“三遥”基本功能。

3地铁变电站自动化系统设计

3.1系统结构

变电站管理单元内的主监控部分采用可编程控制器PLC。CPU模块采用80586处理器，主频66MHz，内存2M，并配有存放数据、可调参数和软件的RAM和FLASHMEMORY。能对CPU及I/O进行自诊断。

电源模块，采用冗余配置。电源采用冗余配置，系统输人两路直流电源，保证系统在1路电源失电时，系统仍可无扰动安全运行，提高系统的可靠性。通讯模块采用Modbus+通讯模块。系统结构如图1所示:

间隔层的微机保护装置经过RS一485总线分成几个组，连接到网桥的Modbus通讯口上，通过网桥收集数据并将这些数据通过MB+网络送到主监控单元PLC。

系统的主监控单元可通过可编程网桥编制不同的规约，满足与不同智能设备之间的接口需要。MODBUS网桥NW-BM85C002MB+网桥/多路转换器，每台网桥具有4个通讯口与间隔层的智能设备通讯，网桥将MODBUS协议的数据进行协议转化，通过MB十网络与PLC建立网络通讯，同时在中央信号屏中还配有可编程网桥NW一BM85C485，通过MB+网络与PLC连接，每个可编程网桥具有四个通讯协议可编程的RS一485口，在本方案中对其中的两个口进行编程，使之通过IEC一60870-7-101与中央控制中心通讯。

系统网络通讯层向上通过可编程网桥的RS一422接口采用IEC60870-5-101国际标准规约实现与控制中心通讯;向下网络通讯层通过网桥RS-422接口MODBUS标准规约实现与主变电站内的各开关柜或保护屏内的微机综合保护测控单元等智能装置通讯，满足变电所综合自动化系统控制、测量、保护的技术要求。通过网桥与智能设备及控制中心通讯，由网桥实现协议转换，降低PLC的CPU模块负荷率，提高系统的可靠性。

配置液晶显示器，用于变电所内监控、软件维护，设备调试，站控层操作等人机接口。带有液晶显示器实现站内数据的显示和控制。液晶显示以汉字实时显示所内所有事故、预告信号、所内各微机综合保护测控单元的运行状态。事件变位的内容、时间等。当多个事故信号同时发生时，液晶显示报警装置按新旧次序，在所内时间分辨率的范围内依次显示各种信息，并能存储。操作员通过按钮对显示进行选择，必要时操作员可通过该组操作按钮对开关进行所内集中控制。

“就地一远方”控制切换装置。为便于系统运行的需要，在中央信号屏内装有“就地一远方”切换开关，实现就地控制和远方控制之间的方式切换和闭锁。在变电站控制上，方便分层控制和管理。

系统的电源采用冗余配置，系统输人两路直流电源，保证系统在一路电源失电时，系统仍可无扰动安全运行，提高系统的可靠性。

3.2开放式、宜扩展性设计

可以与满足相应标准规约(profibus,spabus,modbus等)的其它公司相关的(IED)互联进行信息交换。充分考虑到变电站扩建、改造等因素，间隔层设备基于模块式标准化设计，可根据要求随意配置，变电站层设备设置灵活。

网络通讯层设计考虑到工业以太网、CAN、422、modbus+等现场总线的接口设计，能充分满足大流量实时数据传送的实时性和可靠性。

3.3软件设计

PLC软件方面，由于PLC以循环扫描和中断两种方式来执行程序。为了完成所有RTU功能，PLC采用循环扫描方式，与各个间隔层保护单元进行通讯。通过Modbus总线，读取各个保护单元的遥测、遥信信息，同时通过总线通讯对各个智能保护装置进行设点操作，实现对开关的遥控功能。本系统采用了Quantum系列PLC配套的con-cept编程软件中的FBD方式，进行了PLC的组态，实现了变电站自动化的三遥功能。

如图2所示的遥控功能的组态。通过使用合适的功能块的组合，可以实现你所要的功能。其中的功能块有concept软件的FFBlibarary提供的标准功能块，也可以自己定义，自己独特的功能块。

遥信的实现，有两种方式。一种是通讯方式，当变电站设备发生变位时，通过PLC与智能保护装置的通讯，读取变位的信息到PLC中，并将其上送给控制中心。另一种为D工模块方式，通过连接设备的位置继电器，PLC的DI模块能够感知设备的变位信息。

遥测的实现也包含两种方式。一种是通讯方式，PLC通过与智能保护装置的通讯，实时获取保护装置采集的遥测量信息，相当于由保护装置完成现场级的采集功能。另一种为AI模块方式，由PLC自己来完成现场的遥测量采集，并将采集到的数据存放在RAM中。网桥将RAM中的遥测量信息，作为二级数据，实时的与控制中心进行通讯。

网桥中的报文接收分析程序分析控制中心传来的报文，如果分析认为其是遥控报文，对其进行报文解析，将获取的遥控对象信息写入PLC，由PLC程序与智能保护装置通讯，来完成遥控功能。

3.4系统功能及特点

变电站自动化实施对变电站各种设备进行实时控制和数据采集，实现对各种设备的微机控制、监视、逻辑闭锁、微机测量以及实现所间开关联跳功能。

变电站自动化系统的特点:

(1)完善的自检功能，除通过通信对各单元进行监控外，各单元中保护和监控模块都具有极强的自检功能，同时二者相互监视，一旦发生异常，及时报警，提高系统运行可靠性。

(2)开关、刀闸状态信息采用常开及常闭双位置接点，通过软件判断其合法性。

(3)监控系统采用PLC代替传统的RTU，各智能模块采集的数据通过现场总线上传到通讯控制器。

(4)取消了常规光字牌，采用计算机模拟光字牌，并按不同电压等级的分层模式来显示。

(5)简化防误闭锁设计，重要设备之间用硬接线实现闭锁功能，综合自动化软件具备软件逻辑判别功能，但考虑到已有运行和检修经验，一般不在后台软件中进行闭锁。

(6)对暂态变位信号，经软件处理，采用自保持方式，未经人工确认信号不会消失。

4结束语

在实际运行中，网桥与控制中心的双通道设计，给运营和检修带来了很大的便利。因为是软件自动切换，克服了进口系统手动切换通道的缺点，通道的状态由软件来判断，大大提高了发现问题的及时性。双通道同时出现故障的概率并不是很高，实际运营中有在备用通道长时间运行的情况，这样就给检修人员预留了充足的时间来检查问题。

PLC硬件由于应用工业级可靠性设计，因此实际运行中非常可靠，绝少出现死机的情况，可靠性远高于采用windows操作系统的通用计算机，很好的满足了供电监控的要求。从交付使用到现在PLC还没有出现过硬件故障，凸显了PLC对地铁的潮湿、高温环境的适应性。模块化的设计也使的系统的检修和更换更为便捷。

需要更改进的方面，就是对通信的改进。由于设计中没有采用光纤通讯模块，各设备对由绝缘检修和线缆破损窜进来的高压电，不能非常有效的隔离，会造成设备的高压击穿，造成不必要的损失，计划在今后的设计中对于高电压的隔离方面加以改进，就可以很好的避免这种问题。

参考文献

[1]施耐德.ModiconTsxQuantum硬件手册，1998

[2]黄益庄.变电站综合自动化技术.北京:中国电力出版社，2000,1(2):41-43

[3]谭文恕.变电站自动化系统的结构和传输规约.电网技术，2001,25(9);8-11