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關(guān)鍵詞：煤炭企業(yè)，電氣化鐵路，管理，維護(hù)
1. 煤炭企業(yè)電氣化鐵路管理及維護(hù)存在的問題
1.1電氣化鐵路接觸網(wǎng)應(yīng)急搶修裝備配置不完善
我國鐵路在2007年實施第六次大面積提速之后,有線部分地段鐵路的最高運(yùn)行速度達(dá)到了250km/h , 要求電氣化鐵路接觸網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量、可靠性以及作業(yè)安全防護(hù)都要得到保證, 然而卻沒有相應(yīng)提高接觸網(wǎng)應(yīng)急搶修裝備配置的水平。落后的車梯和簡單的工具、機(jī)具仍在一些區(qū)段的接觸網(wǎng)工區(qū)使用，進(jìn)行接觸網(wǎng)的檢修和搶修工作。第六次大面積提速區(qū)段線路采取了封閉措施, 但是仍然要依靠汽車和車梯等簡單的工具進(jìn)行接觸網(wǎng)的搶修工作, 當(dāng)接觸網(wǎng)故障時,不能使搶修人員、工具、機(jī)具快速到達(dá)搶修現(xiàn)場, 嚴(yán)重延誤了搶修時間。免費(fèi)論文。
大同煤礦集團(tuán)下的電氣化鐵路，采用了接觸網(wǎng)，接觸網(wǎng)的供電和接觸網(wǎng)的維護(hù)至關(guān)重要，電氣化鐵路接觸網(wǎng)應(yīng)急搶修裝備配置不完善與電氣化鐵路快速發(fā)展的需要是不相適應(yīng)的。免費(fèi)論文。
1.2存在多種電能質(zhì)量問題
1.2.1牽引負(fù)荷的波動性和沖擊性強(qiáng)
目前，煤炭企業(yè)電氣化鐵路的牽引負(fù)荷在時間和空間上的分布非常不均勻，具有很強(qiáng)的沖擊性和波動性，這使得電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理非常困難。牽引負(fù)荷與多種因素有關(guān)，比如線路情況、牽引重量、機(jī)車類型及操縱、機(jī)車速度、運(yùn)行圖等。
我國電氣化鐵路牽引變電站的最大容量和高速客運(yùn)專線牽引變電站遠(yuǎn)期規(guī)劃容量分別達(dá)到80MVA和120MVA，而且由于電氣化鐵路建設(shè)時考慮到高達(dá)100%的過載容量，因此峰值負(fù)荷可以達(dá)到160-240MVA。這么大的集中負(fù)荷會在電網(wǎng)較薄弱的地區(qū)對該地區(qū)的供電系統(tǒng)造成巨大的沖擊，甚至導(dǎo)致電壓波動和閃變等問題的產(chǎn)生。
1.2.2三相嚴(yán)重不平衡
由于電力機(jī)車是單相負(fù)荷的，因此將其接入三相對稱的電網(wǎng)中將在牽引變壓器系統(tǒng)側(cè)產(chǎn)生負(fù)序電流。該負(fù)序電流幅值較大，它的大小取決于牽引變壓器的連接方式及牽引負(fù)荷。如果牽引變電站采用單相接線變壓器，其牽引負(fù)荷等于牽引負(fù)荷電流的0.144倍，牽引負(fù)荷在電力系統(tǒng)中引起的負(fù)序電流與正序電流是相等的；如果牽引變電站采用單相V/V接線變壓器，在兩個方向的牽引負(fù)荷相等的情況下，其牽引負(fù)荷在電力系統(tǒng)中引起的負(fù)序電流是正序電流的一半，在兩側(cè)牽引負(fù)荷不相等的情況下，兩側(cè)負(fù)荷電流之差的絕對值與負(fù)序電流成正比。
這樣嚴(yán)重的負(fù)序電流將在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中產(chǎn)生負(fù)序磁場，造成負(fù)序同步轉(zhuǎn)矩在發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生，并能夠?qū)е赂郊诱饎?，同時引起電動機(jī)中產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，影響出力。電力變壓器容量利用率會由于三相不對稱負(fù)荷而下降，同時變壓器能量損耗會增加，鐵芯磁路也會發(fā)熱。此外，負(fù)序電流也會對繼電保護(hù)和自動裝置的負(fù)序參量啟動原件造成一定的干擾，導(dǎo)致它們頻繁發(fā)生失誤。免費(fèi)論文。
1.2.3功率因數(shù)較低
在電力機(jī)車的不同工況下，牽引網(wǎng)電壓的變化幅度大，進(jìn)而引起牽引負(fù)荷電流相位角的變化幅度較大，從而導(dǎo)致平均功率因數(shù)偏低。在機(jī)車處于再生制動工況的情況下，機(jī)車電流就會反饋牽引網(wǎng)，引起電流相位角滯后120°到130°；同理，在機(jī)車處于其他工況的情況下，相位角和功率因數(shù)也會發(fā)生變化。
因此，大量的無功電流就會通過電力機(jī)車向電網(wǎng)注入，使得發(fā)電裝置的效率以及輸電設(shè)備的輸送能力降低，線損增加，導(dǎo)致牽引供電臂電壓的下降，威脅電氣化鐵路的煤炭運(yùn)輸安全。
2.煤炭企業(yè)電氣化鐵路管理及維護(hù)的方法
2.1提高電氣化鐵路接觸網(wǎng)應(yīng)急搶修裝備水平
2.1.1配置搶修列車
為了使大型故障的搶修更加及時有效, 在樞紐地區(qū)或大型區(qū)段站附近，應(yīng)該設(shè)置搶修基地, 做好搶修車輛的配置，配置一些搶修列車。對接觸網(wǎng)搶修列車分組，每組都包括放線車、綜合作業(yè)車、平板車和軌道吊車。其中，在80km/h以上區(qū)段, 為了和較高速度接觸網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的要求相適應(yīng)，放線車必須具有恒張力放線功能。,為了和鄰線有貨物列車也能搶修其上部接觸網(wǎng)的需要相適應(yīng)，綜合作業(yè)車必須具備全方位的作業(yè)功能。一般來說，搶修列車的搶修半徑為200km。為了保證在作業(yè)車無法及時到達(dá)故障現(xiàn)場的情況下,人員和機(jī)具能先行到達(dá)，應(yīng)該在每個接觸網(wǎng)工區(qū)配置1臺平板車、1輛電力搶險工程車、2臺接觸網(wǎng)作業(yè)車。為了方便供電線等高空設(shè)備檢修和搶修，在鐵路樞紐接觸網(wǎng)工區(qū)，應(yīng)有1臺帶高空作業(yè)吊籃的高空作業(yè)車。搶修時間直接受到軌道車輛運(yùn)行速度的影響, 要配置好搶修列車，提高搶修時間。
2.1.2依靠計算機(jī)技術(shù)，配置好輔助搶修設(shè)備
為了和管內(nèi)接觸網(wǎng)搶修通信需要相適應(yīng),接觸網(wǎng)工區(qū)所在地不僅要配置作業(yè)用防護(hù)電話，而且應(yīng)該配置基地通信臺。搶修車輛應(yīng)該配置車載通信臺。通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用, 推廣和應(yīng)用牽引供電搶修輔助決策系統(tǒng), 該系統(tǒng)集設(shè)備運(yùn)行、技術(shù)資料、檢修、運(yùn)行環(huán)境、搶修資源管理及故障定位、快速查找、搶修過程視頻監(jiān)控、信息傳遞、搶修預(yù)案等功能于一體，方便故障搶修決策和故障原因分析處理,使得接觸網(wǎng)應(yīng)急搶修裝備水平和煤炭企業(yè)電氣化鐵路管理維護(hù)水平不斷提高。
2.2采用動態(tài)補(bǔ)償方案
目前，兩類動態(tài)補(bǔ)償裝置靜止動態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVC）和靜止無功補(bǔ)償器（STATCOM）已在日本、法國、英國、澳大利亞等國的大量工程中得到實際應(yīng)用。
SVC裝置的基本原理是利用晶閘管能夠?qū)崿F(xiàn)電感的連續(xù)可調(diào)，它實現(xiàn)無功補(bǔ)償是通過無源器件儲能的方式，可以實現(xiàn)對波動性負(fù)荷進(jìn)行快速、連續(xù)地補(bǔ)償，并可以利用無源濾波器濾除系統(tǒng)中的高次諧波。
STATCOM裝置是由大功率自關(guān)斷電力電子器件構(gòu)成的，它實現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)是通過將變流器經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，并對其交流側(cè)輸出電壓的相位與幅值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，或直接控制其交流側(cè)電流。相對于SVC，STATCOM具有許多優(yōu)點，包括響應(yīng)速度高、運(yùn)行范圍大、工作效率高、諧波含量低、負(fù)荷適應(yīng)性好、占地面積小等。STATCOM具有雙向無功補(bǔ)償及相間有功轉(zhuǎn)移的能力，因此，它對負(fù)序電流和無功電流的補(bǔ)償效果更顯著，更適合用于電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理領(lǐng)域。
實踐證明，基于STATCOM的牽引變電站綜合補(bǔ)償技術(shù)是解決電氣化鐵路電能質(zhì)量問題的理想途徑。
3. 結(jié)束語
根據(jù)幾十年來我國電氣化鐵路的運(yùn)行經(jīng)驗, 結(jié)合大同煤礦集團(tuán)下的電氣化鐵路的實際情況，要做好煤炭企業(yè)電氣化鐵路管理及維護(hù)工作，為煤炭企業(yè)電氣化鐵路的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
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一、專業(yè)的職業(yè)面向和人才需求分析
（一）電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)職業(yè)面向
電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)掌握電氣化鐵道技術(shù)的基本理論和操作技能，能夠勝任電氣化鐵路變電所、接觸網(wǎng)的運(yùn)行、檢修和日常維護(hù)等崗位工作，適應(yīng)電氣化鐵路發(fā)展需要的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。通過現(xiàn)場調(diào)研、企業(yè)專家訪談和畢業(yè)生跟蹤調(diào)查，本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)主要面向鐵路局供電段，城際鐵路、城市軌道交通企業(yè)，采用電氣化鐵道運(yùn)輸?shù)墓さV企業(yè)的供電部門，以及電氣化鐵路工程施工單位。主要就業(yè)崗位有接觸網(wǎng)工、變配電值班員、變電所檢修工、電力線路工。
（二）電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)人才需求分析
根據(jù)《國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年全國鐵路營業(yè)里程達(dá)12萬公里，電氣化鐵路也由目前3萬多公里增至6萬多公里。據(jù)預(yù)算，未來8年全國鐵路電氣化鐵道供電人才需求11萬，年均1.38萬。全國城市軌道交通企業(yè)未來3年電氣化鐵道供電人才缺口1.25萬左右。從人才需求層次結(jié)構(gòu)分析，研究生、本科生和高職大專生的需求比例大約為10%、30%和60%，因此高職大專生是鐵路用人單位招聘的主要對象[1]。
二、基于崗位導(dǎo)向“三雙、四模塊、四階段”人才培養(yǎng)模式構(gòu)建
（一）“三雙、四模塊、四階段”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式內(nèi)涵
通過工作任務(wù)和崗位能力分析，電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)所涉及的接觸網(wǎng)檢修、變配電值班、變電所檢修、電力線路檢修四工種對應(yīng)的崗位任職要求各有不同，但必需掌握的基礎(chǔ)知識相同。根據(jù)這四個崗位的任職要求，結(jié)合國家崗位職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，確定崗位導(dǎo)向“三雙、四模塊、四階段”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵。
“三雙”即為“雙主體”“雙導(dǎo)師”“雙形式”。“雙主體”，即校企“雙主體”合作培養(yǎng)。以合作辦學(xué)、合作育人、合作就業(yè)、合作發(fā)展為主線，創(chuàng)新校企合作辦學(xué)體制、校企合作育人機(jī)制、校企合作雙贏機(jī)制以及校企文化融合機(jī)制。與企業(yè)建立聯(lián)合制定計劃、聯(lián)合組織教學(xué)、聯(lián)合開發(fā)課程、聯(lián)合聘請教師、聯(lián)合評價質(zhì)量等制度，充分發(fā)揮專業(yè)建設(shè)指導(dǎo)委員會的作用，確保企業(yè)全程參與專業(yè)建設(shè)。圍繞學(xué)校和企業(yè)發(fā)展的共同點，建立實訓(xùn)基地共建共用、科技咨詢與服務(wù)、競賽培訓(xùn)與鑒定、頂崗實習(xí)實訓(xùn)、“訂單式”“定崗定向式”人才培養(yǎng)等機(jī)制，促進(jìn)校企深度融合，實現(xiàn)互利共贏。“雙導(dǎo)師”，即校企“雙教師”聯(lián)合培養(yǎng)。建立校內(nèi)教師與校外教師共同指導(dǎo)學(xué)生的“雙導(dǎo)師”制度，采取“雙教師”教學(xué)模式，成立“1+X+Y”課程組，由校內(nèi)專職教師任課程負(fù)責(zé)人，多個校內(nèi)專任教師和多個校外兼職教師組成課程組在頂崗實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、課程實訓(xùn)、3G實景課堂等方面開展教學(xué)活動。“雙形式”，即采用理論教學(xué)與實踐教學(xué)交替進(jìn)行的教學(xué)組織形式。建立多崗輪換實踐制度，在不同的合作單位或同一單位的不同崗位上完成專業(yè)綜合實踐，使學(xué)生對職業(yè)領(lǐng)域的多個崗位都具備一定的實踐經(jīng)驗。
“四模塊”，即課程體系由綜合素質(zhì)能力、職業(yè)基礎(chǔ)能力、職業(yè)崗位能力和拓展能力模塊構(gòu)成。在課程體系的設(shè)計上，強(qiáng)化職業(yè)需求導(dǎo)向，突出學(xué)生綜合素養(yǎng)和專業(yè)知識與能力培養(yǎng)，增加了以培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的專業(yè)拓展能力課程模塊。
“四階段”，即將三年的6個學(xué)期中的第3至第5個學(xué)期各分成2個小學(xué)期，這樣總共有9個學(xué)期。其中第1～3學(xué)期為第一階段，以文化基礎(chǔ)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)為主，同時安排學(xué)生到合作企業(yè)進(jìn)行專業(yè)認(rèn)識實習(xí)，開展專業(yè)基本技能項目訓(xùn)練;第4～7學(xué)期為第二階段，以專業(yè)知識和專業(yè)單項技能、綜合技能項目訓(xùn)練為主，并獲取職業(yè)資格等級證書;第8學(xué)期為第三階段，為拓展能力模塊學(xué)習(xí)階段;第9學(xué)期為第四階段，為畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)頂崗實習(xí)階段，通常為期半年。學(xué)校根據(jù)就業(yè)企業(yè)的分配安排學(xué)生對口進(jìn)行頂崗實習(xí)，學(xué)生在頂崗實習(xí)期間結(jié)合企業(yè)真實課題完成畢業(yè)設(shè)計。
（二）基于工作過程系統(tǒng)化的“模塊化、項目化”課程體系構(gòu)建
按照工作過程系統(tǒng)化理念，由行業(yè)企業(yè)專家、專業(yè)建設(shè)專家、課程開發(fā)專家、教學(xué)改革專家和專業(yè)教師組成的專業(yè)建設(shè)和課程開發(fā)團(tuán)隊，從接觸網(wǎng)檢修與施工、電力線路檢修、變電所檢修、變配電值班等典型工作任務(wù)分析入手，制定四個崗位的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)，確定專業(yè)行動領(lǐng)域和學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程，構(gòu)建與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的“模塊化、項目化”課程體系，如圖1所示。課程體系包括綜合素質(zhì)課程、職業(yè)基礎(chǔ)能力課程、崗位能力課程和拓展能力課程四個模塊，崗位能力課程又分別由四個崗位的課程模塊構(gòu)成。課程結(jié)構(gòu)采用項目式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，每個項目就是一個完整的工作任務(wù)，課程內(nèi)容融入國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)崗位標(biāo)準(zhǔn)，按照職業(yè)能力培養(yǎng)要求，突出項目式教學(xué)[2]。
（三）“教學(xué)做一體”的教學(xué)模式構(gòu)建
基于工作過程系統(tǒng)化的“模塊化、項目化”課程體系采用模塊化結(jié)構(gòu)，課程全部以項目式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，比如《小型電子產(chǎn)品制作》是由直流穩(wěn)壓電源制作、小型防盜器制作、雙聲道音響制作、病房呼叫系統(tǒng)制作和電子脈搏計數(shù)器制作等5個項目構(gòu)成。每個項目包括學(xué)時、學(xué)習(xí)情境描述、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境設(shè)備與材料、作品和考核評價、學(xué)習(xí)過程分析記錄、學(xué)習(xí)感受與信息反饋等。為保障項目化課程教學(xué)，專業(yè)系部建設(shè)了一體化實訓(xùn)室11間和鐵路供電綜合實訓(xùn)站場1個，真正實現(xiàn)“做中教，做中學(xué)”;同時所有教室都能利用職教新干線，借助云平臺實現(xiàn)“空間教學(xué)”。
三、“三雙、四模塊、四階段”人才培養(yǎng)模式實施建議
（一）建立和完善適合人才培養(yǎng)模式的各種機(jī)制
借助鐵路運(yùn)輸職業(yè)教育集團(tuán)平臺，主動與集團(tuán)內(nèi)企業(yè)共同制訂計劃、共同組織教學(xué)、共同開發(fā)課程、共同聘請教師、共同制訂評價質(zhì)量等，確保合作企業(yè)全程參與 專業(yè)建設(shè)，形成學(xué)校和企業(yè)兩個教學(xué)主體。建立和完善實訓(xùn)基地共建共享機(jī)制、員工聯(lián)合培訓(xùn)機(jī)制、專家和教師結(jié)對幫扶機(jī)制等，促進(jìn)校企深度合作，實現(xiàn)互利雙贏。
（二）構(gòu)建基于崗位模塊式課程體系
以崗位職業(yè)能力為依據(jù)，按照崗位及其工作任務(wù)，構(gòu)建由綜合素質(zhì)課程、職業(yè)基礎(chǔ)能力課程、崗位能力課程和拓展能力課程四個模塊構(gòu)成的課程體系[3]，崗位能力課程又分別由四個崗位的課程模塊構(gòu)成。采用項目化課程結(jié)構(gòu)開發(fā)課程，使知識與技能有機(jī)融合，項目與任務(wù)緊密結(jié)合，實現(xiàn)“邊做邊教，邊做邊學(xué)”。
（三）建立全過程、多方位教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系
教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控具體要通過教學(xué)質(zhì)量評估、教學(xué)過程監(jiān)控和校內(nèi)專業(yè)評估等措施實現(xiàn)[4]。由教務(wù)處牽頭，系部具體負(fù)責(zé)教學(xué)質(zhì)量評估，評價指標(biāo)包括課程考核、專業(yè)技能抽查、職業(yè)資格證獲取率、實習(xí)實訓(xùn)效果、企業(yè)滿意度、畢業(yè)生發(fā)展等。建立“學(xué)院、處室、系部、教研室”四級隨堂聽課，“督導(dǎo)室、系主任、同行、企業(yè)、學(xué)生”五方面評教，“期初、期中、期末”三個常規(guī)檢查，所有信息共享的教學(xué)全過程監(jiān)控制度和獎[dylW.NEt專業(yè)提供寫作畢業(yè)論文的服務(wù)，歡迎光臨wwW. DYlw.NEt]懲制度。組建專業(yè)評估委員會，從專業(yè)人才培養(yǎng)地位描述、專業(yè)調(diào)查、專業(yè)建設(shè)概況、專業(yè)教學(xué)師資、專業(yè)課程體系、專業(yè)教學(xué)設(shè)備設(shè)施、專業(yè)重點項目等方面開展校內(nèi)專業(yè)評估。
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【關(guān)鍵詞】電氣化鐵路；負(fù)荷特性；計量方案
隨著電力技術(shù)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的迅速提高，使我國電氣化鐵路得到了迅速的發(fā)展。在進(jìn)行電氣化鐵路運(yùn)行過程中，通常需要將高次諧波電流注入電力系統(tǒng)中，會在一定程度上影響了電力系統(tǒng)的電壓波形。在影響了電力運(yùn)行系統(tǒng)時，會對電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生一定的危害，并且也需要制定科學(xué)合理的電能計量方案，以此保證電氣化鐵路的準(zhǔn)確性。
1 電氣化鐵路的影響以及負(fù)荷特點
（1）電氣化鐵路對電網(wǎng)波形的影響。在電氣化鐵路中注入高次諧波電流，會對電網(wǎng)波形產(chǎn)生一定的影響。電氣化鐵力對電網(wǎng)波形產(chǎn)生的影響，使得電網(wǎng)波形發(fā)生畸變的現(xiàn)象，而在電網(wǎng)電壓電流的信號中，使信號也不再是周期正弦信號，沒有具備一定的平穩(wěn)性。在對其進(jìn)行分析時，電氣化鐵路會對電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生一定的影響，通常出現(xiàn)污染的現(xiàn)象，由于多次諧波的組合。在組合的多次諧波中，主要是奇次諧波。
（2）電氣化鐵路符合的特點。在電力系統(tǒng)中，電氣化鐵路是其主要的不平衡負(fù)荷和諧波源負(fù)荷。在電氣化鐵路中，通常是采用單相電力牽引，作為電力機(jī)車。當(dāng)出現(xiàn)不對稱的電流時，會對電力系統(tǒng)中的對稱運(yùn)行條件造成一定的影響，使運(yùn)行條件出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的負(fù)序分量大幅度增加。其次電力機(jī)車主要是整流型負(fù)荷，它會產(chǎn)生多次的諧波，并且注入電網(wǎng)中。在交流側(cè)方面，電力機(jī)車會產(chǎn)生全部的頻次諧波，并包括基波。當(dāng)產(chǎn)生負(fù)序分量和諧波時并注入電網(wǎng)，從而會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
在電氣化鐵路中，電氣牽引網(wǎng)的特點主要包括：用電量大、通常分布在較廣的鐵道線，并覆蓋在廣泛的公用供電區(qū)等。電力機(jī)車有著較大的功率和速度，并且負(fù)載狀況也會發(fā)生頻繁的狀況，電力機(jī)車不僅會產(chǎn)生大量的電力諧波，且具備著不斷變化的特點，也會對公用電網(wǎng)產(chǎn)生波動的現(xiàn)象，從而對電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
總而言之，電氣化鐵路用電負(fù)荷的特點主要包括：較大的容量和負(fù)序電流、較高的諧波含量；并且三相和電壓會出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象，并且電流波形畸變等。用電負(fù)荷在具備著這些特點后，通常會對公用電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，對電網(wǎng)的安全性和可靠性都產(chǎn)生影響。電氣化鐵路用電負(fù)荷不僅會對電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量和安全運(yùn)行都會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，也會對電氣化鐵路牽引站的可靠性供電產(chǎn)生影響。而在危害電氣化鐵路因素中，主要就是電力諧波。
2 電力諧波計量方案
目前在諧波電能計量方式中主要分為兩種，其一是感應(yīng)式電能表，其二是電子式電能表。首先是感應(yīng)式電能表，在諧波電能計量方式中，由于感應(yīng)式電能表在工作時，有著較小的工作頻率范圍。在工頻范圍是45Hz-65Hz之間，它的鐵芯才會對基波功率和電能進(jìn)行測量。當(dāng)輸入信號的頻率在發(fā)生變化后，使電流、電壓磁通也會發(fā)生變化，而且電壓和電流的夾角也會發(fā)生變化，從而引起驅(qū)動、抑制和補(bǔ)償?shù)攘匕l(fā)生變化，造成計量出現(xiàn)誤差的現(xiàn)象。當(dāng)輸入信號的頻率不斷增高時，誤差向負(fù)方向也會增大，而計量只能得到較少的電量。在感應(yīng)式電能表工作頻率范圍小于高次諧波的頻率，從而感應(yīng)式電能表不能在諧波電流中使用。
在電子式電能表對諧波電流進(jìn)行計量時，由于數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，在很大程度上推動了諧波電流計量技術(shù)的發(fā)展，主要包括諧波和基波有功電能計量芯片和諧波無功電能計量芯片。在諧波電流計量技術(shù)中已經(jīng)實現(xiàn)了非正弦計量。電子式電能表頻率需要較寬的范圍，當(dāng)計量原理出現(xiàn)差異性后，在計量諧波電流時也會出現(xiàn)差異性。在利用電子式電能表進(jìn)行計量時，主要有三種方式。
首先是普通計量方法。采用普通的計量方法對諧波電流進(jìn)行計算時，需要利用數(shù)字乘法器的原理進(jìn)行計量。在無功計量時，需要利用基波移相90度的方法。在普通電子表計量方式中，諧波源用戶通常產(chǎn)生的諧波功率，會與基波功率相反，然后在向電網(wǎng)饋送，在普通電子表計量方式中會產(chǎn)生有功功率，造成總有功率的減少，也降低了有功電能。
其次是基波計量方式。在基波計量方式中，總有功功率與基波有功功率相等，當(dāng)將非線性負(fù)載的影響消除后，通常也沒有將對電網(wǎng)有害的諧波進(jìn)行計算。
最后就是各次諧波疊加的計量方式。各次諧波疊加計量方式中當(dāng)基波的有功功率加上各次輸出諧波有功功率后就等于總有功功率。不僅將供電網(wǎng)電壓中所造成損耗的諧波排除后，也計算了對電網(wǎng)有害的諧波有功功率，具備著較高的科學(xué)性、合理性和準(zhǔn)確性。
3 選擇諧波電流計量方案
（1）普通全波電能表。普通全波電能表應(yīng)用在較廣的范圍中，有著最長的運(yùn)行時間。在普通全波電能表中的有功電能中，主要是進(jìn)行輸入的諧波電能計量，將輸出的諧波電能排除，主要適合在電網(wǎng)關(guān)口、電廠關(guān)口和非諧波源用戶等進(jìn)行計量收費(fèi)，他們的電磁環(huán)境負(fù)荷都較為純凈。
（2）基波電能表?；娔鼙砜梢杂行У姆乐狗蔷€性負(fù)載對電能計量產(chǎn)生的影響，并且基波電能表計量出來的結(jié)果，通常都是按照諧波源用戶的諧波情況。在基波電能表計量方式中，將電能計量點上的負(fù)諧波電能進(jìn)行排除，只是對用戶消耗的有功電能進(jìn)行計量，并沒有計量有害的諧波電能，因此，應(yīng)用基波電能表只能是在電氣化鐵路等方面，對用戶進(jìn)行計量和收費(fèi)。
（3）諧波電能表。諧波電能表在計量數(shù)據(jù)時，會大于和等于普通全波表所計量的數(shù)據(jù)。當(dāng)諧波越大時，計量數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)越大的差值。諧波電能表與其他兩種計量方式相比有著更好的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和合理性。使用諧波電能表可以將用給諧波源用戶消耗的有功電能進(jìn)行全面的記錄，同時也可以準(zhǔn)確的計量用戶向電網(wǎng)傳輸?shù)闹C波電能。諧波電能表作為有效的科學(xué)依據(jù)，可以幫助電力公司向用戶征收較多的電費(fèi)，并且也可以向污染電網(wǎng)的用戶征收懲罰性電費(fèi)。采用諧波電能表可以能夠有效的抑制諧波污染，使電能質(zhì)量得到有效的提高，另外也可以作為凈化用電環(huán)境的有效手段。但是采用諧波電能表，需要耗費(fèi)大量的成本。
4 總結(jié)
在電氣化鐵路負(fù)荷計量方案中，要對電氣化鐵路用電負(fù)荷的特性進(jìn)行全面的分析，從而制定有效的計量方案。在制定計量方案時，要對普通全波電能表、基波電能表和諧波電能表進(jìn)行全面的分析，然后根據(jù)它們的特性，從而選擇最佳的計量方案，以此保證電氣化鐵路的準(zhǔn)確性。
參考文獻(xiàn)：
[1]朱彬若.電氣化鐵路負(fù)荷特性分析和計量方案研究[J].第四屆全國電磁計量大會文集，2007（05）.
[2]景德炎.電氣化鐵路負(fù)荷特性分析及供電方案相關(guān)問題的建議[J].會議論文，2008（11）.
關(guān)鍵詞 高速鐵路電力供電系統(tǒng)
Abstract electric traction is a new type of rail transport traction power form. In the trunk railway, has a wide range of railway transportation and mining transport. Electric traction electrical energy is used as traction power, converting electrical energy into mechanical energy, drive train, EMUs and rail vehicles are a form of transport rail transport operation.
Keywords high speed railway power supply system.
中圖分類號：U224 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
一、電力牽引供電系統(tǒng)的概述
（一）電力牽引供電系統(tǒng)
電力牽引供電系統(tǒng)，是指電氣化鐵路中由牽引變電所和接觸網(wǎng)組成的向電力機(jī)車供給牽引用電能的系統(tǒng)。牽引變電所將電力系統(tǒng)通過高壓輸電線送來的電能加以降壓和變流后輸送給接觸網(wǎng)，以供給沿線路行駛的電力機(jī)車。有些國家電氣化鐵路有時由專用發(fā)電廠供電。
電力牽引供電系統(tǒng)按照向電力機(jī)車提供的電流性質(zhì)分為直流制和交流制，交流制又分工頻單相交流制和低頻單相交流制。我國電氣化鐵路采用工頻單相交流制電力牽引，直流制電力牽引僅用于城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)和工礦運(yùn)輸系統(tǒng)。各種電流制的電力牽引供電系統(tǒng)的設(shè)備有很大的差別。
工頻交流單相電力牽引供電系統(tǒng)主要有牽引變電所和牽引網(wǎng)組成，牽引網(wǎng)實行單相供電，由饋電線、接觸網(wǎng)、軌道電路及回流線等組成。為了使電能有效、可靠地供給電力機(jī)車、開閉所等。我國規(guī)定牽引網(wǎng)額定電壓為25kv，額定平率為50Hz。牽引供電構(gòu)成的回路是：牽引變電所——饋電線——接觸網(wǎng)——電力機(jī)車——鋼軌和大地——回流線——牽引變電所。
（二）電力牽引特點
1、電力牽引機(jī)車本身不帶燃料，可使用二次能源，為非自給式牽引動力，并由大容量電力系統(tǒng)供電，連接全國電網(wǎng)，能源有保證。
2、機(jī)車或動車組總功率大，具有啟動和加速快、過載能力強(qiáng)，運(yùn)輸能力大等特點，能滿足各種現(xiàn)代交通運(yùn)輸隊快速、大運(yùn)輸能力的需要。
3、不造成空氣和環(huán)境（噪聲）污染，改善勞動條件。
4、電力牽引的總效率高，節(jié)約能源。我過的鐵路機(jī)車牽引經(jīng)歷了蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)和電力機(jī)車的發(fā)展階段。
5、安全性高。隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電力機(jī)車可實現(xiàn)實時檢測故障、自動駕駛、遙測及遙控，電力牽引系統(tǒng)易于實現(xiàn)全面自動化和信息化，從而大力提高勞動生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
6、有利于鐵路沿線實現(xiàn)電氣化，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)發(fā)展。
二、接觸網(wǎng)供電概述
（一）接觸網(wǎng)供電
從牽引供電回路可知，接觸網(wǎng)受到牽引供電系統(tǒng)的影響。接觸網(wǎng)是在電器化鐵道中，沿鋼軌上空“之”字形架設(shè)的，供受電弓取流的高壓輸電線。接觸網(wǎng)是鐵路電氣化工程的主構(gòu)架，是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車供電的特殊形式的輸電線路。
接觸網(wǎng)主要由以下內(nèi)容組成：①基礎(chǔ)構(gòu)件，如水泥支柱、鋼柱及支撐這些結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)；②基礎(chǔ)安裝結(jié)構(gòu)件，這項內(nèi)容的作用主要是連接接觸網(wǎng)導(dǎo)線和基礎(chǔ)構(gòu)件；③接觸網(wǎng)導(dǎo)線，這部分作用就是傳輸電流給電力機(jī)車；④其他輔助構(gòu)件，包括回流線、附加懸掛等。接觸網(wǎng)、鋼軌與大地、回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。
接觸網(wǎng)的電壓等級：工頻但相交流制度:25KV。
接觸網(wǎng)主要通過單邊供電、雙邊供電、越區(qū)供電及并聯(lián)供電四種方式。
（二）優(yōu)化接觸網(wǎng)
接觸網(wǎng)擔(dān)負(fù)著把從牽引變電所獲得的電能直接輸送給店里機(jī)車使用的重要任務(wù)。因此接觸網(wǎng)的質(zhì)量和工作狀態(tài)講直接影響著電氣化鐵道的運(yùn)輸能力。為了減少接觸網(wǎng)的弊端，我們主要通過；接觸網(wǎng)的控制；供電方式的調(diào)整；防干擾設(shè)施來優(yōu)化接觸網(wǎng)。
1、接觸網(wǎng)的控制
由于接觸網(wǎng)是露天設(shè)置，沒有備用，線路上的負(fù)荷又是隨著電力機(jī)車的運(yùn)行而沿接觸線移動和變化的，對接觸網(wǎng)提出以下要求：①在高速運(yùn)行和惡劣的氣候條件下，能保證電力機(jī)車的正常取流，要求接觸網(wǎng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上具有穩(wěn)定性和足夠的彈性。②接觸網(wǎng)設(shè)備及零件要有互換性，應(yīng)具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并盡量延長設(shè)備的使用年限。③要求接觸網(wǎng)對地絕緣好，安全可靠。④設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡單，便于施工，有利于運(yùn)營及維修。⑤在事故的情況下，便于搶修和迅速恢復(fù)送電。⑥盡可能地降低成本，特別要注意節(jié)約有色金屬及鋼材。
2、供電方式的選擇
供電方式直流制電氣化鐵路接觸網(wǎng)普遍采用兩邊供電方式，在相鄰的兩個牽引變電所供電的接觸網(wǎng)中間設(shè)置分區(qū)亭，將接觸網(wǎng)連通。運(yùn)行中的電力機(jī)車由兩邊的牽引變電所同時供電。這種供電方式可降低接觸網(wǎng)中的電能損失，減小接觸網(wǎng)的電壓降，一個牽引變電所停電時，電力機(jī)車運(yùn)行不致中斷。交流制電氣化鐵路則常采用一邊供電方式，接觸網(wǎng)在分區(qū)亭處斷開，分區(qū)亭只在一邊牽引變電所停電時接通，由另一邊牽引變電所越區(qū)供電。
3、防干擾設(shè)施的建立
防干擾設(shè)施為了減少接觸網(wǎng)電流的電磁感應(yīng)對沿線通信電路的干擾，在交流制電氣化鐵路鄰近城鎮(zhèn)的區(qū)段將接觸網(wǎng)每2～4公里劃成一個吸流分段，設(shè)置回流線和吸流變壓器。這時，電力機(jī)車的電流沿回流線流回牽引變電所，從而沿軌道和大地流回的電流很少?；亓骶€和接觸網(wǎng)的電流近似相等，方向相反，這就大大減輕了電氣化鐵路對沿線通信電路的干擾。這種方式的缺點是吸流變壓器串接在電路中，加大了接觸網(wǎng)阻抗。日本新建設(shè)的工頻單相交流制電氣化鐵路采用了自耦變壓器方式，沿鐵路每10公里左右設(shè)置一臺自耦變壓器。自耦變壓器中性點接地，一端接接觸網(wǎng)，另一端接回流線，稱為正饋（電）線。正饋線和接觸網(wǎng)電流大小相等，方向相反，同樣起著減小對通信電路干擾的作用。另一方面，由于接觸網(wǎng)和正饋線之間電壓為二倍接觸網(wǎng)電壓，沿接觸網(wǎng)電壓降便大大減小。
三、牽引供電系統(tǒng)主要供電設(shè)備
（一）電氣設(shè)備的概述：
一次設(shè)備分：開關(guān)電器、變換電氣、保護(hù)電器、補(bǔ)償電氣、成套裝置和組合電氣。
（二）牽引變壓器
電力變壓器是變電所中最重要的一次設(shè)備，其主要功能是變換電壓和傳輸電能，將一次側(cè)的電能通過電磁能量轉(zhuǎn)換的方式傳輸?shù)降诙?cè)，同時根據(jù)應(yīng)用的需要將電壓升高或降低，完成電能的輸送和分配。
（三）變壓器分類
1、按相數(shù)分：單相變壓器和三相變壓器。
2、按用途分：普通用途分升壓變壓器和降壓變壓器：其他用途分電爐變壓器、電焊
3、變壓器、整流變壓器、掉壓變壓器和實驗變壓器等。
4、按鐵芯結(jié)構(gòu)分：心式變壓器和殼式變壓器。
5、按繞組數(shù)目分：自耦變壓器、雙繞租變壓器、三繞組變壓器和多繞變壓器。
6、按繞組材質(zhì)分：鋁繞組變壓器和銅繞組變壓器。
7、按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：油浸式變壓器和干式變壓器。
四、總結(jié)
本文通過對電力牽引供電系統(tǒng)的了解認(rèn)識，更好的理解了接觸網(wǎng)對我國高鐵的應(yīng)用。有效的協(xié)調(diào)了牽引供電系統(tǒng)可能對臨近線路接觸網(wǎng)的影響。減少接觸網(wǎng)的弊端，實現(xiàn)我國高鐵未來的高速的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】電氣化鐵路;牽引變電所;饋線故障;保護(hù)功能
在電氣化鐵路中牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)中重要的組成部分。因此，相關(guān)人員一定要做好對牽引變電所饋線的保護(hù)工作，確保其性能良好及安全運(yùn)行。一般牽引變電所的保護(hù)系統(tǒng)是由以下幾個部分組成的：變壓器主保護(hù)、變壓器后備保護(hù)、饋線保護(hù)及其他一次設(shè)備的具體保護(hù)組成的。而在其中，最具有不穩(wěn)定性質(zhì)的饋線在條件極差的鐵道環(huán)境中更易產(chǎn)生故障問題，這會導(dǎo)致整個牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)困難，從而對電氣化鐵路的安全運(yùn)行帶來影響。因此，相關(guān)人員重點要對饋線的正常供電實施保護(hù)工作。
一、牽引變電所饋線故障問題的有關(guān)分析
1.1饋線故障的簡要介紹
接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障是在電氣化鐵路牽引變電所中最常遇到的問題之一，也是發(fā)生頻率最高、范圍最廣的一種故障。隨著電氣化鐵路的發(fā)展，特別是高速客運(yùn)專線的建設(shè)運(yùn)行對電能的需求與質(zhì)量的要求越來越高，饋線故障就亟待解決，對饋線繼電保護(hù)的功能就需要越加完善、準(zhǔn)確，不然就會影響牽引變電所供電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
對于饋線故障的處理技術(shù)經(jīng)過了三個不同的階段，分別是：人工式饋線處理階段、分布式饋線處理階段以及集中式饋線處理故障階段。研究人員對這三種不同階段的處理方式進(jìn)行了大量的試驗后指出分布式饋線處理方式是最基本的解決饋線故障問題的方法。
1.2饋線故障的原因分析
饋線故障是歸屬于接觸網(wǎng)故障又稱短路故障中的一種典型的故障類型，其發(fā)生的頻率高，范圍廣泛。在2013年3月9日13：16左右，京廣高鐵定州東站的牽引變電所211#、212#的饋線發(fā)生跳閘現(xiàn)象，經(jīng)過相關(guān)人員的整體故障排查后進(jìn)行了手動合閘操作，結(jié)果合閘失敗。隨即在13：29分，相關(guān)人員從開展供電調(diào)度工作，將定州東站的牽引變電所的F線撤下，給予T線供電成功。接著在3月10日凌晨左右，相關(guān)人員對天窗內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行檢修時發(fā)現(xiàn)，在保定東至定州東站的跨中處F線與PW線有灼傷的痕跡。對此，有關(guān)人員召集所有設(shè)計工程師開會對此問題進(jìn)行研討，經(jīng)過細(xì)致的現(xiàn)場排查與檢修工作以及在查閱了借鑒了國內(nèi)外著名的有關(guān)著作后，這起饋線灼燒事故的主要故障原因是受當(dāng)時強(qiáng)風(fēng)天氣的影響，F(xiàn)線與PW線發(fā)生放電現(xiàn)象，這次放電主要的原因是在F線與PW線對向下錨柱處，其之間的動態(tài)安全距離小于規(guī)定的300mm。
仔細(xì)分析以上的京廣高鐵的牽引變電所饋線發(fā)生故障的典型案例后，我們大致可以得出易引起饋線發(fā)生故障現(xiàn)象的原因主要有以下兩種因素：
1.2.1客觀原因
由于接觸網(wǎng)長期暴露于空氣中，受到空氣中的陽光、大氣、微粒子等漂浮雜質(zhì)的影響，其穩(wěn)定性不強(qiáng)的絕緣層就會產(chǎn)生故障現(xiàn)象，間接就會導(dǎo)致接觸網(wǎng)饋線產(chǎn)生短路故障，進(jìn)一步會對接觸網(wǎng)的饋線部分產(chǎn)生一定的安全損害。雖然這種故障問題的發(fā)生率極高，但是由于其本身對整體供電系統(tǒng)所構(gòu)成的安全危害性較少，因此，只要相關(guān)人員積極采取處理措施，就可以避免此類問題的發(fā)生。
1.2.2主觀原因
這里所指的主觀原因大致可以概括為牽引變電所本身的性能不完善、設(shè)計人員設(shè)計的不合理以及科學(xué)供電技術(shù)的不完善這三個方面。在電氣化鐵路中牽引變電所是一種把區(qū)域電力系統(tǒng)送來的電能通過牽引變壓器將220kV的電壓降至27.5kV，再輸送到鐵路上的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車提供電力來源的電力設(shè)施，其本身由于科學(xué)技術(shù)的不完善，以及在鐵路干線的分布與設(shè)置布局上面沒有做到結(jié)合實際地質(zhì)情況等特點，使得牽引變電所的設(shè)置與布局不夠合理等從而導(dǎo)致變電所里的饋線產(chǎn)生不同的故障問題。
二、牽引變電所饋線保護(hù)功能的深入研究
現(xiàn)如今，只有積極的采取合理的方式去完善牽引變電所供電系統(tǒng)中的饋線保護(hù)裝置，使其能正常地在實際應(yīng)用中發(fā)揮其應(yīng)有的性能，這樣才能促進(jìn)我國的電氣化鐵路的高效運(yùn)行與快速發(fā)展。下面就主要分析在日常操作中應(yīng)用最廣泛，解決饋線故障問題的兩種可行方法，并對饋線保護(hù)提出了完善策略。
2.1距離保護(hù)措施的原理及應(yīng)用分析
為了能夠檢測出被測試線路的電壓與線路電流的比例大小，從而更好的去解決饋線故障，我們就要采取這種叫距離保護(hù)的方式。距離保護(hù)措施是由啟動元件、方向元件，阻抗元件、時間元件與出口元件這四個部分組成。在距離保護(hù)措施中還有一個元件也很重要，它就是阻抗繼電器，其通常都是單相式的，其可以在繼電器內(nèi)只加入一個電壓u與一個電流i，而在這繼電器中電壓u與電流i的比值就叫做繼電器的測量阻抗值Zm。通常的測量阻抗可表示為：。一般的阻抗繼電器可以分為以下三類：
（1）圓特性阻抗繼電器
在其中最常見的就是全阻抗繼電器，它是一個以坐標(biāo)原點為圓心，以阻抗值的絕對值為半徑的一個圓形，在圓內(nèi)區(qū)域為保護(hù)區(qū)，圓外為非保護(hù)區(qū)。在保護(hù)區(qū)內(nèi)工作的表達(dá)式為。只要測量阻抗機(jī)器在保護(hù)區(qū)內(nèi)，那么繼電器就在工作狀態(tài)，從而達(dá)到保護(hù)饋線的作用。
（2）方向阻抗繼電器
在方向阻抗繼電器中的圓形構(gòu)建就不同于圓特性的阻抗繼電器，其是以一個阻抗值的絕對值為直徑并且通過坐標(biāo)原點的圓，同理圓內(nèi)保護(hù)，且保護(hù)的動作具有一定的方向性。其特點在于對于加入到阻抗繼電器中的電壓與電流會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，致使其的動作阻抗就會不同。
（3）偏移特性阻抗繼電器
此種類型的阻抗繼電器是介于上述兩種阻抗繼電器性能之間的一種，其的動作特性發(fā)生了向右偏移了一個量的改變。其的特性圓的組成方式也會有所不同。
分析完不同類型的阻抗繼電器后，通過圖1距離保護(hù)措施的原理示意圖，我們可以設(shè)阻抗繼電器的使用電壓為Uop=Um-ImZset，這里的Zset是指在饋線中要保護(hù)的區(qū)域的阻抗值。由此得知，在饋線的保護(hù)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)短路的故障，電壓小于0，如果在饋線的保護(hù)區(qū)域外出現(xiàn)短路的故障，那么電壓就會大于0.當(dāng)整體電壓值大于測量阻抗值時，這就表明此時變電所處于保護(hù)饋線的狀態(tài)。
圖1 距離保護(hù)措施的原理示意圖
在分析距離保護(hù)時限的特性時，我們可以借鑒參考三段式保護(hù)電流的時限設(shè)定。距離保護(hù)的時限配合是饋線進(jìn)行防護(hù)工作的首要選擇措施：
例如在新豐鎮(zhèn)鐵路牽引變電所，其采用了國內(nèi)目前最先進(jìn)的綜合自動化設(shè)備，其中設(shè)有18條不同區(qū)域不同方向的饋線傳輸電能，在有一次使用過程中由于受到了外界環(huán)境的影響，絕緣層發(fā)生了故障，導(dǎo)致其供電系統(tǒng)整個癱瘓，在經(jīng)過專業(yè)人員的仔細(xì)排查與分析后，采取增加電流的方法使得測量阻抗值逐步增大，起到了對饋線的保護(hù)作用。由于其反應(yīng)的電壓與電流值較直觀，明顯，又便于測量，測量結(jié)果又較為精確，因此，人們多采取這種距離保護(hù)措施去解決饋線故障的問題。
2.2自適應(yīng)距離保護(hù)措施應(yīng)用分析
在對自適應(yīng)距離的保護(hù)措施進(jìn)行試驗時我們采用的是綜合諧波含量，利用新的數(shù)學(xué)定義式對測量阻抗值進(jìn)行了細(xì)致的計算，由于供電系統(tǒng)的電力機(jī)車中含有豐富的奇次諧波能量，所以測量出的諧波阻抗值如果功率大于整定值，那么就表示自動收縮繼電器的功能處于邊界狀態(tài)，如果測量出的阻抗值大于整定值，在遇到饋線發(fā)生短路問題時，一定量的諧波能量也會在短路的線路中存在，這時將短路線路的綜合諧波含量定位一個參數(shù)，將測量出的阻抗值與這個定值參數(shù)進(jìn)行比較分析，當(dāng)阻抗值小于這個綜合諧波含量值時就表明此刻保護(hù)裝置應(yīng)減少或停止對于邊界的收縮。由于自適應(yīng)距離保護(hù)措施設(shè)計到不同領(lǐng)域的專業(yè)知識以及其需要利用不同的數(shù)學(xué)與物理公式進(jìn)行試驗與計算，在一般的實際操作中，專業(yè)人員還是更青睞于使用距離保護(hù)措施來提高牽引變電站饋線的防御性能。
當(dāng)檢測到的二次諧波含量超過整定值時，會閉鎖距離保護(hù)：
其中：KYL為二次諧波含量整定值。
?動作特性實現(xiàn)
當(dāng)檢測到的綜合諧波含量超過整定值時，會對距離保護(hù)抑制：
其中： =（I2+I3+I5）/I1;
I1、I2、I3、I5―分別為基波、二次、三次、五次諧波分量;
Kh─諧波抑制加權(quán)系數(shù);
Rh、Xh―分別為考慮諧波抑制后的電阻和電抗。
在饋線裝置中應(yīng)用自適應(yīng)距離保護(hù)措施時要注意對于平臺要使用適合的工作速率，盡量避免使其達(dá)到限制速度，在保護(hù)裝置上要采用1.2k/s的采樣速度。通過對于sin與cos的濾波器的幅頻圖表的分析得知，sin的保護(hù)裝置對于高速率的頻率相比于cos的保護(hù)裝置的抑制能力更好，而cos的保護(hù)裝置對于直流電源的抑制作用要更好，各有各的優(yōu)點。但是根據(jù)各方面綜合來看，在電氣化鐵路的牽引變電所中對于饋線裝置的保護(hù)選擇cos保護(hù)裝置是最好的，主要是因為cos保護(hù)裝置抑制的直流電源對測距的影響較大，這就可以減少饋線在使用中所受的損害。而高頻分量的成分少，對饋線的損害也就減少。
2.3 饋線保護(hù)的后續(xù)措施完善
在對饋線進(jìn)行以距離保護(hù)為主導(dǎo)方式的保護(hù)工作后，還需要通過其他的方式來做好對饋線保護(hù)功能以及系統(tǒng)的完善。這里的完善后續(xù)措施主要有：配置線路電流增量保護(hù)、電流速斷保護(hù)以及饋線過負(fù)荷保護(hù)等。其中最常見的也是最易操作的就是電流速斷的方式，在圖2的人工式饋線故障處理圖中，我們可以看到在變電站M的后部位置有速斷裝置，在變電站的電能經(jīng)過這速斷裝置的處理后就會通過線路的電流方向傳輸電能，這樣也是在對牽引變電所的饋線起到了保護(hù)作用。
圖2 人工式饋線故障處理技術(shù)示意圖
三、結(jié)語
在經(jīng)過長期的應(yīng)用后，距離保護(hù)措施在解決饋線故障方面可行性最好。因此，作者建議相關(guān)人員積極采取距離保護(hù)等措施去解決饋線故障的問題，并積極采取電流增量、電流速斷、饋線過負(fù)荷保護(hù)等后續(xù)措施去完善饋線保護(hù)措施，這樣才能更好的解決饋線故障問題，進(jìn)一步推進(jìn)我國的牽引變電所供電系統(tǒng)能夠更好的為不同區(qū)域的不同用戶服務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]武靜.淺析電氣化鐵路牽引變電所饋線保護(hù)系統(tǒng)[J].同煤科技，2014-04-12.
【關(guān)鍵詞】接觸網(wǎng)；故障分析；可靠性
1.接觸網(wǎng)主要故障分析
1.1空間結(jié)構(gòu)尺寸方面故障
接觸網(wǎng)不僅要保障向電力機(jī)車提供的電流質(zhì)量良好，而且還要保證在規(guī)定的空間幾何位置上接觸懸掛能牢固地接觸，保證受電弓從接觸線上取流能平滑并且質(zhì)量良好。由于機(jī)車受電弓有限的寬度和愈來愈快的運(yùn)行速度，一旦接觸網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)發(fā)生變化或接觸懸掛上零件脫落的情況發(fā)生，就會給電力機(jī)車或電動車的運(yùn)行帶來很大障礙，嚴(yán)重的情況下還會造成弓網(wǎng)故障。受當(dāng)時條件限制，建設(shè)初期標(biāo)準(zhǔn)偏低的接觸網(wǎng)已經(jīng)不能很好適應(yīng)當(dāng)今鐵路發(fā)展形勢，導(dǎo)線質(zhì)量不一，時常發(fā)生斷線狀況，疲勞耗損較為嚴(yán)重。
1.2絕緣方面故障
絕緣是接觸網(wǎng)這一特殊的高壓供電設(shè)備的重要技術(shù)指標(biāo)之一，接觸網(wǎng)不同于地方的供電線，距離機(jī)車近且懸掛高度較低，常常遭到環(huán)境和混合牽引的機(jī)車的污染，具有相當(dāng)大的絕緣難度。根據(jù)絕緣介質(zhì)來劃分，接觸網(wǎng)的絕緣主要包括絕緣體絕緣和空氣間隙絕緣兩種，接觸網(wǎng)的正常運(yùn)行會受到任何一方面放電的影響。鑒于我國設(shè)計方面和特殊的自然環(huán)境的原因，整個故障占比例較高的就是絕緣方面的故障，其影響范圍也較廣，應(yīng)該得到較為嚴(yán)肅認(rèn)真的對待。
1.3電氣聯(lián)結(jié)方面故障
因事先難以發(fā)現(xiàn)并且具有嚴(yán)重的危害性，電氣燒傷故障作為鐵路電氣化接觸網(wǎng)設(shè)備的一類故障，已引起供電運(yùn)營檢修部門的高度重視。由于接觸網(wǎng)設(shè)備主要在力與電的雙重作用下工作，所以接觸網(wǎng)故障的主體由機(jī)械故障和電氣燒傷故障構(gòu)成。由于接觸網(wǎng)運(yùn)行時間長久和不斷增加的牽引運(yùn)能，越來越突出設(shè)備的電氣燒傷現(xiàn)象已得到檢修部門的關(guān)注。供電運(yùn)營單位為確保供電安全的一個重要任務(wù)就是預(yù)防和防治接觸網(wǎng)設(shè)備發(fā)生電氣燒傷故障。
2.接觸網(wǎng)可靠性發(fā)展?fàn)顩r
“受流質(zhì)量、安全可靠、景觀設(shè)計”是接觸網(wǎng)需要解決的三大問題，可靠性列在其中。高速鐵路由于具有系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備繁多、任務(wù)繁重等特點，一旦出現(xiàn)事故，波及范圍及社會政治經(jīng)濟(jì)影響都很大，研究接觸網(wǎng)的一項重要課題就是研究其供電可靠性。高速鐵路的供電可靠性也因高速客運(yùn)專線鐵路的大規(guī)模興建而倍受關(guān)注。可靠性工作受到國外的電氣公司與各種國際機(jī)構(gòu)（如IEC、IEEE等）的高度重視，專職的可靠性工程師在一些著名的電氣公司或可靠性管理部門非常常見。不管有些產(chǎn)品有無規(guī)定可靠性指標(biāo)，公司內(nèi)部都會開展可靠性研究工作，國外各公司間競爭的一個非常重要的手段就是產(chǎn)品可靠性的高低。國外也有著活躍的可靠性學(xué)術(shù)交流，目前國際上已將傳統(tǒng)的可靠性評估擴(kuò)展為RAMS評估。該項評估包括對系統(tǒng)可靠性（reliability）、可用性（availability）、可維護(hù)性（maintenance）和安全性（safety）的全面評估。現(xiàn)在有關(guān)鐵道的RAMS國際標(biāo)準(zhǔn)已由最早的EN50126：1999上升為IEC62278：2002。有許多涉及到可靠性的國際學(xué)術(shù)會議，例如，IEEE霍姆接觸會議（每年召開一次）、國際可靠性物理學(xué)會議（每年召開一次）、國際電接觸會議（每年召開一次）、國際可靠性與維修性會議（每年召開一次）等等。
可靠性理論在我國只有30年的引進(jìn)歷史。我國于1976年了第一個可靠性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《可靠性名詞術(shù)語》。第一個可靠性國家標(biāo)準(zhǔn)于1979年。80年代，我國在IEc/Tc56有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和美國軍工標(biāo)準(zhǔn)作為參照下，制定了一批可靠性標(biāo)準(zhǔn)，基本完成了可靠性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)配套工作。90年代以來，產(chǎn)品的可靠性工作受到機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)的高度重視，產(chǎn)品的可靠性標(biāo)準(zhǔn)（包括可靠性試驗方法）和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的可靠性指標(biāo)已經(jīng)得到普遍使用。1990年，機(jī)械電子工業(yè)部在《加強(qiáng)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計工作的規(guī)定》第二十四條作出明確規(guī)定：新產(chǎn)品鑒定定性時，必須有可靠性試驗報告和設(shè)計資料。在鐵道方面，制定了（113/T1335―1996）《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范》。進(jìn)入21世紀(jì)后，（G1150068-2001）《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》在建筑領(lǐng)域正式形成。將可靠性原理方法與供電系統(tǒng)科學(xué)結(jié)合，電氣化鐵道的供電可靠性評估采用最科學(xué)經(jīng)濟(jì)的方法充分發(fā)揮電氣供電設(shè)備的潛力，保證鐵路運(yùn)行所需的連續(xù)不斷電力。
3.接觸網(wǎng)可靠性分析的方法
人們根據(jù)可靠性分析結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)了許多可靠性分析方法。確定性方法和概率性方法是計算可靠性方法的兩大類。概率性方法按照所使用的數(shù)學(xué)工具又可以分為：解析法和模擬法。確定性方法可用于在預(yù)期故障發(fā)生的情況下研究系統(tǒng)可靠性水平。以前常用的系統(tǒng)N-1或N-K安全性檢驗，就是評價確定性可靠性的常用方法。此方法具有考察的狀態(tài)數(shù)有限、能詳細(xì)而精確的描述每個考察狀態(tài)的優(yōu)點。缺點是在于這些狀態(tài)表的生成受技術(shù)人員的經(jīng)驗的決定，有可能漏掉狀態(tài)，而且狀態(tài)的嚴(yán)重程度也可能不能察覺的隨時間變動。對系統(tǒng)的安全性進(jìn)行粗略估計可以采用確定性方法的計算結(jié)果，改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)，但它只能進(jìn)行一些故障階數(shù)較少的故障類型的事故后果的預(yù)想，而且不能預(yù)測事故發(fā)生的可能性具體有多大。近年來，概率性分析方法已逐漸取代確定性可靠性評估方法。
根據(jù)零部件故障和修復(fù)的統(tǒng)計值，概率性方法可以計算出系統(tǒng)和節(jié)點的運(yùn)行參數(shù)變化區(qū)間和風(fēng)險指標(biāo)，從而對系統(tǒng)的可靠性作出較為全面和客觀的評價。概率性可靠性評價方法分為解析法和模擬法兩種。解析法對零部件或系統(tǒng)的壽命過程進(jìn)行合理的理想化，并將這一壽命過程用數(shù)學(xué)模型描述，如用指數(shù)分布等。再通過運(yùn)算來求解，得出可靠性指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)法、狀態(tài)空間法和故障樹分析法是解析法的常用方法。
在系統(tǒng)設(shè)計過程中，通過對系統(tǒng)各組成部分的潛在的故障模式分析，對系統(tǒng)功能的影響分析，按嚴(yán)酷程度對每一個潛在故障模式進(jìn)行歸類類，總結(jié)出可采取的預(yù)防措施來促進(jìn)系統(tǒng)可靠性的提高。
4.結(jié)語
隨著列車不斷提速以及電氣化鐵道運(yùn)營范圍的不斷擴(kuò)大，對接觸網(wǎng)可靠性有著越來越高的要求。因此，分析我國的接觸網(wǎng)系統(tǒng)故障情況并探討如何提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性顯得極為重要。
【參考文獻(xiàn)】
[1]李雪，吳俊勇，楊媛.京津城際高速鐵路接觸網(wǎng)可靠性維修研究[C].2010鐵路電氣化新技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集，2010.
論文摘要：介紹了西南交通大學(xué)建成的教學(xué)用模擬變電所實訓(xùn)基地的結(jié)構(gòu)、功能、特點、實踐項目。使用表明，該基地具有國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平，完善的教學(xué)、培訓(xùn)和科研的綜合功能。由于采用最新的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，該變電所可作為目前鐵路牽引變電所技術(shù)改造的參考。
0引言
西南交通大學(xué)有部分直接服務(wù)于鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的專業(yè)，其中“鐵道電氣化”專業(yè)作為教育部、鐵道部的重點特色專業(yè)而一直受到重視。
分布于鐵路沿線的牽引變電所，是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國電氣化鐵路和城市軌道交通的發(fā)展，變電所綜合自動化技術(shù)水平的不斷提高，對從事牽引變電所設(shè)計、運(yùn)行、管理等方面的專業(yè)技術(shù)人才的需求數(shù)量增加，同時對其掌握知識的廣度和深度特別是具有較強(qiáng)的實踐動手能力方面提出了更高的要求。因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生理論和實踐相結(jié)合的能力的培養(yǎng)。在教育部“示范性教學(xué)實踐基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校區(qū)建成一座集教學(xué)、實習(xí)、培訓(xùn)和科研為一體的模擬變電所實訓(xùn)基地。
1模擬變電所簡介
我校模擬變電所分為兩期建成:
I期是與實際變電所相同的開關(guān)控制屏柜和繼電保護(hù)屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設(shè)計的模擬負(fù)載電量和故障盤。如圖1所示。
Ⅱ期是模擬一段地方電力網(wǎng)或電氣化鐵路的環(huán)境下，一個調(diào)度中心使用遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)控制的五個變電所，圖2是這五個模擬變電所的一次接線圖。該項目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所，且負(fù)載的大小和相位均可調(diào)節(jié)，其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機(jī)保護(hù)裝置、WKH-891型電鐵饋線微機(jī)保護(hù)裝置、DQWC-03牽引變電所二次設(shè)備測試系統(tǒng)。
模擬變電所中被監(jiān)控設(shè)備的位置狀態(tài)信號、保護(hù)動作信號、預(yù)告信號、事故信號等遙信信號通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠(yuǎn)方終端)的開關(guān)量輸人/輸出模塊相連接，電流、電壓等遙測信號將通過信號變送器柜，輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發(fā)的遙控命令，通過以太網(wǎng)傳輸，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控的功能。遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結(jié)構(gòu)的Momentum，其編程軟件Con-cept是一個基于Microsoft Windows環(huán)境的編程軟件套件，具有很強(qiáng)的設(shè)計性、可擴(kuò)展性;主站組態(tài)軟件iFix支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有開放性、可組態(tài)性、兼容性及可開發(fā)性。
為了比較和研究，我系的教師正在進(jìn)行一系列的科研開發(fā)，其目標(biāo)是在模擬變電所二次系統(tǒng)中采用測控、保護(hù)一體化的分布式控制系統(tǒng)(DCS)實現(xiàn)變電所自動化管理，其結(jié)構(gòu)圖如圖4。
2教學(xué)實踐基地的開發(fā)
1)校內(nèi)學(xué)生及現(xiàn)場工程技術(shù)人員，可對照變電所各種屏柜，提高閱讀二次系統(tǒng)接線圖、安裝施工圖的能力，通過開閉操作、設(shè)置故障等項目的訓(xùn)練，可以培養(yǎng)他們對現(xiàn)場運(yùn)行中出現(xiàn)的故障的分析和處理能力，包括一次設(shè)備的故障范圍的判斷、二次系統(tǒng)的故障判斷、查找和處理。
2)變電所基本電器及二次接線方面實訓(xùn)項目n個。如斷路器結(jié)構(gòu)、原理;斷路器參數(shù)的測量與調(diào)整;變電所二次接線、電纜的數(shù)字編號法以及“相對標(biāo)志法”的識別;二次接線盤后安裝圖及實際安裝技術(shù);變壓器控制、保護(hù)盤結(jié)構(gòu)、接線、檢測、調(diào)試及整套保護(hù)聯(lián)動實驗(包括整定計算);在以上各盤設(shè)置不同故障(可達(dá)幾百種)練習(xí)查找及消除故障的方法等。
3)運(yùn)動系統(tǒng)遙測、遙信信號源接線的校正及采集的遙測量的精度實驗。
4)利用便攜式計算機(jī)對遙控設(shè)備進(jìn)行合、分實驗，讓學(xué)生了解遠(yuǎn)動系統(tǒng)是如何驅(qū)動被控設(shè)備動作。轉(zhuǎn)貼于
5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網(wǎng)頁，實時了解該P(yáng)LC的運(yùn)行、通信等狀態(tài)的實驗。
6)上位機(jī)各種功能的校核實驗。通過該實驗讓學(xué)生了解調(diào)度員的工作職責(zé)、工作內(nèi)容、iFix軟件的各種功能的使用，從而對遠(yuǎn)動系統(tǒng)有更深層的了解。
7)利用組態(tài)軟件Concept對PLC進(jìn)行配置，使學(xué)生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號及設(shè)計要求對PLC進(jìn)行配置;利用Concept對PLC遙控、遙信和遙測功能的編程，使學(xué)生熟練掌握Concept編程方法。
8)自動化組態(tài)軟件iFix系統(tǒng)的安裝，熟悉掌握iFix系統(tǒng)軟件的運(yùn)行環(huán)境及其安裝過程。
9)通過在iFix系統(tǒng)新增6#模擬變電所的實驗，使學(xué)生了解iFix系統(tǒng)的可組態(tài)性及可擴(kuò)展性。
10)進(jìn)行繼電保護(hù)單體測試及數(shù)據(jù)管理。
11)進(jìn)行繼電保護(hù)盤上測試及數(shù)據(jù)管理。
12)微機(jī)保護(hù)裝置的調(diào)試與特性實驗。
3實踐意義
模擬變電所實訓(xùn)基地自1998年投入使用后，至今已連續(xù)培訓(xùn)了五屆畢業(yè)生和一批現(xiàn)場工程技術(shù)人員，經(jīng)總結(jié)，其實踐意義在于:
1)為學(xué)生提供專業(yè)技能訓(xùn)練的條件與場所。能完成供變電工程、繼電保護(hù)、變電所二次接線、微機(jī)監(jiān)控技術(shù)等幾乎全部專業(yè)課程的大量綜合性實驗，以及電氣設(shè)備的實際操作技能、檢修調(diào)試技術(shù)、查找故障及排除方法的實際訓(xùn)練。而且充分利用學(xué)校具有的學(xué)科優(yōu)勢，以模擬變電所為基地，配合學(xué)生專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)，開發(fā)如電工理論、電氣裝備、自動化、計算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與通訊等領(lǐng)域的多個應(yīng)用性、研究性實驗;同時由于人員和設(shè)備的集中，能夠按項目組織學(xué)生進(jìn)行綜合性實訓(xùn)，盡可能使學(xué)生參與以教師為主導(dǎo)的科研活動。
2)對于現(xiàn)場技術(shù)和施工人員，很重要的一點就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝，能查找和處理運(yùn)行故障和設(shè)計缺陷。通過實地培訓(xùn)，能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓(xùn)和考核職工283人，取得良好的效果。
3)目前西南地區(qū)鐵路已完全實現(xiàn)電氣化，全區(qū)擁有牽引變電所200多座，其中大都為上世紀(jì)70~80年代所建，技術(shù)水平落后。而我校模擬變電所實訓(xùn)基地的建成，對其技術(shù)改造具有借鑒的意義，在應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備和進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新方面起到示范的作用。
