高速铁路电气化工程高速铁路电气化工程建设标准及技术特点建设标准及技术特点 1(一一)什么是高速什么是高速铁铁路路国际上通常将设计列车运营时速能达到200 km/h以上的铁路称为高速铁路。根据所采用的不同技术，高速铁路又分为轮轨轮轨接触接触技技术类术类型和磁型和磁悬悬浮技浮技术类术类型型。 轮轨技术有非摆式车体和摆式车体两种； 磁悬浮技术又根据所采用的悬浮技术分为超导和常导两种。2（二）高速与普通（二）高速与普通铁铁路的主要区路的主要区别别 在轮轨接触的铁路技术中，随着速度的提高，将会出现一些新的问题。对基础设施和移动的车辆都提出了新的要求，主要可以归结为两个方面，即：当速度超过250 km/h以后，空气动力特性的显著变化，对车辆结构和铁路基础设施提出新的要求；高速运行的列车要求具备持久稳定、高平顺性、能供列车安全舒适运行的轨下基础。3(二二) 高速与普通高速与普通铁铁路的主要区路的主要区别别空气动力学特性：列车高速运行时，行车阻力、震动和机械动力噪音有所增加，动车组与空气摩擦噪音的指标亦有所提高。 对列车的结构，需要修改头型及外轮廓设计，改善空气流向，优优化弓网关系及受化弓网关系及受电电弓的位置弓的位置，增加减振措施等。 4(二二) 高速与普通高速与普通铁铁路的主要区路的主要区别别接触网方面：接触网方面： 列车高速运行时对接触网作用，导线产生较较高高频频率的波率的波动动。 为了降低弓网离线率，要求接触网具有较大的张力体系、高度的平顺性，以保证良好的受流供电。 5设备方面设备方面对比项目对比项目常速接触网常速接触网高速接触网高速接触网设设备备方方面面 导高导高. .拉出值测量拉出值测量 线坠线坠 光学测量仪光学测量仪支柱斜率测量支柱斜率测量 线坠线坠 经纬仪经纬仪 吊弦间距测量吊弦间距测量 估算（估算（8 81212米）米） 吊弦间距测量仪吊弦间距测量仪 作业车作业车 梯车梯车 轨道作业车轨道作业车 数据计算数据计算 人工或计算器人工或计算器电脑软件程序化电脑软件程序化 基坑开挖基坑开挖 人工人工 专用打桩机专用打桩机 吊弦制作吊弦制作 人工人工 专用制作工具及作业台专用制作工具及作业台 放线放线 人工或轨道车人工或轨道车 恒张力放线车组恒张力放线车组 断线工具断线工具 断线钳或钢锯断线钳或钢锯 液压断线钳液压断线钳 扳手扳手活动扳手活动扳手 专用公斤扳手专用公斤扳手高速接触网与普速接触网的比较高速接触网与普速接触网的比较6结构方面结构方面对比项目对比项目常速接触网常速接触网高速接触网高速接触网基基本本结结构构悬挂类型悬挂类型半补偿半补偿. .全补偿链形悬挂全补偿链形悬挂全补偿链形悬挂全补偿链形悬挂支持装置支持装置以柔性支撑为主以柔性支撑为主刚性支撑刚性支撑定位装置定位装置普通定位器普通定位器组合定位器组合定位器锚段关节锚段关节三、四跨锚段关节三、四跨锚段关节四、五跨锚段关节四、五跨锚段关节分相分相器件式器件式锚段关节式锚段关节式线岔线岔以交叉线岔为主以交叉线岔为主采用标准定位采用标准定位以非交叉线岔为主以非交叉线岔为主交叉线岔无标准定位交叉线岔无标准定位7状态参数和结构参数方面状态参数和结构参数方面对比项目对比项目 常速接触网常速接触网高速接触网高速接触网基基本本参参数数及及动动态态特特性性最大跨距（最大跨距（m m）65656060结构高度（结构高度（m m）1.11.11.71.71.31.31.81.8正线导线高度（正线导线高度（ m m ）5.85.86.06.05.35.35.85.8吊弦布置间距吊弦布置间距8 8 1212米米吊弦间距吊弦间距9 9米，弹性吊弦米，弹性吊弦8 8米米吊弦形式吊弦形式普通环节吊弦普通环节吊弦弹性整体吊弦弹性整体吊弦预留驰度（预留驰度（mmmm）无预留驰度无预留驰度0 06060之间预留之间预留平均弹性平均弹性0.450.45左右左右0.70.7左右左右弹性差异系数弹性差异系数5050左右左右2020以下以下波动速度波动速度不考虑不考虑是决定因数，要充分考虑是决定因数，要充分考虑综合补偿张力综合补偿张力2.5T2.5T3.53.55.5T5.5T动态抬高动态抬高不考虑不考虑充分考虑并加以限制充分考虑并加以限制8导线高度及结构高度导线高度及结构高度 在在满满足足建建筑筑限限界界的的情情况况下下，接接触触线线的的悬悬挂挂高高度度应应尽尽量量低低，以以减减小小空空气气动动力力对对弓弓网网受受流流质质量量的的影影响响。国国外外高高速速铁铁路路接接触触线高度如下：线高度如下：日本：日本：50005000mmmm法国：法国：50805080mmmm德国：德国：53005300mmmm 我我国国客客运运专专线线车车辆辆建建筑筑限限界界高高度度为为48004800mmmm，综综合合考考虑虑绝绝缘缘距距离离、导导线线弛弛度度、施施工工误误差差等等因因素素，客客运运专专线线接接触触线线悬悬挂挂点高度定为点高度定为53005300mmmm，最低点高度为最低点高度为51505150mmmm。9线索方面线索方面10弓网关系方面弓网关系方面对比项目对比项目常速接触网常速接触网高速接触网高速接触网弓弓网网关关系系接触压力接触压力只考虑接触力只考虑接触力的静态值的静态值除考虑静态外，还要考虑最大偏差除考虑静态外，还要考虑最大偏差机械磨耗机械磨耗考虑并加以限制考虑并加以限制考虑并加以限制考虑并加以限制电气磨耗电气磨耗几乎不考虑几乎不考虑 考虑受电弓滑板和接触网材料的考虑受电弓滑板和接触网材料的重要因数重要因数动态包络线动态包络线上下左右上下左右100mm100mm上下左右上下左右200200400mm400mm线线材材承力索承力索GJ-70 TJ-90GJ-70 TJ-90THJ-95 THJ-120THJ-95 THJ-120接触线接触线钢铝线黄铜线钢铝线黄铜线以以银铜线和镁铜线银铜线和镁铜线为主为主11高速接触网的受流特点高速接触网的受流特点（1 1）空气动力和外部激扰对接触压力影响明显）空气动力和外部激扰对接触压力影响明显 在高速运行下，空气动力将造成在高速运行下，空气动力将造成弓网接触力弓网接触力产生较大波动产生较大波动。该力会因不同受电弓或相同受电弓。该力会因不同受电弓或相同受电弓的不同运行方向而不同；的不同运行方向而不同； 在高速运行下，任何外部的不平顺都会造成列在高速运行下，任何外部的不平顺都会造成列车的振动，这种振动的振级与列车速度成正比。振车的振动，这种振动的振级与列车速度成正比。振动同样将使弓网动态接触压力与静态接触压力产生动同样将使弓网动态接触压力与静态接触压力产生较大的偏差，造成动态接触压力上下波动。以上因较大的偏差，造成动态接触压力上下波动。以上因素使素使弓网离线弓网离线，受流质量变差，加剧受电弓滑板和，受流质量变差，加剧受电弓滑板和接触网的电气磨耗和机械磨耗。接触网的电气磨耗和机械磨耗。 12 （2 2）牵引电流是普速列车牵引电流的两倍，甚至更大）牵引电流是普速列车牵引电流的两倍，甚至更大，牵，牵引电流的加大造成接触线与滑板之间过热。引电流的加大造成接触线与滑板之间过热。 高速列车单车电流可达高速列车单车电流可达60060010001000A A，而普速列车电流一而普速列车电流一般不大于般不大于300300A A 点接触和大电流输送之间的矛盾更加突出点接触和大电流输送之间的矛盾更加突出! ! 大电流的存在：大电流的存在：(a)(a)回流与接地系统要求更高；回流与接地系统要求更高；(b)(b)网中高次谐波电流产生的高频电磁场干扰更明显；网中高次谐波电流产生的高频电磁场干扰更明显； 接触网的电磁干扰有两大类：接触网的电磁干扰有两大类： (a) (a)弓网离线产生的高频电磁辐射；弓网离线产生的高频电磁辐射； (b) (b)接触网绝缘子放电。接触网绝缘子放电。13(二二) 高速与普通高速与普通铁铁路的主要区路的主要区别别列列车车及及牵牵引引动动力：力： 高速列车采用动车组的形式，牵引有动力分散、动力集中两种方式，采用大功率交流传动GTO及IGBT或IPM元件，大幅度提高牵引功率。 为了提高速度、减小对轨道结构及基础设施的影响，高速铁路要求降低车体重量并限制轴重。这包括：合理的转向架结构、良好的空气动力学性能和气密性、制动装置的特殊要求，降噪措施，车载微机故障监控诊断系统，集便装置的特殊设计等。1415动力分散动车组的优点：牵引功率大： 通过提高动车组中动力车动力车的比例，可增加整个动车组的总牵引功率。如CRH2-300动车组即是在CRH2时速200公里动车组技术平台上，通过增加动车数量的方式实现功率、速度提升。16轴重小：动力集中模式是将动力车所需所有的功率部件集中在动力车上，其重量大，不利于动力车减重，动力车轴重很大程度上限制了整列动车组的速度。而动力分散模式可将动力车的部分功率部件，如牵引变压器牵引变压器，以及空压机等部件，布置在非动力车上，减轻了动力车的轴重。启动加速性能好：整列动车组牵引功率大，同时动轴数量多，粘着利用好，不易发生空转。动力分散动车组的优点：17可靠性高可靠性高：牵引单元多，且均可单独控制，如其中某个单元故障，可自动或手动切除，其余牵引单元仍可正常运行，或限速运行。动力分散动车组的优点：定员多：动车组所有部件均布置在车下，所有车辆均可载客，极大地提高了车辆的利用率。但对隔音和降噪提出了更高的要求。编组灵活：动车组均可两列重联运行，可满足高峰期和正常客流状态不同的需求。18与动力集中方式相比，动力分散与动力集中方式相比，动力分散在速度提在速度提升、节能环保、综合经济性及适应运输需升、节能环保、综合经济性及适应运输需求求等方面，具有明显的比较优势，符合高等方面，具有明显的比较优势，符合高速铁路的发展需求。速铁路的发展需求。动力分散动车组的优点：动力分散动车组的优点：19( (二二) ) 高速与普通铁路的主要区别高速与普通铁路的主要区别通信信号系统：通信信号系统： 地面信号为主地面信号为主变为变为机车信号为主机车信号为主 司机制动司机制动转变为转变为车载计算机判别、自动控制，车载计算机判别、自动控制，并通并通过过超速防护系统超速防护系统自动施行制动；自动施行制动； 为了提高运营指挥效率，保证正点，高速铁路采用为了提高运营指挥效率，保证正点，高速铁路采用综合调度系统指挥控制；综合调度系统指挥控制； 围绕运营指挥所采用的计算机网络及通信系统，需围绕运营指挥所采用的计算机网络及通信系统，需要要很高的可靠性和安全保障；很高的可靠性和安全保障； 高速铁路要求高速铁路要求车、地之间的信息传输误码率低车、地之间的信息传输误码率低，且，且更加准确；更加准确； 高速列车装备有大量的计算机检测设备，形成一个高速列车装备有大量的计算机检测设备，形成一个车载计算机网络车载计算机网络，使得列车控制、维修的效率得到很，使得列车控制、维修的效率得到很大的提高。大的提高。20( (二二) ) 高速与普通铁路的主要区别高速与普通铁路的主要区别其他主要区别：其他主要区别： 配置了风、雨、雪、地震等配置了风、雨、雪、地震等自然灾害告警系统，自然灾害告警系统，监测信息经过通信网与调度中心直接相连监测信息经过通信网与调度中心直接相连，以保证，以保证高速行车的安全；高速行车的安全； 沿高速线设置的跨线桥需安装沿高速线设置的跨线桥需安装坠落物告警装置坠落物告警装置，高速全线必须封闭，不设平交道口。高速全线必须封闭，不设平交道口。 由于高速行驶中列车与空气摩擦产生了大量噪音，由于高速行驶中列车与空气摩擦产生了大量噪音，因此，高速铁路途经人口密集的地区时，沿线需采因此，高速铁路途经人口密集的地区时，沿线需采取降低噪音的措施，取降低噪音的措施，安装隔音墙安装隔音墙。21( (三三) )高速铁路的主要技术特征高速铁路的主要技术特征 采用轮轨技术的高速铁路具有以下四个方面的主采用轮轨技术的高速铁路具有以下四个方面的主要技术特征：要技术特征： 1.1.轮轨方面：持久高平顺性的轨道，轻量化、高轮轨方面：持久高平顺性的轨道，轻量化、高走行稳定性的列车；走行稳定性的列车； 2.2.弓网方面：弓网方面：大张力的接触网，高性能的受电弓；大张力的接触网，高性能的受电弓； 3. 3.空气动力方面：流线形、密封的列车，较大的空气动力方面：流线形、密封的列车，较大的线间距和隧道断面；线间距和隧道断面； 4.4.牵引与制动方面：牵引与制动方面：大功率的大功率的交交- -直直- -交交列车和大列车和大容量的牵引供电设施，大能力的盘形、再生、涡流列容量的牵引供电设施，大能力的盘形、再生、涡流列车制动系统和车制动系统和车载信号为主的列控模式车载信号为主的列控模式。22( (四四) )中国高速铁路独特的技术特点中国高速铁路独特的技术特点 1 1、新建、新建300km300kmh h及以上行车速度的双线高及以上行车速度的双线高速铁路，专门用于旅客快速运输；速铁路，专门用于旅客快速运输； 2 2、新建行车速度、新建行车速度250km250kmh h旅客列车与旅客列车与120km120kmh h货物列车混合运行的模式；货物列车混合运行的模式； 3 3、通信信号制式要考虑、通信信号制式要考虑既有路网既有路网的兼容性；的兼容性； 4 4、采用、采用动力分散式动车组、大量采用无碴动力分散式动车组、大量采用无碴轨道轨道等。等。 23( (五五) ) 高速铁路的主要技术标准高速铁路的主要技术标准1 1、正线数目：双线；、正线数目：双线；2 2、设计速度：列车最高运行速度、设计速度：列车最高运行速度350Km/h350Km/h，最低运行速度，最低运行速度200Km/h 200Km/h ； 3 3、牵引种类及列车类型：电力、动车组；、牵引种类及列车类型：电力、动车组；4 4、列车运行控制方式：自动控制；、列车运行控制方式：自动控制；5 5、行车指挥方式：综合调度集中。、行车指挥方式：综合调度集中。 24高速高速铁路工程特点与路工程特点与难点点一、总体技术要求一、总体技术要求1、信号系统、信号系统 集成了集成了列车运行控制列车运行控制、车站计算机联锁车站计算机联锁和和综合调度综合调度，实现通信、信号和计算机技术的一，实现通信、信号和计算机技术的一体化，充分发挥通信、信号系统的整体综合效体化，充分发挥通信、信号系统的整体综合效能，使其成为一个集能，使其成为一个集行车控制、调度指挥、信行车控制、调度指挥、信息管理和设备监测息管理和设备监测于一体的综合自动化系统。于一体的综合自动化系统。25 2、牵引供电系统的技术特点、牵引供电系统的技术特点 供变电系统的安全、可靠性高和高度自动化；供变电系统的安全、可靠性高和高度自动化； 接触网系统的高平顺性和良好的受流特性；接触网系统的高平顺性和良好的受流特性； 高速铁路牵引供电系统拟采用高速铁路牵引供电系统拟采用AT供电供电方式；方式； 简单链型悬挂；简单链型悬挂； 基于网络化、分层化管理的电力调度系统。基于网络化、分层化管理的电力调度系统。26 自耦变压器供电方式，牵引变压器将自耦变压器供电方式，牵引变压器将110kV110kV三相电降压三相电降压至单相至单相55kV55kV，接触网与正馈线之间，接触网与正馈线之间并联并联接入一台接入一台自耦变压器自耦变压器，其其中心抽头与钢轨中心抽头与钢轨联结。联结。 ATAT供电方式供电方式 正馈线（正馈线（AF线）线）保护线（保护线（PW线）线） AT供供电方式方式27 与直接供电方式相比，与直接供电方式相比，ATAT供电方式具有如下优势：供电方式具有如下优势：具有更大的供电潜力，特别是越区供电能力具有更大的供电潜力，特别是越区供电能力变电所间距大，可节省电力系统供电线路的投资变电所间距大，可节省电力系统供电线路的投资减减少少接接触触网网电电分分相相数数量量，改改善善列列车车运运行行环环境境和和延延长长车上设备使用寿命车上设备使用寿命 减少对通信线的干扰，降低通信线路迁改费用减少对通信线的干扰，降低通信线路迁改费用减少电能损失，降低运营成本减少电能损失，降低运营成本 鉴鉴于于以以上上优优势势，客客运运专专线线电电气气化化一一般般采采用用ATAT供供电方式电方式ATAT供电方式的优越性供电方式的优越性28 3. 高速列车拟采用当今世界上最先进的高速列车拟采用当今世界上最先进的300-350km/h动力分散型动力分散型动车组。动车组。 列车具有运行速度高、安全可靠、车内布列车具有运行速度高、安全可靠、车内布置宽敞舒适、车体轻量化、外观流线型、大功置宽敞舒适、车体轻量化、外观流线型、大功率、低能耗、加速快、爬坡能力强等技术特点，率、低能耗、加速快、爬坡能力强等技术特点，同时具备兼容既有线信号制式、多制动方式、同时具备兼容既有线信号制式、多制动方式、自动诊断等功能。自动诊断等功能。29 4. 防灾安全监控系统防灾安全监控系统由风监测、雨由风监测、雨量及洪水监测、地震监测、轨温监测、量及洪水监测、地震监测、轨温监测、火灾监测、突发事故、异物侵限及非法火灾监测、突发事故、异物侵限及非法侵入防护等系统组成。侵入防护等系统组成。 30二、工程特点与二、工程特点与难点点（一）信号（一）信号1 1、与通信和计算机网络技术一体化；、与通信和计算机网络技术一体化；2 2、列车运行控制采用、列车运行控制采用一级连续速度模式一级连续速度模式，采用采用无绝缘连续编码轨道电路无绝缘连续编码轨道电路和和GSMGSMR R进行列车进行列车与地面之间的信息交换；与地面之间的信息交换；3 3、系统兼容性强，能与既有线的信号系统、系统兼容性强，能与既有线的信号系统兼容，满足不同速度的列车共线混跑及上、下高兼容，满足不同速度的列车共线混跑及上、下高速线；速线；31二、工程特点与二、工程特点与难点点 4、 接地系统采用全线贯通接地铜缆接地系统采用全线贯通接地铜缆，车站（中继站）集中接地车站（中继站）集中接地，提高了系统的，提高了系统的稳定性；稳定性； 5、轨道电路工程量大，轨旁设备的安、轨道电路工程量大，轨旁设备的安装受轨道施工的控制。装受轨道施工的控制。32接触网接地方式 对对于于列列车车密密度度高高、客客流流量量大大的的客客运运专专线线，旅旅客客的的安全至关重要的，接地系统必须满足相关的安全标准。安全至关重要的，接地系统必须满足相关的安全标准。 高高速速列列车车负负荷荷电电流流、故故障障短短路路电电流流均均比比既既有有铁铁路路大大，因因此此地地网网中中钢钢轨轨电电位位也也大大大大增增高高，采采用用传传统统的的接接地方式不能满足相关标准要求。地方式不能满足相关标准要求。 根根据据国国外外经经验验，宜宜采采用用综综合合接接地地方方式式。综综合合接接地地可可以以简简化化网网上上结结构构，直直接接接接地地，可可靠靠性性高高，并并有有效效降降低低钢钢轨轨电电位位，同同时时可可避避免免沿沿线线的的各各设设备备相相互互干干扰扰和和故故障，提高整体可靠性。障，提高整体可靠性。33二、工程特点与二、工程特点与难点点（二）电气化（二）电气化1 1、采用、采用单相单相ATAT供电供电方式；方式；2 2、增大增大铜合金接触导线面积铜合金接触导线面积和和接触悬挂接触悬挂张力张力，满足高速机车良好平稳受流的需要；，满足高速机车良好平稳受流的需要；3 3、全过程精确测量、准确定位和、全过程精确测量、准确定位和满足大满足大张力要求的恒张力导线架设张力要求的恒张力导线架设，确保接触悬挂，确保接触悬挂具有持久的高平顺性；具有持久的高平顺性；4 4、接触网支柱基础采取、接触网支柱基础采取机械化施工机械化施工。34二、工程特点与二、工程特点与难点点（三）电力（三）电力高可靠、免维护和实现远程控制与监测。高可靠、免维护和实现远程控制与监测。35二、工程特点与二、工程特点与难点点（四）综合调试及试运行（四）综合调试及试运行以通信、计算机网络为基础网，以通信、计算机网络为基础网，列车运列车运行指挥系统为核心行指挥系统为核心，对线路设备及列控系统、，对线路设备及列控系统、供电系统、综合维修系统、防灾报警系统、供电系统、综合维修系统、防灾报警系统、旅客服务系统等子系统，按预设的试验计划旅客服务系统等子系统，按预设的试验计划进行进行单体试验、结合试验单体试验、结合试验和和现场运行模拟试现场运行模拟试验验。 涉及专业多，综合调试工作量大，缺少涉及专业多，综合调试工作量大，缺少调试经验。调试经验。36电气化工程施工技术电气化工程施工技术标准及特点标准及特点37牵引变电所二次侧设备选择 牵牵引引变变电电所所二二次次侧侧设设备备可可采采用用传传统统的的户户外外开开关关设设备或户内开关设备（即开关柜）；备或户内开关设备（即开关柜）； 目目前前我我国国电电气气化化铁铁道道牵牵引引变变电电所所馈馈线线侧侧除除了了哈哈大大线线采采用用了了间间隔隔护护板板式式简简易易空空气气开开关关柜柜以以外外，其其他他各各线线的设备还停留在的设备还停留在高压室网栅间隔式分散布置高压室网栅间隔式分散布置的方式；的方式； 在在我我国国，电电力力部部门门和和城城交交领领域域在在3535kVkV已已广广泛泛采采用用空空气气绝绝缘缘和和六六氟氟化化硫硫绝绝缘缘开开关关柜柜，即即AISAIS和和GISGIS，特特别别是是GISGIS由由于于其其体体积积小小，可可靠靠性性高高，维维护护工工作作量量小小，大大大大节节省省变变电电所所占占地地面面积积、房房屋屋面面积积和和电电缆缆等等优优点点已已成成为为3535kVkV配电设备的发展方向；配电设备的发展方向； 电气化铁路二次侧开关设备采用电气化铁路二次侧开关设备采用GISGIS也是大趋势。也是大趋势。 38 与与传传统统的的户户外外型型设设备备相相比比，227.5227.5kV kV GISGIS开开关关柜柜主要特点如下：主要特点如下： 1 1）集集成成化化程程度度高高，并并使使设设备备供供货货渠渠道道得得到到有有效效控控制制，避免了安装的分散性，使设备质量得到了有效的保证；避免了安装的分散性，使设备质量得到了有效的保证； 2 2）使用寿命长，可操作）使用寿命长，可操作3000030000次，次，1000010000次内无维护；次内无维护； 3 3）大大节省场地面积和房屋面积；）大大节省场地面积和房屋面积； 4 4）施工简易化；）施工简易化； 5 5）为为全全所所无无人人值值班班和和自自动动装装置置等等措措施施的的有有效效实实施施了了良好的设备基础；良好的设备基础； 6 6）节省了大量的控制电缆。）节省了大量的控制电缆。牵引变电所二次侧设备选择39高压配电装置的型式高压配电装置的型式 1. 1. 空气绝缘的常规配电装置（高压开关柜），简称空气绝缘的常规配电装置（高压开关柜），简称AISAIS；其母线裸露，直接与空气接触，断路器可用瓷柱；其母线裸露，直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式，其特点是外绝缘距离大，占地面积大，但式或罐式，其特点是外绝缘距离大，占地面积大，但投资少，安装简单，可视性好，投资少，安装简单，可视性好，现大多数电力用户使现大多数电力用户使用的均是这类用的均是这类配电装置；配电装置； 2. 2. 混合式配电装置，简称混合式配电装置，简称H HGISGIS。母线采用开敞式，母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体绝缘其它均为六氟化硫气体绝缘开关装置；开关装置； 3. 3. 六氟化硫气体绝缘六氟化硫气体绝缘全封闭全封闭配电装置，简称配电装置，简称GISGIS；GISGIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，其主要部件的护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于维修间隔不小于2020年年，但投资大，对运行维护的技术性要求很高；但投资大，对运行维护的技术性要求很高； 虽然虽然GISGIS性能好于性能好于AISAIS，但由于成本和管理能力的，但由于成本和管理能力的差异，差异，AISAIS在相当一段时间还不会完全退出。在相当一段时间还不会完全退出。 40GIS41 1.GIS 1.GIS的定义的定义 GIS GIS全称气体绝缘组合电器设备（全称气体绝缘组合电器设备（Gas Gas Insulated SwitchgearInsulated Switchgear），全部采用），全部采用SF6SF6气体气体作为绝缘介质，并将所有的高压电器元件密作为绝缘介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中金属封闭开关设备。封在接地金属筒中金属封闭开关设备。 它是由它是由断路器、母线、隔离开关、电压断路器、母线、隔离开关、电压互感器（互感器（PTPT） 、电流互感器（、电流互感器（CT CT ）、避雷）、避雷器、母线、套管器、母线、套管8 8种高压电器组合而成的高压种高压电器组合而成的高压配电装置。配电装置。 GIS GIS一般由一般由各种不同的间隔各种不同的间隔组成。组成。422.GIS2.GIS厂商介绍厂商介绍 目前目前GISGIS国外生产厂家主要有国外生产厂家主要有ABBABB、东芝、三菱、东芝、三菱、日立、日立、西门子西门子、阿尔斯通、阿海珐、阿尔斯通、阿海珐(Areva)(Areva)集团等；集团等； 国内生产厂家有西安西开高压开关厂、西安高压国内生产厂家有西安西开高压开关厂、西安高压电器研究所电器制造厂、泰开集团有限公司、正泰电器研究所电器制造厂、泰开集团有限公司、正泰电气股份有限公司、上海西门子高压开关有限公司、电气股份有限公司、上海西门子高压开关有限公司、厦门厦门ABBABB华电高压开关有限公司、江苏现代南自电气华电高压开关有限公司、江苏现代南自电气有限公司、湖北永鼎开关有限公司、天水长城开关有限公司、湖北永鼎开关有限公司、天水长城开关厂、平高集团等。厂、平高集团等。 目前目前合企合企生产的生产的GISGIS占国内市场相当人的份额，占国内市场相当人的份额，如占如占550kV550kV断路器和断路器和GISGIS市场的市场的8080，占，占252kV252kV断路器断路器和和GISGIS市场的市场的5050，占，占126kv126kv断路器和断路器和GISGIS市场的市场的3030。433.GIS3.GIS的特点的特点1 1）GISGIS具有占地面积小、体积小，重量轻、元件全部密封具有占地面积小、体积小，重量轻、元件全部密封不受外界环境（如：凝露，污秽，盐雾，小动物及化学物不受外界环境（如：凝露，污秽，盐雾，小动物及化学物质等等）影响，适用于各种恶劣的场所，并具备很强的防质等等）影响，适用于各种恶劣的场所，并具备很强的防浸水能力，浸水能力，防护等级达到防护等级达到IP67IP67； 即使在短时水浸等极端即使在短时水浸等极端情况下也能保证开关正常运行；情况下也能保证开关正常运行； 2 2）操作机构无油化，无气化，具有高度运行可靠性。）操作机构无油化，无气化，具有高度运行可靠性。 3 3） GISGIS采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用较采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用较低；检修工作量小时间短。共箱式低；检修工作量小时间短。共箱式GISGIS全部采用三相机械联动，全部采用三相机械联动，机械故障率低。机械故障率低。 4 4）优越的开断性能）优越的开断性能断路器采用新的灭弧原理为基础断路器采用新的灭弧原理为基础的的自能灭弧室自能灭弧室（自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构）（自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构）, ,充分利用了电弧自身的能量。充分利用了电弧自身的能量。 5 5）损耗少、噪音低）损耗少、噪音低GISGIS外壳上的感应磁场很小，因此外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗。弹簧机构的采用，使得涡流损耗很小，减少了电能的损耗。弹簧机构的采用，使得操作噪音很低。操作噪音很低。44IPIP防护等级防护等级是由两个数字所组成，第是由两个数字所组成，第1 1个数字表示个数字表示固体固体防护等级，防止灰尘等外物侵入防护等级，防止灰尘等外物侵入的等级，第的等级，第2 2个数字表示个数字表示液体液体防护等级，防护等级，是防湿气、防水侵入的密闭程度，数是防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。字越大表示其防护等级越高。“IP2XIP2X”是指防护等级为是指防护等级为2X2X，“X X”表示没表示没有要求。有要求。两个标示数字所表示的防护等级如下：两个标示数字所表示的防护等级如下：45IPIP防护等级防护等级固体防护等级：固体防护等级：IPIP等级：简要说明等级：简要说明/ /定义定义 0 0： 无防护无防护/ /没有专门防护没有专门防护 1 1：防：防50mm50mm的固体的固体/ /人体大面积部分如手人体大面积部分如手( (对有意识对有意识接触无防护接触无防护),),直径直径50mm50mm的固体的固体 2 2：防：防12mm12mm的固体的固体/ /手指或类似物手指或类似物, ,长度不超过长度不超过80mm,80mm,直径超过直径超过12mm12mm的固体的固体 3 3：防：防2.5mm2.5mm的固体的固体/ /直径或厚度大于直径或厚度大于2.5mm2.5mm的工具、的工具、电线等电线等, ,直径直径2.5mm2.5mm的固体的固体 4 4：防：防1.0mm1.0mm的固体的固体/ /直径大于直径大于1mm1mm的线或片状物的线或片状物, ,直直径超过径超过1mm1mm的固体的固体 5 5：防尘：防尘/ /并不防止全部灰尘进入并不防止全部灰尘进入, ,但进入量不妨碍设但进入量不妨碍设备正常运转备正常运转 6 6：尘密：尘密/ /无灰尘进入无灰尘进入 46IPIP防护等级防护等级液体防护等级：液体防护等级：0 0：无防护：无防护/ /没有专门防护没有专门防护 1 1：防滴：防滴/ /垂直滴水应无有害影响垂直滴水应无有害影响 2 2：1515防滴防滴/ /设备与垂直线成设备与垂直线成1515角时角时, ,滴水应无有害影响滴水应无有害影响 3 3：防淋水：防淋水/ /与垂直线成与垂直线成6060角范围的淋水应无有害影响角范围的淋水应无有害影响 4 4：防溅：防溅/ /任何方向溅水应无有害影响任何方向溅水应无有害影响 5 5：防冲水：防冲水/ /任何方向冲水应无有害影响任何方向冲水应无有害影响 6 6：防猛烈海浪：防猛烈海浪/ /猛烈海浪或强烈冲水时进入机壳水量应无有猛烈海浪或强烈冲水时进入机壳水量应无有害影响害影响 7 7：防浸水：防浸水/ /沉浸在规定压力的水中经规定时间后沉浸在规定压力的水中经规定时间后, ,进入水量进入水量应无有害影响应无有害影响 8 8：防潜水：防潜水/ /能长期潜水能长期潜水, ,完全密封完全密封, ,进水量不产生有害影响进水量不产生有害影响47SF6SF6气体的物理和化学性质气体的物理和化学性质（1 1）纯净的）纯净的SF6SF6气体是气体是无色、无味、无臭、不燃无色、无味、无臭、不燃，在常温下化学性质稳定，属在常温下化学性质稳定，属惰性惰性气体。气体密度是气体。气体密度是空气密度的空气密度的5.15.1倍。倍。（2 2）SF6SF6气体在气体在0.29Mpa0.29Mpa压力时，绝缘强度与变压器压力时，绝缘强度与变压器油相当，油相当，灭弧能力灭弧能力是空气的是空气的100100倍。在倍。在1.2Mpa1.2Mpa时液时液化化，为此，为此 SF6 SF6断路器中都不采用过高压力，使其保断路器中都不采用过高压力，使其保持气态。持气态。（3 3）SF6SF6气体有很强的电负性（气体有很强的电负性（SF6+eSF6+e- - =SF6=SF6- -）而正）而正负离子容易复合成中性质点或原子，这是一般气体负离子容易复合成中性质点或原子，这是一般气体所没有的，则所没有的，则SF6SF6气体较其他气体有更强的灭弧性气体较其他气体有更强的灭弧性能。能。48（4 4）而在断路器和）而在断路器和GISGIS操作过程中，由于操作过程中，由于电弧、电晕、火电弧、电晕、火花放电花放电和和局部放电、高温局部放电、高温等因素影响下，等因素影响下，SF6SF6气体会进行气体会进行分解，它的分解物遇到水分后会变成腐蚀性电解质。尤其分解，它的分解物遇到水分后会变成腐蚀性电解质。尤其是有些高毒性分解物，如是有些高毒性分解物，如SF4SF4、S2F2S2F2、S2F10 S2F10 、SOF2SOF2、HFHF和和S02S02，它们会，它们会刺激皮肤、眼睛、粘膜，如果吸入量大，刺激皮肤、眼睛、粘膜，如果吸入量大，还会引起头晕和肺水肿，甚至致人死亡还会引起头晕和肺水肿，甚至致人死亡。49箱式变电站箱式变电站 箱式变电站是一种箱式变电站是一种高压开关设备、配电变压器和高压开关设备、配电变压器和低压配电装置低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备。预制户内、户外紧凑式配电设备。即将即将高压受电、变压器降压、低压配电高压受电、变压器降压、低压配电等功能有等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭全封闭、可移动的钢、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。的一种崭新的变电站。箱式变电站自问世以来，发展极为迅速，在欧洲箱式变电站自问世以来，发展极为迅速，在欧洲发达国家已占配电变压器的发达国家已占配电变压器的70%，美国已占，美国已占90%。 50515253欧式箱变欧式箱变 我国自我国自20世纪世纪70年代后期，年代后期，从法国、德国等国引进及从法国、德国等国引进及仿制的箱式变电站，从结仿制的箱式变电站，从结构上采用高、低压开关柜，构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱变压器组成方式，这种箱变称为欧式箱变，形象比变称为欧式箱变，形象比喻为喻为“给高、低压开关柜、给高、低压开关柜、变压器盖了房子变压器盖了房子”。54美式箱变美式箱变 从从20世纪世纪90年代起，我年代起，我国引进美国箱式变电站，国引进美国箱式变电站，在结构上：在结构上： 将负荷开关，环网开关将负荷开关，环网开关和熔断器结构和熔断器结构简化放入简化放入变压器油箱浸在油中变压器油箱浸在油中。 避雷器也采用油浸式氧避雷器也采用油浸式氧化锌避雷器化锌避雷器 变压器取消油枕，变压器取消油枕，油箱油箱及散热器暴露在空气中及散热器暴露在空气中，这种箱变称为美式箱变，这种箱变称为美式箱变，形象比喻为形象比喻为“变压器旁变压器旁边挂个箱子边挂个箱子”。 55 箱式变电站，安装方便，在箱式变电站箱式变电站，安装方便，在箱式变电站的的基础下面设有电缆室基础下面设有电缆室，而在低压室内，而在低压室内设有人孔可进入电缆室进行工作。设有人孔可进入电缆室进行工作。 从体积上看，从体积上看，欧式欧式箱变由于内部安装常箱变由于内部安装常规开关柜及变压器，产品规开关柜及变压器，产品体积较大体积较大。美美式式箱变由于采用一体化安装箱变由于采用一体化安装体积较小体积较小。 从产品成本看，欧式箱变成本高。从产品成本看，欧式箱变成本高。 56 欧式箱变高压侧采用欧式箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器负荷开关加限流熔断器保护。保护。发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷开关三相同时分闸，避免缺相运行，要求负荷开开关三相同时分闸，避免缺相运行，要求负荷开关具有切断转移电流能力；低压侧采用负荷开关关具有切断转移电流能力；低压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。加限流熔断器保护。 美式箱变高压侧采用美式箱变高压侧采用熔断器熔断器保护，而负荷开关只保护，而负荷开关只起投切转换和切断高压负荷电流的功能，容量较起投切转换和切断高压负荷电流的功能，容量较小。当高压侧出现一相熔丝熔断，低压侧的电压小。当高压侧出现一相熔丝熔断，低压侧的电压就降低，塑壳自动空气开关欠电压保护或过电流就降低，塑壳自动空气开关欠电压保护或过电流保护就会动作，不会发生低压运行。保护就会动作，不会发生低压运行。 57国产箱变国产箱变 国产箱变同美式箱变相比国产箱变同美式箱变相比增加了接地开关、避雷器增加了接地开关、避雷器，接地开关与主开关之间有机械联锁接地开关与主开关之间有机械联锁，这样可以保证在，这样可以保证在进行箱变维护时人身的绝对安全。进行箱变维护时人身的绝对安全。 国产箱变国产箱变每相用一只熔断器每相用一只熔断器代替了美式箱变的两支代替了美式箱变的两支熔断器做保护，其最大特点是熔断器做保护，其最大特点是当任一相熔断器熔断之当任一相熔断器熔断之后，都会保证负荷开关跳闸而切断电源后，都会保证负荷开关跳闸而切断电源，而且只有更，而且只有更换熔断器后，主开关才可合闸，这一点是美式箱变所换熔断器后，主开关才可合闸，这一点是美式箱变所不具备的。不具备的。 国产箱变一般采用国产箱变一般采用各单元相互独立各单元相互独立的结构，分别设的结构，分别设有有变压器室、高压开关室、低压开关室变压器室、高压开关室、低压开关室，通过导线连，通过导线连成一个完整的供电系统。成一个完整的供电系统。 变压器室一般放在后部。变压器室一般放在后部。 58特点特点 技术先进安全可靠技术先进安全可靠箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳一箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳一般采用般采用镀铝锌钢板镀铝锌钢板，框架采用标准集装箱材料及制框架采用标准集装箱材料及制作工艺作工艺，有良好的防腐性能，保证，有良好的防腐性能，保证20年不锈蚀，内年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装空调及除湿装置，设备运行不受自然气候体内安装空调及除湿装置，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在环境及外界污染影响，可保证在-40+40的恶的恶劣环境下正常运行。劣环境下正常运行。 箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜、干式变箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器，弹簧操作机构、压器、干式互感器、真空断路器，弹簧操作机构、旋转隔离开关等国内技术领先设备，旋转隔离开关等国内技术领先设备，产品无裸露带产品无裸露带电部分，为全封闭、全绝缘结构电部分，为全封闭、全绝缘结构，完全能达到，完全能达到零触零触电电事故，全站可实现事故，全站可实现无油化无油化运行，安全性高，二次运行，安全性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现采用微机综合自动化系统，可实现无人值守无人值守。 59特点特点 自动化程度高自动化程度高全站智能化设计，保护系统采用变电全站智能化设计，保护系统采用变电站微机综合自动化装置，分散安装，可站微机综合自动化装置，分散安装，可实现实现“四遥四遥”，即，即遥测、遥信、遥控、遥测、遥信、遥控、遥调遥调，每个单元均具有独立运行功能，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制和远方烟雾报警，满足制和远方烟雾报警，满足无人值班无人值班的要的要求；根据需要还可实现图像远程监控。求；根据需要还可实现图像远程监控。 60特点特点 工厂预制化工厂预制化 设计时，只要设计人员根据变电站的实际设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图和箱外设备的设计，要求，作出一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正，真正实现实现变电站建设工厂化变电站建设工厂化，缩短了设计制造周，缩短了设计制造周期；期； 现场安装仅需现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验验及其它需调试的工作，整个变电站从安装及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需到投运大约只需58天的时间，大大缩短了天的时间，大大缩短了建设工期。建设工期。 61特点特点 组合方式灵活组合方式灵活 每个箱均构成一个独立系统，使得组合方式灵每个箱均构成一个独立系统，使得组合方式灵活多变：活多变： 可以全部采用箱式，也就是说，可以全部采用箱式，也就是说，35kv及及10kv设备设备全部箱内安装，组成全箱式变电站；全部箱内安装，组成全箱式变电站； 也可仅用也可仅用10kv开关箱，开关箱，35kv设备室外安装，设备室外安装，10kv设备及控制保护系统箱内安装，对于这种组合方式，设备及控制保护系统箱内安装，对于这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧站改造，即原有特别适用于农网改造中的旧站改造，即原有35kv设设备不动，仅安装一个备不动，仅安装一个10kv开关箱即可达到无人值守开关箱即可达到无人值守的要求。的要求。 总之，箱式变电站没有固定的组合模式，使用单总之，箱式变电站没有固定的组合模式，使用单位可根据实际情况自由组合一些模式，以满足安全位可根据实际情况自由组合一些模式，以满足安全运行的需要。运行的需要。 62特点特点 投资省见效快投资省见效快 箱式变电站较同规模常规变电所减少投资箱式变电站较同规模常规变电所减少投资40%50%； 从运行角度分析，在箱式变电站中，由于先进设备的选用，从运行角度分析，在箱式变电站中，由于先进设备的选用，特别是特别是无油无油设备运行，从根本上彻底解决了常规变电所中的设备运行，从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题，变电站可实行设备渗漏问题，变电站可实行状态检修状态检修，减少维护工作量，减少维护工作量，每年可节约运行维护费用每年可节约运行维护费用10万元左右，整体经济效益十分可万元左右，整体经济效益十分可观。观。 占地面积小占地面积小 建设一座常规建设一座常规35kv变电所，大约需占地变电所，大约需占地3000左右，而且左右，而且需要进行大规模的土建工程；选用箱式变电站，主变箱和开需要进行大规模的土建工程；选用箱式变电站，主变箱和开关箱两箱体占地面积最小可至关箱两箱体占地面积最小可至100，包括，包括35kv其他设备总其他设备总占地面积最大为占地面积最大为300，仅为同规模变电所占地面积的，仅为同规模变电所占地面积的1/10。外形美观外形美观 箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术，外形设计美箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术，外形设计美观，在保证供电可靠性前提下，通过选择箱式变电站的外壳观，在保证供电可靠性前提下，通过选择箱式变电站的外壳颜色，从而极易与周围环境协调一致，特别适用于城市建设。颜色，从而极易与周围环境协调一致，特别适用于城市建设。63 变电站综合自动化概述一、常规变电站状况一、常规变电站状况 电力系统的环节：发、输、配、用电力系统的环节：发、输、配、用 变电站的基本作用变电站的基本作用 常规变电站的二次系统构成：常规变电站的二次系统构成：继电保护继电保护保护屏保护屏就地监控就地监控控制屏控制屏远动装置远动装置中央信号屏中央信号屏录波装置录波装置录波屏录波屏64变电站综合自动化概述一、常规变电站状况一、常规变电站状况 常规变电站的二次系统的缺点：常规变电站的二次系统的缺点： (1) (1)安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。 (2) (2)供电质量缺乏科学的保证。指标：供电质量缺乏科学的保证。指标：U U、F F、谐波、谐波 (3) (3)占地面积大，增加了征地投资。占地面积大，增加了征地投资。 (4) (4)不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。 (5) (5)维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。和自动化水平。 65 变电站综合自动化概述二、变电站综合自动化的基本概念二、变电站综合自动化的基本概念 变电站综合自动化是将变电站综合自动化是将变电站的二次变电站的二次设备（设备（包括测量仪表、信号系统、继电保包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用组合和优化设计，利用先进的计算机技术、先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的实现对全变电站的主要设备和输、配电线主要设备和输、配电线路的路的自动监视、测量、自动控制和微机保自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信护，以及与调度通信等综合性的自动化功等综合性的自动化功能。能。66变电站综合自动化概述二、变电站综合自动化的基本概念二、变电站综合自动化的基本概念 用用多台微型计算机和大规模集成电路多台微型计算机和大规模集成电路组组成的自动化系统，成的自动化系统，代替常规的测量和监视代替常规的测量和监视仪表仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏；远动屏； 用用微机保护微机保护代替常规的继电保护屏；代替常规的继电保护屏； 改变常规的继电保护装置不能改变常规的继电保护装置不能与外界通与外界通信信的缺陷。的缺陷。 67 变电站综合自动化概述三、变电站实现综合自动化的优越性三、变电站实现综合自动化的优越性 (1) (1)提高供电质量，提高电压合格率。提高供电质量，提高电压合格率。 (2) (2)提高变电站的安全、可靠运行水平。提高变电站的安全、可靠运行水平。 (3) (3)提高电力系统的运行、管理水平。提高电力系统的运行、管理水平。 (4) (4)缩小变电站占地面积，降低造价，减少缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。总投资。 (5) (5)减少维护工作量，减少值班员劳动，实减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。现减人增效。 68变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 一、变电站综合自动化的内容一、变电站综合自动化的内容 电气量的电气量的采集采集 电气设备电气设备( (如断路器等如断路器等) )的的状态监视、控制和调节状态监视、控制和调节。 由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，并迅速切除故障和完成事故后的恢复正监视和控制，并迅速切除故障和完成事故后的恢复正常操作。常操作。 高压电器设备本身的高压电器设备本身的监视信息监视信息( (如断路器、变压器如断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态监视等和避雷器等的绝缘和状态监视等) )。 将变电站所采集的信息将变电站所采集的信息传送给调度中心传送给调度中心外，还要送外，还要送给给运行方式科和检修中心运行方式科和检修中心，以便为电气设备的监视和，以便为电气设备的监视和制定检修计划提供原始数据。制定检修计划提供原始数据。 69二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能 监控子系统的功能监控子系统的功能 微机保护子系统的功能微机保护子系统的功能 自动控制装置的功能自动控制装置的功能 远动及数据通信功能远动及数据通信功能变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 70二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.1 2.1 监控子系统的功能监控子系统的功能( (一一) )数据采集数据采集 (1)(1)模拟量的采集模拟量的采集1 1）交流模拟量：）交流模拟量：U U、I I、P P、Q Q、F F、COSCOS2 2）直流模拟量：）直流模拟量：T T、DC220DC220、DC5VDC5V(2)(2)开关量的采集开关量的采集(3)(3)电能计量电能计量 1 1）电能脉冲计量法）电能脉冲计量法 2 2）软件计算方法）软件计算方法 变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 71二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.1 2.1 监控子系统的功能监控子系统的功能( (二二) )事件顺序记录事件顺序记录SOE(Sequence of Events)SOE(Sequence of Events) 包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录( (三三) )故障记录、故障录波和测距故障记录、故障录波和测距 (1)(1)故障录波与测距故障录波与测距微机保护装置兼作故障记录和测距微机保护装置兼作故障记录和测距采用专用的微机故障录波器采用专用的微机故障录波器 (2)(2)故障记录故障记录 记录继电保护动作前后与故障有关的电流量记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压和母线电压 变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 72二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.1 2.1 监控子系统的功能监控子系统的功能( (四四) )操作控制功能操作控制功能 操作人员都可通过操作人员都可通过CRTCRT屏幕对断路器和隔离开关进屏幕对断路器和隔离开关进行行分、合操作分、合操作， 对变压器对变压器分接开关位置分接开关位置进行调节控制，进行调节控制， 对电容器进行投、切控制，对电容器进行投、切控制， 应保留人工直接跳、合闸手段，应保留人工直接跳、合闸手段， 断路器操作应有闭锁功能断路器操作应有闭锁功能 ( (五五) )安全监视功能安全监视功能越限监视越限监视监视保护装置是否失电监视保护装置是否失电自控装置工作是否正常等自控装置工作是否正常等变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 73二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.1 2.1 监控子系统的功能监控子系统的功能( (六六) )人机联系功能人机联系功能(1) (1) 人机联系桥梁：人机联系桥梁：CRTCRT显示器、鼠标和键盘。显示器、鼠标和键盘。 (2) CRT(2) CRT显示画面的内容显示画面的内容 ：1)1)显示采集和计算的实时运行参数显示采集和计算的实时运行参数 2)2)显示实时主接线图显示实时主接线图 3) 3)事件顺序记录事件顺序记录(SOE) (SOE) 4)4)越限报警越限报警 5) 5)值班记录值班记录6)6)历史趋势历史趋势 7)7)保护定值和自控装置的设定值保护定值和自控装置的设定值 (3)(3)输入数据：变比、定值、密码等输入数据：变比、定值、密码等变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 74二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.1 2.1 监控子系统的功能监控子系统的功能( (七七) )打印功能打印功能定时打印报表和运行日志；定时打印报表和运行日志；开关操作记录打印；开关操作记录打印；事件顺序记录打印；事件顺序记录打印；越限打印；越限打印；召唤打印；召唤打印；抄屏打印；抄屏打印；事故追忆打印。事故追忆打印。 /2007614 /2007614变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 75二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.1 2.1 监控子系统的功能监控子系统的功能( (八八) )数据处理与记录功能数据处理与记录功能 主变和输电线路有功和无功功率每天的最大主变和输电线路有功和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间；值和最小值以及相应的时间；母线电压每天定时记录的最高值和最低值以母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应的时间；及相应的时间；计算受配电电能平衡率；计算受配电电能平衡率；统计断路器动作统计断路器动作次数；次数；断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数；断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数；控制操作和修改定值记录。控制操作和修改定值记录。 变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 76二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.1 2.1 监控子系统的功能监控子系统的功能( (九九) )谐波分析与监视谐波分析与监视 (1)(1)谐波源分析谐波源分析(2)(2)谐波检测与抑制谐波检测与抑制 变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 77二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.2 2.2 微机保护子系统的功能微机保护子系统的功能（一）（一） 保护功能：保护功能： 高压输电线路的主保护和后备保护；高压输电线路的主保护和后备保护； 主变压器的主保护和后备保护；主变压器的主保护和后备保护； 无功补偿电容器组的保护；无功补偿电容器组的保护； 母线保护；母线保护； 配电线路的保护；配电线路的保护； 不完全接地系统的单相接地选线。不完全接地系统的单相接地选线。 变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 78二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.2 2.2 微机保护子系统的功能微机保护子系统的功能（二）（二） 辅助功能：辅助功能：(1)(1)它的工作不受监控系统和其他子系统的影响它的工作不受监控系统和其他子系统的影响(2)(2)具有故障记录功能具有故障记录功能 (3)(3)具有与统一时钟对时功能具有与统一时钟对时功能(4)(4)存储多种保护整定值存储多种保护整定值(5)(5)当地显示与多处观察和授权修改保护整定值当地显示与多处观察和授权修改保护整定值(6)(6)设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管理。理。 (7) (7)通信功能通信功能 (8) (8)故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。 变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 79二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.3 2.3 自动控制装置的功能自动控制装置的功能 （1 1）电压、无功综合控制）电压、无功综合控制 （2 2）低频减负荷控制）低频减负荷控制（3 3）备用电源自投控制）备用电源自投控制（4 4）小电流接地选线控制）小电流接地选线控制变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 80二、变电站综合自动化的基本功能二、变电站综合自动化的基本功能2.4 2.4 远动及数据通信功能远动及数据通信功能（1 1）系统内部的现场级间的通信）系统内部的现场级间的通信（2 2）自动化系统与上级调度的通信）自动化系统与上级调度的通信 变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量 81“四遥四遥”“遥测、遥信、遥控、遥调遥测、遥信、遥控、遥调”技术技术“遥测遥测”，远程测量，指利用电子技术远，远程测量，指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流、电压、功率、压方测量集中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量的系统技术；力、温度等模拟量的系统技术；“遥信遥信”，远程信号，指远方监视电气开，远程信号，指远方监视电气开关和设备、机械设备的工作状态和运转情况关和设备、机械设备的工作状态和运转情况状态等开关量信息；状态等开关量信息；“遥控遥控”，远程控制，指远方控制或保护，远程控制，指远方控制或保护电气设备及电气化机械设备的分合起停等工电气设备及电气化机械设备的分合起停等工作状态，作状态，“遥调遥调”，远程调节，指远方设定及调整，远程调节，指远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。所控设备的工作参数、标准参数等。82“四遥四遥”“遥测、遥信、遥控、遥调遥测、遥信、遥控、遥调”技术技术遥测输入包括遥测输入包括4 4路交流电压、路交流电压、4 4路交流电流和路交流电流和4 4路直流电流路直流电流共共1212路遥测信号，用于采集电压、电流信号的有效值并按路遥测信号，用于采集电压、电流信号的有效值并按规约传送到调度中心；规约传送到调度中心；遥信由遥信由8 8路带光电隔离的输入信号组成，用于采集无源节路带光电隔离的输入信号组成，用于采集无源节点并按规约传送到调度中心；点并按规约传送到调度中心；遥控由遥控由1616路继电器输出组成，用于执行调度中心改变设路继电器输出组成，用于执行调度中心改变设备运行状态的命令；备运行状态的命令；遥调由遥调由1 1路输出路输出0-20mA0-20mA的控制信号来实现，用于执行调度的控制信号来实现，用于执行调度中心调整设备运行参数的命令。中心调整设备运行参数的命令。 “五遥五遥”功能，即遥测、遥信、遥控、遥调，遥功能，即遥测、遥信、遥控、遥调，遥视。视。 83变电站综合自动化的基本特征 （1 1）功能综合化）功能综合化（2 2）分级分布式、微机化的系统结构）分级分布式、微机化的系统结构（3 3）测量显示数字化）测量显示数字化 （4 4）操作监视屏幕化）操作监视屏幕化（5 5）运行管理智能化）运行管理智能化 84客运专线电力调度系统客运专线电力调度系统一般设一般设三级三级 京沪线：京沪线： 供电中心调度供电中心调度设在北京，集中指挥全线的运行情况；设在北京，集中指挥全线的运行情况； 地区供电调度地区供电调度设在济南、蚌埠、上海设置，在特殊情况下，设在济南、蚌埠、上海设置，在特殊情况下，经中心调度授权，就可以行驶本局管辖范围内的电力调度；经中心调度授权，就可以行驶本局管辖范围内的电力调度； 复视终端复视终端： 在各供电段生产调度、运营维修基地、动车段在各供电段生产调度、运营维修基地、动车段基地等地点设置，这些地方没有调度系统操作软件，只能在基地等地点设置，这些地方没有调度系统操作软件，只能在正常情况下了解有限的供电系统的运行情况。正常情况下了解有限的供电系统的运行情况。调度中心根据运行需要有权随时向地区调度下放和收回管理调度中心根据运行需要有权随时向地区调度下放和收回管理权限；地区调度在接受下放和收回的管理权限时，应按管理权限；地区调度在接受下放和收回的管理权限时，应按管理规定办理相应的手续；复视终端一般设在维修中心，除相应规定办理相应的手续；复视终端一般设在维修中心，除相应的管理人员有权变更相关保护回路的整定值外，没有改变运的管理人员有权变更相关保护回路的整定值外，没有改变运行条件的权力。行条件的权力。当客运专线采用综合调度系统时，电力牵引供电远动系统作当客运专线采用综合调度系统时，电力牵引供电远动系统作为综合调度系统的一个分支，应符合综合调度系统施工的有为综合调度系统的一个分支，应符合综合调度系统施工的有关规定。关规定。85 CTCS CTCS（Chinese Train Control SystemChinese Train Control System），中国），中国列车运行控制系统列车运行控制系统 ATP ATP（Automatic Train ProtectionAutomatic Train Protection），列车超速），列车超速防护防护(1) )列车速度的不断提高，使得铁路信号技术发生了列车速度的不断提高，使得铁路信号技术发生了巨大变化。当列车速度大于巨大变化。当列车速度大于160km/h160km/h后，必须由对后，必须由对列车的开环控制列车的开环控制( (依靠司机严守信号保证行车安全依靠司机严守信号保证行车安全) )变为闭环控制。变为闭环控制。ATPATP已成为行车安全不可缺少的重已成为行车安全不可缺少的重要技术装备。要技术装备。(2)ATP(2)ATP是由地面信号设备和车载设备是由地面信号设备和车载设备共同共同组成的组成的闭环闭环高安全系统，是地面联锁向车载设备的延伸，在此高安全系统，是地面联锁向车载设备的延伸，在此基础上实现了以车载设备为主的行车方式。各国铁基础上实现了以车载设备为主的行车方式。各国铁路在实施路在实施ATPATP过程中，都是以过程中，都是以故障安全故障安全作为最重要作为最重要的技术条件，的技术条件，将地面和车载设备按将地面和车载设备按一个系统一个系统统一统一设计设计，同步同步进行技术更新或强化改造的，这样才能进行技术更新或强化改造的，这样才能保证整个系统的高安全、高可靠性。保证整个系统的高安全、高可靠性。为什么发展CTCS?86(3)(3)通信信号一体化是现代铁路信号的重要发展通信信号一体化是现代铁路信号的重要发展趋势。实现对移动体的控制，移动通信是最便趋势。实现对移动体的控制，移动通信是最便捷的手段。因此基于通信特别是基于无线移动捷的手段。因此基于通信特别是基于无线移动通信的通信的ATPATP是今后的重要发展方向。是今后的重要发展方向。(4) (4) 技术标准统一，系统化设计，模块化产品，技术标准统一，系统化设计，模块化产品，通用兼容是通用兼容是ETCSETCS主要成功经验，值得我们认真主要成功经验，值得我们认真学习和借鉴。学习和借鉴。87CTCS2系统结构CTCS2CTCS2系统总体描述系统总体描述 CTCS2 CTCS2是基于是基于点式应答器、轨道电路点式应答器、轨道电路传输列车传输列车运行控制信息的点连式系统。运行控制信息的点连式系统。 地面设备由轨道电路、地面设备由轨道电路、车站闭环电码化车站闭环电码化设备传设备传输输连续连续列控信息，由点式应答器、车站列控中心列控信息，由点式应答器、车站列控中心传输传输点式点式列控信息。列控信息。 动车组车载设备根据地面提供的信号动态信息、动车组车载设备根据地面提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成生成控制速度控制速度和和目标目标距离模式曲线距离模式曲线，控制列，控制列车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。操作状态信息实时动态记录。 适用于区间适用于区间ZPW-2000ZPW-2000系列自动闭塞系列自动闭塞( (包括包括UMUM系系列列) )、车站计算机联锁或、车站计算机联锁或65026502电气集中、行车指挥电气集中、行车指挥CTCCTC或或TDCS(TDCS(原原DMIS)DMIS)。88CTCS2列控中心列控中心 89p CTCS体系结构体系结构 CTCS的体系结构按铁路运输管理层、网络的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置。传输层、地面设备层和车载设备层配置。 铁路运输管理层网络传输层地面设备层车载设备层90铁路运输管理层铁路运输管理层 铁路运输管理系统是行车指挥中心，以CTCS为行车安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。网络传输层网络传输层 CTCS网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通信方式实现数据传输。地面设备层地面设备层 地面设备层主要包括列控中心、轨道电路和点式设备、接口单元、无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实现对运行列车的控制。车载设备层车载设备层 车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等。91p 系统构成系统构成 CTCS CTCS体系的构建原则是以地面设备为基础，车体系的构建原则是以地面设备为基础，车载与地面设备统一设计。系统结构如图所示。载与地面设备统一设计。系统结构如图所示。92相邻列控中心车载设备机车乘务员轨道电路列控中心联锁设备点式设备无线通信模块人机界面jiemian 口输出模块列车输入模块点式信息接收模块测速模块入模块地 面 设备连续信息接收模块无线通信模块调度集中系统维护管理中心GSM-R设备维护记录单元运行管理记录单元车载安全计算机93CTCS2CTCS2列控系统结构列控系统结构 车载设备：车载车载设备：车载ATP设备，包括：安全计算设备，包括：安全计算机、机、STM、BTM、DMI、记录单元，机车、记录单元，机车接口单元，测速单元，接口单元，测速单元，LKJ监控装置。监控装置。地面设备：车站列控中心，轨旁电子单元地面设备：车站列控中心，轨旁电子单元LEU和有源应答器；区间无源应答器。和有源应答器；区间无源应答器。949596CTCS2系统特点 系统结构方面系统结构方面增加了车载增加了车载ATP设备设备，包括：安全计算机、，包括：安全计算机、STM、BTM、DMI、记录单元、机车接口单元、记录单元、机车接口单元、测速单元。测速单元。增加了车站列控中心，轨旁电子单元增加了车站列控中心，轨旁电子单元LEU和有和有源应答器；区间无源应答器源应答器；区间无源应答器。地面增加了级间切换应答器，地面增加了级间切换应答器，ATP设备与设备与LKJ装置共存，当装置共存，当LKJ工作时，工作时，ATP设备为设备为LKJ设设备提供机车信号和进行数据记录。备提供机车信号和进行数据记录。97 系统功能方面系统功能方面 应用车载应用车载ATP超速防护功能超速防护功能增加了列车进路信息传送功能增加了列车进路信息传送功能增加了临时设定和向列车传送功能增加了临时设定和向列车传送功能增加了区间点式信息传输功能增加了区间点式信息传输功能增加了人控和机控优先选择增加了人控和机控优先选择增加了上下行方向判别增加了上下行方向判别98缩写语 ATPATP（Automatic Train ProtectionAutomatic Train Protection），列车超速防护。），列车超速防护。CTCCTC（Centralized Traffic ControlCentralized Traffic Control），调度集中。），调度集中。CTCSCTCS（Chinese Train Control SystemChinese Train Control System），中国列车运行控制系统。），中国列车运行控制系统。DMISDMIS（Dispatch Management Information SystemDispatch Management Information System），列车运行调度管），列车运行调度管理信息系统。理信息系统。EMCEMC（ElectroMagnetic CompatibilityElectroMagnetic Compatibility），电磁兼容性。），电磁兼容性。ETCSETCS（European Train Control SystemEuropean Train Control System），欧洲列车运行控制系统。），欧洲列车运行控制系统。ETMLETML（European Traffic Management LayerEuropean Traffic Management Layer），欧洲铁路运输管理层。），欧洲铁路运输管理层。ERTMSERTMS（European Railway Traffic Management SystemEuropean Railway Traffic Management System），欧洲铁路），欧洲铁路运输管理系统。运输管理系统。FRSFRS（Functional Requirements SpecificationsFunctional Requirements Specifications），功能需求规范。），功能需求规范。GSMGSMR R（Global System Mobile for RailwayGlobal System Mobile for Railway），铁路专用全球移动通），铁路专用全球移动通信系统。信系统。99RBCRBC（Radio Block CenterRadio Block Center），无线闭塞中心。），无线闭塞中心。SRSSRS（System Requirements SpecificationsSystem Requirements Specifications），系统需求规范。），系统需求规范。SBI SBI （Service Brake Intervention limitService Brake Intervention limit）常用制动介入限制。）常用制动介入限制。EBI EBI （The Emergency Brake Intervention limitThe Emergency Brake Intervention limit）紧急制动介入）紧急制动介入限制。限制。REL REL （Release SpeedRelease Speed）缓解制动速度。）缓解制动速度。CSM CSM （Ceiling Speed Monitoring SectionCeiling Speed Monitoring Section）常数速度监视区。）常数速度监视区。TSM TSM （Target Speed Monitoring SectionTarget Speed Monitoring Section）目标速度监视区。）目标速度监视区。SSP SSP （Static Speed ProfileStatic Speed Profile）静态速度制限。）静态速度制限。TSR TSR （Temporary Speed RestrictionTemporary Speed Restriction）临时限速。）临时限速。LMA LMA （Limit of Movement AuthorityLimit of Movement Authority）列车停车界限。）列车停车界限。RMP RMP （Revised Mileage for positional recognitionRevised Mileage for positional recognition）校正累计）校正累计计数距离。计数距离。MRSP MRSP （Most Restrictive Speed ProfileMost Restrictive Speed Profile）最低限速。）最低限速。100