铁路电力远动系统RTU装置及通道故障分析
DOI： 10.19587/j.cnki.l007-936x.2019.02.009
石建华，杨海龙供变电
铁路电力远动系统RTU装置及通道故障分析
石建华，杨海龙
摘要：10 k
V电力远动系统对确保铁路运输安全供电及快速抢修发挥着重要作用，本文对铁路远动系统被控
站端RTU装置及远动通道出现的主要故障进行原因分析，并提出相关建议措施。
关键词：电力远动；RTU装置；故障；措施
Abstract： The remote control system of 10 kV electric power plays a significant role to guarantee safety power supply
and emergent rescue for railway transportation, the paper analyzes the causes of main faults occurred in remote controlled RTU and remote control channels of railway remote control system, and puts forward relative proposals and counter-measures accordingly.
Key words: Remote control system of electric power; RTU device; fault; measure中图分类号:U224.9+14
文献标识码:B
文章编号：1007-936X (2019) 02-0033-03
室、7个站房配电室、14个箱变、2个箱式开关站 均采用了电力远动技术，实现了无人值守。远动遥 控操作既节约了人力资源，又缩短了倒闸时间，降 低了误操作的概率。本文将结合该线电力远动系统 的常见故障，对RTU装置及通道故障进行分析。
0引言
铁路电力远动系统由调度端、执行端、远动通
道等组成，实现遥控、遥信、遥测、遥调、遥视“五 遥”功能。其中调度端是电力远动系统的中枢，一 般设在调度所，集中对各RTU装置发布遥控、遥 调命令，并对RTU传来的各类数据、信号进行分 析；执行端设置在各配电所和箱变内，接受调度端 发来的指令并执行，同时采集各类信号（遥信）、 数据（遥测），并向调度端发送；远动通道连接调 度端和执行端，是各种命令、信号、数据的传输通 道，是电气化铁路远动系统的“咽喉”，其状态直 接影响整个远动系统的正常运行。
太中银电气化铁路于2010年开通，为了提高 铁路供电的可靠性，确保运输安全，沿线7个配电
表1
故障类型RTU装置死机RTU硬件故障
2010 年0
2111142
2011 年526500
1常见故障统计分析
太中银电气化铁路自开通以来，电力远动系统
1.1常见故障统计
常见的设备故障有：RTU装置死机，RTU装置硬 件故障，RTU装置软件故障，通道故障，UPS电 源故障等（表1)。发生上述任何一种故障，都会 影响电力调度员对被控开关状态的监控，无法掌握 运行设备状态，不能迅速做出相应的响应，进而影 响铁路行车安全。
历年远动系统故障情况统计
年份2012 年2013 年2014 年551401
692600
15711311
2015 年19218200
合计5065931154
故障占比82.3%9.59%5.04%2.44%0.65%
通道故障
UPS电源故障RTU软件故障
通过表1数据可知，远动系统故障分布中，
次可以看出，RTU装置死机最高年份发生近200 次，已严重影响电力调度的监控指挥工作。1.2远动故障造成的影响
远动系统发生故障时需要专业人员到达故障 现场进行处理，否则直接影响电力调度员对设备的 监控。发生上述故障时，目前的主要解决方式是维 护人员到当地站端对设备进行修复，恢复正常工作
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RTU装置死机的故障率最高，且故障率高出第2 位的RTU硬件故障率8倍左右。从发生故障的频
作者简介：石建华.中国铁路兰州局集团有限公司银川供电 段，工程师；
杨海龙.中国铁路兰州局集团有限公司银川供电段，助理工 程师.
供变电电气化铁道2019年第2期
状态。从设备发生故障到重新启动之间的一段时间 内（一般在1〜4 h)，由于通讯异常，调度员无法 掌握设备的正常状态，对铁路安全运行造成较大安 全隐患。同时，现场处理故障至少需要安排2名维 护人员、1名司机及1辆汽车，往返一趟平均行车 400〜700 km，消耗大量人力、物力、财力，维护 成本较大-
2系统故障主要原因分析
(1)
设备老化导致RTU死机故障。依据近年
来RTU死机故障发生次数统计，RTU设备死机故 障次数随着时间的推移逐渐增多，主要原因是RTU 设备中的电子元件随使用年限的増加逐渐老化。可 以预见，该类故障会随着时间的推移而频繁发生。
(2)
温度过髙导致RTU死机故障。依据故障
统计发现，每年1〜5月和11〜12月相较于其他月
份RTU死机故障发生次数较少且基本平稳，6〜8
月死机故障次数逐渐増多且在7、8月达到最髙， 该趋势与西北地区室外日最高温度变化趋势基本 一致。因此，温度是RTU设备死机故障的另一个 主要原因。RTU设备在正常工作状态下会发热， 在散热良好的条件下，发生死机的概率很低，但是 在髙温天气下，外界大气温度达到30〜40 #C,箱 式变压器的封闭箱体中的温度可能达到50 \"C甚至 更高，RTU设备死机概率增大。
(3)
远动通道发生故障。电力远动系统开通 以来，各受控站点远动通道经常出现时断时续的现 象，远动通道状态极不稳定，并且时常发生协议转 换器烧损故障，严重干扰远动通道的数据和信号传 输，数据丢包率高，影响远动操作。
通过数据分析，导致通道故障的主要原因有：
a.协议转换器存在设计缺陷；b.设备周围磁场、环 境温度等因素；c.感应高电压。
在设备维护过程中发现，太中银铁路多个车站 的2兆线同轴电缆的芯线、屏蔽层和大地之间存在 5〜60 V的交流电压。由于2兆线75 同轴电缆为 非平衡传输线，使得共模信号干扰转换为影响2兆 线传输信号的干扰，如图1所示。
图1中，当数据经过2兆线长距离传输时，2 兆线上的传输阻抗不能忽略，干扰源产生的电流在 2兆线上会形成一定的干扰电压，同时由于接地点 ^和5的接地电阻值存在差异，使其不完全等电位, 导致R
在2兆线中产生环流，干扰数据传输,
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从而导致协议转换器接收错误。为了保证各站设备 长时间稳定运行，对各站点设备协议转换器安装了 自动保护程序，当长时间接收异常时将发送重新复 位信号。
图1干扰分析
通过调阅相应车站的数据传输情况发现，在经 过测量的几个站点中，2兆线与大地间存在感应电
的车站均出现了数据大量丢包现象,说明感应电对
2兆线传输数据有严重影响，数据在传输过程中受
到干扰，从而造成远动通道时断时续，严重影响远
动通道状态。
3建议措施
3.1 RTU装置死机故障的解决措施
RTU死机故障的主要原因是元器件老化和环
境温度过髙。成批更换老化元器件和对户外设备采 取暑期降温措施固然是直接有效的办法，但投资巨 大，不符合维修成本控制的原则且造成较大浪费。 工作环境温度过高属客观原因，如果大量配备降 温、散热设备，既不经济也不合理。因此，在现有
设备基础上加装一种能够无线远程控制RTU装置 重启的智能控制装置（图2),可有效解决该问题， 且节约成本。
常开接点公共端常闭接点
图2无线远程控制器
该控制器支持SIM卡手机信号的无线控制， 有4路可以通过指令单独控制的继电器。继电器接 点包括常开、常闭、转换3种，常开和常闭接点均 有2个出线；将一个常开和常闭接点组合起来，即 中间的触动点连接在一起，不通电时该接点与常闭
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接点接通，通电时断开此接点，接通另一接点，称 为转换接点，中间的动触点即为公共端。
安装无线远程控制器需对电路进行部分改造， 首先要保证RTU装置的可靠供电，因此电气回路 的功能及原理不能改变，可将控制器中的继电器常 闭接点串联到装置电源回路中。改造前与改造后的 电气原理如图3所示。
(a)改造前
(b)改造后
图3
改造前后电气原理
需要重启的设备包括协议转换器、高压装置、 低压装置，分别在其工作电源的电路中串接一个控 制器的常闭接点，在不改变原有电路的基础上实现 所需功能。在给控制器进行电话拨号或发送手机短 信指令时，串联在远动装置电源回路中的控制器常 闭接点断开，常开接点闭合，经过一段时间延时后， 常开接点断开，常闭接点闭合，继电器恢复，实现
对装置的重新启动。
3.2远动通道故障的解决措施
(1)升级协议转换器。更换升级新版本的协 议转换器可以有效解决死机等远动通道故障。表2 为包兰线2座车站箱变升级协议转换器前后远动 通道故障统计，通过对比可见，升级协议转换器可 明显降低通道主要故障发生的几率。
表2升级协议转换器前后通道故障统计
地点版本协议转换器 通道时断 协议转换器 死机时续烧损黄羊湾新版本0210箱变旧版本35671柳家庄新版本0260箱变
旧版本
4
456
2
(2)高电压屏蔽。针对感应电问题，通过多 次试验发现只要将箱变和通信机械室的接地用导
线连通，即进行共地，即可消除2兆线感应电压压 差问题。因此，要消除该类感应电，只需将箱变的 协议转换器与接地网隔离即可，具体办法是将协议 转换器安装在一块与地网隔离的绝缘板上。
4结语
通过对10 kV被控站端RTU装置及远动通道
出现的主要故障进行原因分析，并采取相应的对
策，可以明显降低电力系统远动装置故障几率，从 而提高电力远动设备实现其“五遥”功能的可靠 性，缩短倒闸作业时间及故障停电时间，降低设备 维护成本，并提升工作效率和运营管理水平。参考文献：
[1]中国铁路总公司.高速铁路供电远动技术[M].北京:中
国铁道出版社，2014.
收稿日期：2018-08-14
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