铁路FTU的防雷解决方案
铁路供电系统分为两个部分：一是为铁路行车提供电源的牵引供电系统，由接触网承担电能输送任务，将27.5kV的电压输送给电力机车，为列车提供牵引动力；二是承担牵引供电以外所有铁路负荷的供电任务（简称铁路供电系统），由沿铁路沿线假设的贯通线和自闭线为包括信号系统、生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷提供电能，电压等级为10kV，其供电可靠性不仅直接影响铁路运输系统的正常安全运行，还关系到很多铁路职能部门的正常工作。贯通线/自闭线运行方式如图1。
图1 铁路供电系统运行方式
自闭线只供自动闭塞信号负荷，为一级负荷；贯通线所供负荷对象比较广泛即铁路沿线各相关部门的用电负荷，通常为二、三级负荷。通常贯通线作为自闭线的备用电源，即对自闭信号用电而言，自闭线为主供电源，贯通线为备供电源；但自闭线不能作为贯通线所供负荷的备用电源，否则，会影响自闭供电的可靠性。
一般情况下，铁路10KV自闭贯通电源电力线路的长度为40KM左右。同一个
供电臂的自闭和贯通线路一般由两个配电所分别供电。比如说上行侧的配电所主
供电自闭线路，则贯通线路应该由下行侧的配电所主供。两相邻的配电所对自闭
贯通线路的供电是一个所主供，一个所备供。
FTU是“配电自动化终端”的简称，也称“馈线终端设备”，其在配电系统中的主要作用是采集就地的交流测量量（如电压、电流、功率等）和状态量（如开关位置、储能情况等），以及执行遥控命令（如跳、合开关）。配电自动化中段广泛适用于10kV配电线路中，可对负荷开关、分段器、环网联络开关等进行监控。FTU可以直接挂装在室外电线柱上，可用于单线控制，也可以用于同杆架设的双线控制。
(1)遥信功能。FTU应能对柱上开关的当前位置、通信是否正常、储能完成情况等重要状态量进行采集。若FTU自身有微机继电保护功能的话，还应对保护动作情况进行遥信。
(2)遥测功能。FTU应能采集线路的电压、开关经历的负荷电流和有功功率、无功功率等模拟量。一般线路的故障电流远大于正常负荷电流，要采集故障信息必须能适应输入电流较大的动态变化范围。测量故障电流是为了进行继电保护和判断故障区段，因此对测量精度要求不高，但要求响应速度快，而且要滤出基波信号，一般采用全波或半波傅氏算法；测量正常运行情况下的电流对测量精度有很高要求，但响应可以慢些，并且要求的电流有效值是一种平均的概念，一般采用均方根算法。因此用于保护的数据和用于测量的数据一般不能共享，而必须分别独立采集，并且应分别取自保护TA和测量TA绕组，而目前国产的10kV真空开关一般只有一套保护TA，这是不能满足要求的。FTU一般还应对电源电压及蓄电池剩余容量进行监视。
(3)遥控功能。FTU应能接受远方命令控制柱上开关合闸和跳闸，以及起动储能过程等。
(4)统计功能。FTU还应能对开关的动作次数和动作时间及累计切断电流的水平进行监视。
(5)对时功能。FTU应能接受主系统的对时命令，以便和系统时钟保持一致。
(6)事件顺序记录(SOE)。记录状态量发生变化的时刻和先后顺序。
(7)事故记录。记录事故发生时的最大故障电流和事故前一段时间(一般是Imin)的平均负荷，以便分析事故，确立故障区段，并为恢复健全区段供电时进行负荷重新分配提供依据。
(8)定值远方修改和召唤定值。为了能够在故障发生时及时地起动事故记录等过程，必须对FTU进行整定，并且整定值应能随着配网运行方式的改变而自适应。为此，应使FTU能接收DAS控制中心的指定修改定值，并使DAS控制中心可以随时召唤FTU的当前整定值。
(9)自检和自恢复功能。FTU应具有自检测功能，并在设备自身故障时及时告警；FTU应具有可靠的自恢复功能，一旦受干扰造成死机，则通过监视定时器(WDT)重新复位系统恢复正常运行。
(10)远方控制闭锁与手动操作功能。在检修线路或开关时，相应的FTU应能具有远方控制闭锁的功能，以确保操作的安全性，避免误操作造成的恶性事故。同时，FTU应能提供手动合闸／跳闸按钮，以备当通道出现故障时能进行手动操作，避免上杆直接操作开关。
(11)远程通信功能。FTU具有远程通信功能，只需提供标准的RS232或RS485接口就能和各种通信传输设备(DCE)相连，重要问题是FTU的通信规约，这面临着标准化的迫切需要。典型应用见图2.
图2 FTU应用典型组网图
铁路电力贯通线路沿铁路狭长分布，供电距离长，环境恶劣，事故多发，特别是遇到山区、丛林及河网地带，交通十分不便。一旦线路发生故障，故障点查找和维修都十分困难，劳动强度大，恢复供电时间长，严重影响供电可靠性。改变这种状况的主要途径就是在改善依次设备产品质量的基础上，提高现有电力系统的自动化水平，特别是采用电力远动技术和自闭/贯通线路自动化技术，正常情况下，实现电力系统及线路的自动监视和控制；故障时，能够自动检测故障和自动确定故障位置，通过线路分段实现故障线段自动隔离，非故障线段快速恢复供电，缩小停电范围，减少停电时间，提高供电可靠性，以满足列车安全、可靠、高效运行的需要。
铁路电力贯通线路的远动，就是将较长的电力供电线路用开关进行分段（一般以车站为单位），然后每台分段开关安装开关监控器（FTU,FeederTer-minalUnit），由FTU对开关设备进行自动化监控，与调度主站配合完成线路故障检测、故障定位、故障线段自动隔离以及非故障线段的快速恢复供电等功能。图3为远动控制的示意图。
图3 远动控制方式
铁路系统配电自动化终端FTU安装在室外线杆上，周围电磁环境比较恶劣，由于室外走线线路较长，无论传到雷电流还是感应雷电流都比较大，因此需要在其内部加装浪涌保护器来进行雷电防护，保证FTU及整个配电自动化系统在雷雨天气仍然能够安全运行。综合考虑安装位置和周围环境，选择加装的浪涌保护器型号为JLSP-400/80/2P,见图4。
图4 SPD加装位置示意图
