箱变是输配电行业的一个重要设备，对于行业内的人而言并不新鲜，也有好多文章专业介绍并与变电站、开闭所等进行详细比较。本文将介绍一种特殊的箱变——铁路信号箱变，顾名思义就是铁路系统上用于信号远动的专用箱变。
本文主要包含以下内容：
一、有关术语、定义及概念；
二、铁路信号箱变概述
三、铁路信号箱变组成
四、铁路箱变的DA应用
一、有关术语、定义及概念
本文中的术语、定义均摘抄至 (TB 10008)
1、铁路供配电系统(railway distribution system)
——为铁路运输生产、生活供电且由铁路自行管理的电力设施和电力网络的统称。
2、电力贯通线路(medium-voltage power line along the railway)
——铁路沿线连通两相邻变、配电所的主要对沿线铁路用电负荷供电的10kV或35kV电力线路。
3、自动闭塞电力线路(railway medium-voltage power line for signaling equipment)
——铁路沿线连通两相邻变、配电所的主要对自动闭塞区段信号设备供电的10kV或35kV电力线路。
4、地区变、配电所(area substation)
——设在铁路枢纽、地区、大型或特大型客运站等用电负荷集中场所的铁路变、配电所。
5、远动(telecontrol)
——应用通信技术，完成遥测、遥信、遥控和遥调等功能的统称。
6、运动系统(telecontrol system)
——对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统，它包括对生产过程信息的采集、处理、传输和显示等全部功能与设备。
7、铁路用电负荷的分级
——铁路用电负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。
（1）符合下列情况之一时，应为一级负荷
1）中断供电将造成人身伤亡；
2）中断供电将在政治上、经济上造成重大损失、造成铁路运输秩序严重混乱；
3）中断供电将影响有重大政治、经济一级的用电单位的正常工作。
（2）符合下列情况之一时，应为二级负荷：
1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失；
2）中断供电将影响重要用电单位正常工作、严重影响铁路正常运输。
（3）不属于一级和二级负荷者为三级负荷。
8、一级负荷贯通线
——一级负荷贯通线只带一级负荷，主要是通信和信号。
9、综合负荷贯通线
——综合负荷贯通除了给一级负荷提供两路电源外，还带着二级和三级负荷。
10、自动闭塞电力线路（自闭线）和电力贯通线路（贯通线）的理解
——并不是所有铁路都有自闭贯通线，采用自动闭塞信号设备的铁路才有自闭线，自闭信号设备使铁路的通过能力提高了，所以对信号供电可靠性要求也提高了，这才有了专用的自闭信号设备专用供电线路。
——并不是所有的铁路都有贯通线，某些车特少的单线铁路它是没有贯通线的，各站只有地方电源1路，备用发电机1台或者地方电源2路。
——自闭线主要供自动闭塞信号设备负荷，但实际上，不只信号设备，通信、信息设备的备用电源也由自闭线供（这几年有的设计单位设计的自闭线为通信、信息设备的主用电源，名称而已，使用上没两样，但严格按照设计规范这是不对的），为一级负荷；
——贯通线主要是信号设备的备用电源（非自动闭塞区段就是信号主用电源了），通信、信息设备的主用电源，车站、货场、给水、各工区的办公、生产、生活电源。很明显，其中有大量1、2、3类负荷，基本是个大杂烩。
——自闭线和贯通线采用架空线路时，一般用钢芯铝绞线；采用电缆线路时，以铜芯为主；10kV配电所同一电源线路中的电缆截面不应小于架空线的导线截面。
——对于架空线路：自闭线截面较小，老设计规范钢芯铝绞线最小截面为25，06年新设计规范最小为50；贯通线截面稍大，老设计规范钢芯铝绞线最小截面为35，06年新设计规范最小为70。
——据《铁路电力设备规范》，自闭贯通电力线路的长度宜为40～60KM，电源受限情况下，自闭线可延长至70公里，但不是强规。
——一个配电所同一方向的自闭线或贯通线肯定是一个主供，一个备投，避免该所故障时，由该所供电的车站两路电源都断掉。
铁路供电一次系统图
二、铁路信号箱变概述
铁路信号箱变既电力远动信号箱变，主要应用于向铁路沿线电力系统通信、信号设备、隧道照明、岔道融雪及其它用电设备提供可靠0.4/0.23kV电源，并通过远动终端RTU与调度主站或控制中心通讯，实现远程集中控制。
铁路信号箱变实景图
1、铁路常规基础信号设备:信号继电器、信号机、轨道电路、转辙机等
1.1、信号继电器是铁路信号中所用各类继电器的统称
1.2、信号机和信号表示器构成信号显示，用来指示列车运行和调车作业的命令。
1.3、轨道电路用来监督列车对轨道的占用和传递行车信息。
1.4、转辙机用于完成道岔的转换和锁闭，是关系行车安全的最关键设备。
2、铁路常用术语-贯通线含义
电力贯通线（自闭线）是用来直接为铁路各车站电气集中设备及区间自闭信号点提供可靠、不间断电源的线路。
自闭线与贯通线的主要区别 ：
a、所供负荷对象和性质——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。
b、导线截面——自闭线截面较小，通常为16~35平方毫米的铝绞线或钢芯铝绞线；贯通线因负荷大，故截面也大些，一般为50~70平方毫米。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。
3、铁路四电集成工程含义
3.1、四电系统集成主要包括通信、信号、电力供电、牵引供电及相关的房建、暖通工程；在路基和轨道等土建项目完成后，虽然火车（非电气化）能够在线路上行驶，但还需要以上四电系统才能保证线路正常运行。在相应的施工方面，土建部分可能作为一个整体承包，剩下的四电承包给一个系统完成，就是四电系统集成施工总承包方式。
3.2铁路信号箱变属于四电工程的一部分；
三、铁路信号箱变组成
1、低压单元
低压单元主要配置：塑壳断路器；隔离开关；浪涌保护器；双电源切换装置、UPS不间断电源； RTU远动电力监控终端等；
2、变压器单元
2.1、采用国内知名厂家生产的干式变压器：运行安全，阻燃防火，无污染；铁心采用先进的结构工艺，有效降低了空载损耗,空载电流和铁心噪声。
2.2、也可采用密封式油浸配电变压器，产品特点是采用波纹油箱技术，免吊芯，维护简单。
3、高压单元
3.1高压环网开关柜采购紧凑型、共箱式SF6气体绝缘充气式环网柜；实现10KV高压系统全密封，全绝缘。环网柜负荷开关均采用电动操作，具有远东操作接口，通过RTU实现远方的遥测，遥信，遥控功能。
3.2 铁路系统常采用外资或合资的品牌产品；如施耐德，西门子，ABB、许继德理施尔等厂家的产品；
四、铁路箱变的DA应用：电力远动监控终端（RTU）
1、RTU主要功能
本文以NK5730系统为例，NK5730系统是一个模块化的综合监控系统。各模块分工明确，模块之间相互协作，达到性能优化，功能完备。
1.1、遥测采集
每个遥测采集模块板最多可以接72个交流量，12个直流量，这样保证了模块板的处理性能。交流量可以是电压和电流。遥测采集单元每周波采集32个点。
1.2、遥测计算
交流采样，每周波计算一个有效值。根据采样值计算有功功率、无功功率、功率因素、零/负序电压电流、频率、相序、相角等参数。
1.3、遥信采集
RTU-NK5730有多路开关量输入（遥信）用于监视开关的状态；配置方式灵活使其既适合无源干接点、也适合有源湿接点输入，软件可配置的去抖时间适合各种类型的触点。SOE的分辨率为1ms，能提供精确的开关顺序记录，为故障分析、事故追忆创造了良好的条件。
1.4、遥控输出
遥控执行由调度员下发遥控操作命令，遥控开关的分与合。可以遥控操作多路继电器控制输出，实现远动控制，输出接点可以独立使用，也可以组成合/分闸对使用，内带的SBO功能确保控制输出可靠无误。
2、模块介绍
2.1、主通信模块
ARM通讯主模块负责RTU-NK5730与主站及其他设备之间的通讯，与DSP芯片的数据传输以及装置RTU-NK5730内部系统数据的处理。该模块配置多种通接口，其中有2个CAN现场总线口，4个10/100M以太网RJ45网络接口，6个RS232/RS485通讯口。 ARM通讯主模块负责RTU-NK5730与主站及其他设备之间的通讯，与DSP芯片的数据传输以及装置RTU-NK5730内部系统数据的处理 ,此外，出于工程的需要，运行在RTU中的软件或参数（例如采样，A/D转换或者数据处理程序）可能需要进行更新维护升级，RTU-NK5730突破了传统的人工现场更改程序的方式，通过主站与ARM通讯主模块的通讯，即可实现内部软件程序的更新，实现远程诊断、远程维护、远程在线更新、修改软件及参数，提高了可维护性，节约了工程成本。为了保证RTU-NK5730正常运转。ARM通讯主模块设置了自诊断、自恢复功能。在受到干扰时，ARM通讯主模块能及时诊断并结合硬件复位电路恢复程序正常运行。 每个RJ45口对应其下一绿一红两个灯，当有数据发送时绿灯闪亮，当有数据接收时，红灯闪亮。
2.2、遥测模块
DSP AD模块内含一块DSP CPU芯片与两块A/D转换芯片，该模块用于处理采集的遥测数据，将所采集的遥测数据经过内部程序的处理运算，得到相/线电流、相/线电压、有功功率、无功功率、相序、相角以及其他参数等，并将处理后的数据传送给主通讯模块，由主通讯模块上传到主站从而实现模拟量监控。
2.3、遥信遥控模块
DSP I/O模块内含一块DSP CPU芯片，该模块用于处理遥信模块的输入和控制遥控模块的输出，并将数据传送给主通讯模块，由主通讯模块上传到主站从而实现信号量监视及开关的远程控制。
2.4、CT，PT模块
CT及PT模块负责现场工程数据的采集，即遥测。该模块可以采集12路交流电压、12路交流电流（或24路交流电压/24路交流电流）以及4路直流电量（电压或电流），在采集交流电量时，该模块通过互感器隔离方式将采集调理数据传输到DSP A/D模块进行内部处理运算。
2.5、DI模块
遥信模块负责状态量的监视，例如开关的变位与状态。该模块可以实现32个状态量的监视功能。该模块的“DI24V”端输出直流24V电压，作为内部遥信母线。每个遥信模块的“DI24V”与其他遥信模块的“DI24V”相互独立。
2.6、DO模块
遥控模块执行主站下发的遥控操作命令，遥控开关的分与合，该模块可以实现16路遥控输出。遥控模块的输出端子可以独立使用，也可以组成合/分闸对使用。
2.7、电源模块
电源模块为整个装置供电，电源模块的输入为AC/DC 220V或110V，输出为DC 27V。本装置采用交流电源/蓄电池供电方式。该模块实现原副边隔离，隔离强度高，抗干扰能力强，具有充电功能，可对蓄电池充电，在交流断电时电池可不间断的对装置供电，此外还具有对蓄电池的保护功能。装置正常运行时，电源模块在交流有电时可对蓄电池进行充电，同时为本装置供电；当交流失电时，蓄电池对电源模块供电，零切换时间，使本装置正常运行。当蓄电池放电到关断点时，电源模块切断蓄电池的输出，装置断电。当交流重新上电时，电源模块重复为蓄电池充电。