智慧地铁供电系统自动化发展方向分析

智慧地铁供电系统自动化发展方向分析

郑良栋

徐州市城市轨道交通有限责任公司江苏徐州221000

摘要：随着信息技术的不断进步，智慧城市是“互联网＋”下的城市发展新趋势。智慧地铁作为智慧城市的重要构成，在极大地提高交通运输效率、保障交通安全和改善交通环境的同时，更能提高资源利用效率。而地铁供电系统是为城市地铁运营提供所需电能的系统，它不仅为电力机车提供牵引电力，还为地铁运营服务的其他设施提供电能，如照明、通风、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。

关键词：智慧地铁；供电系统；自动化发展

引言

在地铁的运营中，供电一旦中断不仅会造成交通运输的瘫痪，而且还会危及乘客生命安全和造成财产损失。因此，高度安全、可靠而又经济合理的电力供给是地铁正常运营的重要保证和前提。而供电系统自动化是对变电所二次设备的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量，是确保供电系统安全生产、经济运行和可靠供电不可缺少的重要组成部分。

1概述

智慧地铁自动化供电系统是指将智慧地铁现阶段使用的机电设备通过计算机网络实现整体功能的互联及操作的自动化，这一控制系统能够实现地下所有供电设备运行信息的实时监控。在供电系统中包含现阶段较为先进的信息化技术及计算机技术，基于这些先进的技术能够将机电设备的各项功能都集成到一个自动化控制系统中，从而实现对智慧地铁机电设备各生产环节的实时监控及管理，同时也可以对各设备进行远程监控，整个矿井的安全系数明显提升，整体生产效率也显著提高。

2原则

2.1自诊断

自诊断是拟人的“自我诊断”功能，跟随信号的流动实现各阶段、全方位的自诊断，包括但不限于：数据采集、装置自身运行工况、监控系统等。数据采集是供电系统其他功能应用的基础，采集的数据是否准确、有效、可靠将直接决定后续二次设备功能的输出结果。而现有的地铁变电所对于采集的数据品质几乎不做任何诊断，可能导致系统误报警或者漏报警，甚至根据这些数据判断而出现拒动、误动的情况。ＩＥＣ６１８５０将数据按质量分为四类：好（ｇｏｏｄ）、非法（Ｉｎｖａｌｉｄ）、保留（Ｒｅｓｅｒｖｅｄ）、可疑（Ｑｕｅｓｔｉｏｎａｂｌｅ），同时还有１１位品质位来标志数据存在的具体问题，其中常用的有：溢出（Ｏ－ｖｅｒｆｌｏｗ）、超量程（ＯｕｔｏｆＲａｎｇｅ）、过时数据（ＯｌｄＤａｔａ）、测试（Ｔｅｓｔ）等，据此可以实现数据品质的自我诊断，确保数据采集的准确性。二次设备是用于监控供电系统及一次设备而存在的，装置自身的运行工况是否良好，决定了监控是否能够正常进行。二次设备故障影响的不单单是它本身的监控对象，而且还将影响到与之配合的其他装置是否能够正常工作，扩大了故障范围，大大降低了整个系统的可靠性。现有的二次设备装置自身运行工况只有一个结论性的监视信号（报警、闭锁），导致装置发生故障前无法预警，处理方式

2.2自愈

供电系统的自愈功能是指在无需或仅需少量人为干预的情况下，在故障发生时能够快速隔离故障、自我恢复，将故障影响降至最小。在供电系统中，自愈功能并不是一个新概念，传统的继电保护与安全自动装置都有自愈功能，随着技术的发展，自愈的内容更为丰富，技术更为完善，最终目的是为用户提供永不间断的高质量电力。通信网络的自愈功能，是当检测到网络中有故障点导致通信回路不通时，可以自动选择另一通道恢复通信，并发出网络通信故障告警。要实现通信网络的自愈功能，网络必须有冗余通道，目前有ＲＳＴＰ、ＰＲＰ、ＨＳＲ等网络结构可供选择。其中ＲＳＴＰ是利用交换机实现环网冗余，有通道切换延时。ＰＲＰ与ＨＳＲ方式都能实现通道零切换时间，但是前者需要配置两套冗余的通信网络，而后者要求装置处理数据的性能较高。供电系统的通信网络可以根据通信的通道切换延时要求，结合经济投入进行选择。通信网络的自愈功能，目的是确保通信不中断。地铁供电变电所一般采用环网手拉手方式，当其中一个出现故障失去电源时，供电系统的自愈性可以自动定位出故障区域，进行隔离，之后根据供电系统的运行情况自动操作开关刀闸，恢复供电。环网供电的自愈性功能，可以减少停电时间与停电次数，还能提高电网防灾、防破坏能力，有效抵御攻击。

2.3互联性

供电系统的互联性基于万物互联的概念，打破各个系统、各个角色之间的壁垒，将所有信息整合后转化为行动，创造新的功能，革新工作方式，带来更加高效、人性化、智能、经济的运维体验。其以运维最终输出内容为标准，提供完整的产品和服务，杜绝半成品产出，实现从“告知运维人员做什么”到“帮运维人员完成”的转变。供电系统的互联性，需要硬件和软件的支持。在设备硬件上，需要实现接口标准化、功能模块化，各厂家设备之间应能够实现硬件上的无缝连接，功能模块化可以大大降低同一功能模块的备件库存数量；软件上，需要打破供电网络中各个系统之间的壁垒，采用统一标准的规约，方便实现各个系统信息的交互，整合整个运维工作流程。

3应用场景

3.1日常巡检场景

当有日常巡检工作时，运维生产管理系统自动提前一天提醒相应负责人，并将巡检任务与工作内容直接发送到运维人员的移动终端。同时，系统根据现场采集的视频、图像、文字等数据，自动生成巡检表单，并结合对应设备之前巡检的数据和其他同类型的设备在线状态进行对比，智能判断出设备是否处于正常工作状态，对异常状态进行提醒，同时给出处理建议。运维人员收到电子式巡检表单后，正常数据已经全部自动记录，无需再次手动记录核查（依据供电系统的自诊断功能保证其数据的准确性，同时采取随机抽查的验证办法进行数据核实），只需根据电子巡检表单对提醒的异常状态进行现场核实与处理，然后对电子表单进行相关记录后就可以直接回传至安全生产管理系统。若生成的电子表单没有异常提醒，则设备都处于正常工作状态，可以适当减少日常巡检次数。

3.2故障处理场景

当供电系统发生故障时，变电所运维子站会将经过智能判断的故障简报发送到运维监控中心站点及相关运维人员的移动终端。故障简报内容包括：故障对象、故障时间、故障电流、故障类型、参考处理建议等，供运维人员对现场问题进行了解。对于简单的故障内容，运维人员根据经验就可以直接跟ＯＣＣ调度人员解释现场故障情况与处理办法，在不用去现场的情况下解决问题。当故障比较复杂时，运维人员在运维中心可以远程调用故障录波、保护定值等信息进行故障分析，必要时还可以通过远程浏览站内监控系统画面与保护装置状态，完成故障信息的收集与分析。运维人员达成最终故障分析与处理意见后，在生成的电子表单的基础上进行修改，生成最终的故障处理电子表单。之后，根据电子表单内容是否需要厂家配合或更换插件等问题，将相关任务内容自动通知到相关厂家和人员。在现场完成故障处理后，运维可以直接用移动终端将填写后的电子表单回传到系统，然后自动生成相关故障处理报告，进行存档，供后续类似故障发生时调用对比。

结语

智慧地铁的供电系统发展是一个渐进的过程，需要设计一个开放、兼容、标准的系统框架，然后再慢慢进行填充。对于整个地铁系统设计框架，可在确保每个子系统自身智能的基础上，预留与其他系统的标准接口，最终用搭积木拼凑的方式，打通各个子系统的壁垒，融合各个功能，实现地铁的智慧性。

参考文献

[1]陈国强.提高煤矿供电系统可靠性的措施与对策[J].能源技术与管理，2019（1）：89-90.

[2]尹成迅，潘献全.煤矿供电系统越级跳闸研究[J].煤炭科学技术，2018，39（6）：66-69.