改进2号线杂散电流监测系统供电电源问题提高数据采集稳定性

改进 2 号线杂散电流监测系统供电电源 问题提高数据采集稳定性

陈雄

长沙市轨道交通运营有限公司， 湖南 长沙 410000

摘要:长沙市轨道交通运营有限公司变电站杂散电流监测系统自2014年5月建成投用以来，先后从2014年至2019年底，时常出现各站后台杂散电流监控后台机死机、硬件故障、数据丢失等情况，在2018年中旬时常出现，当电力系统中某一段环网进行倒闸切换时，环网所涉及的各个变电站的杂散电流监测主机将失压而运行中断，造成大量数据丢，甚至瘫痪数个站的杂散电流监测系统，该现象的发生严重违背了变电站杂散电流监测系统的实时、可靠、稳定原则，对整个运营公司来说，杂散电流监测系统的不稳定运行将造成监管失手，极大地增添了对周边地下管网设施的腐蚀风险。因此，如何提高和保证杂散电流监测系统的稳定性，已经成为我们公司杂在散电流系统领域面临的重要问题，对杂散电流进行监测与分析具有十分重要的意义。同时，如何保证杂散电流监测系统安全、平稳运行也有待考究。

关键词：电力系统；杂散电流；杂散电流监测系统

引言

针对上述问题，在本文中详细介绍了杂散电流监测系统倒闸时容易造成设备死机、硬件故障、数据丢失的原因分析和应对处理措施；并结合公司电力系统的实际运行情况和运行人员的实际工作经验，提出了系统改造杂散电流监测系统及排流柜上位机供电电源的两个重要应对措施，旨在提高系统稳定性、发挥系统更大作用。

1 设备死机、硬件故障、数据丢失的原因分析

1.1 系统背景概述

长沙市轨道交通运营有限公司整套变电站杂散电流监测系统由深圳华丽特电气有限公司、徐州和纬信电科技有限公司提供，分别于2014年下半年和2016年年初投入运行；全线按变电所划分为23个监测分区，每个监测分区在车站变电所设置一台杂散电流数据采集和统计处理装置，该装置经过测量电缆与该站及该站两端各半个区间内的结构和整体道床测防端子、对应的参考电极相连，实现对该分区结构和整体道床结构钢筋的极化电位数据采集，并进行数据统计和存储。杂散电流监测装置应可采集排流柜电流（取自排流柜）和钢轨电位（取自钢轨电位限制装置）的数据。

杂散电流监测系统配置了与通信系统的接口设备，包括光电转换装置、光缆等其他附件，车站杂散电流监测装置将数据上传至车站通信设备室通信系统提供的以太网端口，通信系统将杂散电流测试及数据传送至车辆段通信设备室，杂散电流监测装置将杂散电流数据从通信设备室引出，并引至设于供电车间的杂散电流监测系统。杂散电流监测系统配备监测系统数据处理及管理软件，该后台机平台可从杂散电流监测装置读取存储和统计数据，并对数据进行自动分析，打印有关报表及曲线。

1.2 杂散电流研究的现状

现长沙地铁2号线光达站-梅溪湖西站的杂散电流监测系统监控主机采用的是交流 220V供电，每天列车运行时，系统运行的数据量不断攀升，杂散电流监测系统用以分析主站供电系统的迷流、电网的稳定性，及排流数据等等的功能就及时体现出来了；每天值班人员对杂散电流监测系统进行巡视，实时掌握主站供电系统迷流的运行情况，调度中心电能质量分析工程师，也将通过对供电系统迷散到道床及沿线各个管段的电流数据，进行实时把控，严防因迷流造成的电化学腐蚀发生，保障周边管网的质量安全。

1.3 存在的问题

运营结束后，地铁维保部门将进行正常的检修计划，对供电系统进行停电检修，已达到设备运行的正常水平，所以，供电网络平均每月倒闸次数约8次以上，每次倒闸都会导致杂散电流监测装置异常断电，杂散电流监测系统的计算机在运行过程中，由于断电引起的数据丢失，可能会导致开机失败，更可能造成硬件损坏，而且杂散电流监测装置单个采购单价为3.3万人民币，根据每月平均发生故障1件计算，每年造成直接经济损失约39.6万元。

2 问题讨论及解决方法

2.1 问题发现

长沙地铁2号线光达站至梅溪湖西站，各站现有2台站用变压器，当1#站用变停电作业时，该变压器下端负荷中，杂散电流监测系统的主机电源将切换至2#站用变供电；在电源切换过程中，杂散电流监测系统的主机会瞬时失电。

第一次统计：

根据2号线光达站至梅溪湖西站变电站年度检修计划，结合环网倒闸以及其他临时故障处理，单个站需将1#站用变停电的检维护作业在2017年上半年达到16次，对应下端负荷中，杂散电流监测系统的主机因系统电源切换而产生16次瞬时失电情况。

第二次统计

长沙地铁2号线共计23座车站，每个站都设有杂散电流监测装置一台，从2018年2月至9月，全线共发生故障14起，月均故障2起，故障较多。

由图1分析可知，在长沙地铁二号线正线变电所中，杂散电流监测装置电源引自控制室的交流盘I段，只要涉及到相关专业的停电作业时，地铁供电线路倒闸、改变供电方式与之一同发生变化，杂散电流监测系统都会出现重启，甚至瘫痪的现象。其主要原因，当主站内电源切换装置将1号站用变下端负荷切换至2号站用变供电，其中杂散电流监测系统的主机在切换过程中会瞬时断电，监测系统停止工作。当2号站用变继续供电后，监控系统会重启工作。

2.2 影响及原因分析

变电站杂散电流监测系统的主机因站用变的交流电源切换无法正常工作，造成系统主机或服务器重启所引发的问题主要表现为：

（1）杂散数据失真，录制不完整，无法实时精准采集杂散电流监测的数据，共8次。

（2）后台机或服务器的数据库SQL崩溃损坏，部分数据丢失，系统无法正常工作，共8次。

（3）原因分析。经现场调查发现，杂散电流监测系统失电，有下列原因造成

1）设备质量问题（电源元器件损坏等）；2）人为损坏（操作不当、未按要求操作设备）；3）所内引入的接供电电源问题

综上发现，在上述16次杂散电流监测系统失电重启事件中，未发现有因设备质量或人为操作不当的重启事。现场核线查图确认，杂散电流监测系统工作的电源引接至1号站用变的馈出侧。因此，在两台站用变电源切换操作时，杂散电流监测系统由于工作电源发生变化，系统工作主机或者服务器存在供电中断情况，造成服务器断电重启，如图2所示，因此，确定从电源处着手改进。

2.3 整改方案

1）调查直流屏110V供电的预留各站都具备。

2）从直流屏到杂散电流监测装置挂墙箱、排流柜的供电电缆需额外敷设。

3）杂散电流监测装置挂墙箱、排流柜需加装DC110-DC24V电源。

从经济性与安全性，施工难易程度等多方面考虑，采用串联交直流屏的直流屏备用电源。从直流馈电屏内备用空开电源，单独一路取电，再使用魏德米勒24V电源，进行电源持续供电。

综上所述，我们从经济性与安全性，施工难易程度等多方面考虑，采用串联交直流屏的直流屏备用电源，给杂散电流监测装置供电。

2.4 整改施工

在确认对人身、设备无危害的情况下，开始进行整改。

1）确认直流屏备用电源开关回路。2）直流屏底下从备用开关电源回路电源端子引接电缆至杂散电流监测装置或排流柜屏。3）确认引接至备用电源空开在合位。4）确认电杂散电流监测屏电源接线紧固。5）拆除24V电源。6）更换电源设备。7）正确接线安装。8）确认设备安装紧固，出清现场，进行调试。

通过改进电能质量监测屏工作电源，能够达到改造预期效果。杂散电流监测装置电源改造前后的对比，明显设备故障率直线减少。按整改完后六个月的统计数据，两个季度正线各站因站用变电源切换电能质量检测服务器导致重启率为0。概率由攻关前的100%（16次/半年），到项目攻关后下降到0%（0次/半年）。

总结

此攻关项目实施后，长沙地铁2号线全线各站变电站杂散电流监测系统重启率得到有效控制，断掉重启现象连续一个季度为“零”。改造后的杂散电流监测装置，得到了不间断的供电电源，保障了装置供电可靠性。改造后杂散电流监测装置，增加了魏德米勒24V电源，为装置提供稳定的直流电压。大大提高了电能质量数据的精准性。响应了公司“安全地铁”的发展理念，为地铁安全运营提供了稳定的电力保障。同时，减少因电能质量监测屏服务器重启而造成数据库崩溃的概率，进而节省变电检修的工作时间，提高工作效率。

参考文献