浅谈可城市轨道交通供电系统中视化接地装置的应用及展望

浅谈可城市轨道交通供电系统中视化接地装置的应用及展望

喻宇

中铁电气化局集团有限公司

摘要：可视化接地系统采用集中管理、分散布置的方式，系统由中央监控主站、站级监控主机、现场执行设备、通信设备组成。可视化接地系统是具有远程验电、残压检测、遥控操作及视频监视确认等自动化功能的接触网远程挂、拆地线装置，完全能够替代传统人工验电、挂拆地线工作，达到安全运营、可靠、经济的目的。

关键词：供电系统、可视化、接地

1、引言

城市轨道交通机车多采用接触网的供电形式，检修人员在停运后需要经常下到轨行区进行巡视或检修，检修前一般需要对接触网停电并验电、挂接地线后，人员方可进入轨行区。目前，国内多数城市轨道交通均采用人工挂接地线的方式。这种方式存在作业效率低、占用人员多、劳动强度大、安全性不高等问题。而采用可视化接地系统后，电力调度人员可在后台进行接触网地线挂接，这样可减少作业人员数量、提高作业安全性和效率、降低作业劳动强度并实现智能化识别和顺控功能。未来可视化接地装置的应用将成为一种趋势。

2、可视化接地装置的基本要求及功能

1）由于可视化接地装置用于直流系统接地，该装置应采用一、二次独立间隔布置，大爬距、宽间隙设计，确保装置绝缘性能安全可靠。

2）具备自动验电并上传结果的功能，同时具有自动残压放电功能。

3）具有可在线检测闭锁防止误操作，即带电不可挂地线的功能。

4）可实现中心级、站级、就地三级操作，具有分权限操作功能，即站级操作需中心级授权，同时远动失控下可采用专用钥匙打开柜门进行相应操作。

5）能与上网隔离开关、越区供电开关进行相互闭锁功能。

6）能自动通过开关状态进行图像识别，具有视觉分析功能，即当开关状态与系统状态不符时自动报警，并能适应城市轨道交通恶劣光照环境。

3、可视化接地装置的结构和功能

图1：可视化接地系统构成示意图

1）可视化接地柜

可视化接地柜是执行接触网地线挂接的终端设备，它由柜体外壳、接地刀闸、电压采集装置、残压放电装置、照明装置、摄像头、状态指示灯和控制部分组成。

接地刀闸由动触头和静触头组成，动触头接至钢轨侧，静触头接至接触网侧，用于将接触网与钢轨短接，即牵引供电系统网侧的正、负极短接。

电压采集装置用于采集接触网侧电压，这是判断是否可以操作接地的一个重要判据。

由于接触网侧停电后可能存在残压，可视化接地柜为解决残压放电问题，在地刀闸上并联了放电单元。在操作接地时，首先执行验电功能，当验电残压值大于设定限值、且小于系统运行最低电压时，进行放电，将接触网残压值将至设定限值下，然后执行接地刀闸挂接地线，完成后自动断开放电开关。

照明装置用于为人工查看开关状态和摄像头采集开关状态时提供柜内照明。

摄像头用于采集开关状态，以供远程查看和进行图像识别。

状态指示灯用于显示开关状态及接触网是否带电。

2）可视化站级监控主机

站级监控主机由柜体外壳、触摸式微机监控装置、交换机和控制面板等组成。用户可通过控制面板对接地刀闸进行控作，也可通过触摸式微机监控装置进行操作和信息化监控管理。

3）中心级的可视化接地管理服务器

中心级的可视化接地管理服务器包括了控制中心工作站、硬盘录像机和打印机。控制中心工作站可接收现场可视化接地装置中接地刀闸的遥信、遥视信息及接触网的带电信息，并提供软件界面显示。工作站还具备遥控功能，能够发送遥控命令，操作现场接地刀闸。同时，所有遥控操作都通过系统的防误判断，否则无法进行遥控操作，防止误遥控的发生。

4、可视化接地装置的优点

通过与传统人工挂接地线对比，可视化接地装置具有时效性高、安全性强、可靠性高、无需协带工具、系统智能化等优点。

5、现场施工重难点分析

1）可视化接地装置安装前应选择合理的位置，满足限界要求（包括在开门状态下），选择与其它设备、线缆不干涉的位置，选择方便连接接触网以及钢轨的位置，选择高低压电缆布放方便的位置，若采用接触轨供电，应选择距离接触轨有一定安全距离的位置，以方便检修人员先查看开关状态再进入区间。.

2）由于可视化接地装置安装于车站端头的轨行区，无论是设备底座、设备都必须固定牢固，螺丝要有防松措施。

3）由于可视化接地装置的视频系统采用光缆传输，传输距离较远，且可能穿越轨行区及多个设备房，在施工过程中必须严控光缆敷设和接续的工艺，防止因视频传输不稳定引起的麻烦。

4）由于可视化接地装置与钢轨相连，施工过程中应做好防护，防止杂散电流危害。

6、视化接地装置的展望

可视化接地装置可适用于城市轨道交通正线或车辆段、停车场的接触网，可减少检修时间、提高检修效率、确保工作人员的人身安全，达到运营安全、可靠、经济的目的。

可视化接地装置未来发展趋势将融合隔离开关与接地装置于一体，形成全新的三工位隔离接地柜，这样既可方便运营人员维护也可降低成本。

三工位隔离接地柜需具有接通、隔离、接地三个工作位置，其中接地极接线桩位于开关最下部，便于用户电缆连接。开关仅有一组动触头进行位置切换， 动触头在任意时刻只能处于唯一的位置。开关采用模块化设计，隔离开关本体与操作机构分为独立的模块，本体与机构仅通过传动主轴相连，所有二次控制线路均布置与操作机构模块中，与高电压一次线路完全隔离。开关的接通、隔离、接地三个工位均需设有机械限位，可确保动触头在任何操作下不会出现走位偏离的故障。三工位隔离接地柜具备信号远传及遥控功能，可通过PSCADA系统接入综合监控系统，在 OCC 电力监控调度端送电操作过程可预先检验该供电分区的接地装置是否全分闸状态，实现可靠供电。同时在区间每隔一段距离设置一个指示牌，可显示“有电、断电、接地”内容，当接触网解除接地前发出声光报警。这样既方便了运营人员时时查看，也能在解除接地时起到安全提示。

7、结束语

可视化接地装置可适用于城市轨道交通正线或车辆段、停车场的接触网，可减少检修时间、提高检修效率、确保工作人员的人身安全，达到运营安全、可靠、经济的目的。以后在轨道交通行业的运用将会更加普及，将会融入更多功能。

参考文献：

[1]张绍静《接触网可视化接地系统在轨道交通中适用性探索》【J】。

[2]董恩普《带电挂地线造成电网复杂过电压的分析》【J】。