利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行接觸網(wǎng)供電故障分析的思路

摘 要： 隨著地鐵運(yùn)營(yíng)里程增加，導(dǎo)致接觸網(wǎng)發(fā)生供電故障的原因越來(lái)越多。通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)供電故障的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)不同的故障原因之間具有區(qū)別于其他原因的特征，利用大數(shù)據(jù)建立接觸網(wǎng)供電故障分析方法，對(duì)當(dāng)前故障進(jìn)行相似度對(duì)比，得出可能故障的概率，為運(yùn)營(yíng)人員故障處理提供參考，從而加速故障的排查，減少對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的影響。

關(guān)鍵詞： 地鐵;接觸網(wǎng);大數(shù)據(jù);故障

隨著城市軌道交通線路增多、既有線路設(shè)備老化、地面高架里程增加，接觸網(wǎng)供電故障也隨之增多，本文通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)供電故障的原因及其特征進(jìn)行分析，運(yùn)用大數(shù)據(jù)對(duì)比方法對(duì)所內(nèi)設(shè)備故障、接觸網(wǎng)本體短路、非供電設(shè)備故障進(jìn)行區(qū)分。

1 故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)35起接觸網(wǎng)供電故障的發(fā)生位置、故障原因、故障數(shù)量、故障占比、專(zhuān)業(yè)占比進(jìn)行梳理統(tǒng)計(jì)，如表1所示：

從表1可以看出造成接觸網(wǎng)供電故障的原因比較復(fù)雜，但按發(fā)生位置可分為接觸網(wǎng)本體、變電所內(nèi)、非供電設(shè)備3類(lèi)，其中接觸網(wǎng)本體占比為31%，變電所內(nèi)占37%，非供電設(shè)備占31%。由于對(duì)接觸網(wǎng)本體故障、變電所內(nèi)設(shè)備故障和非供電設(shè)備故障的處理方法不同，且對(duì)行車(chē)及供電調(diào)度的影響程度也不一樣（通常接觸網(wǎng)本體故障對(duì)運(yùn)營(yíng)影響最大，變電所內(nèi)設(shè)備故障和非供電設(shè)備故障影響次之）。因此，通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)供電故障進(jìn)行識(shí)別，可有針對(duì)性地采取應(yīng)急措施，減小接觸網(wǎng)供電故障對(duì)運(yùn)營(yíng)造成的影響。

2 數(shù)據(jù)特征采集

根據(jù)文獻(xiàn)[1]證實(shí)了運(yùn)用SCADA監(jiān)測(cè)，通過(guò)關(guān)鍵運(yùn)行特征變化來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)域穩(wěn)定判別和預(yù)測(cè)是可行的。本文所引用的特征數(shù)據(jù)全部通過(guò)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行采集，通過(guò)采集接觸網(wǎng)供電故障發(fā)生時(shí)的保護(hù)、OVPD及重合閘的動(dòng)作情況，分析歸納故障發(fā)生在不同位置時(shí)的特征規(guī)律。接觸網(wǎng)供電故障數(shù)據(jù)特征采集情況如表2所示：

3 建模思路

選擇保護(hù)動(dòng)作情況作為數(shù)據(jù)特征參數(shù)是因?yàn)楸Ｗo(hù)動(dòng)作與故障的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，通常構(gòu)成雙邊供電的接觸網(wǎng)兩側(cè)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作時(shí)（除被聯(lián)跳），由于兩個(gè)變電所兩臺(tái)不同的保護(hù)裝置同時(shí)發(fā)生故障的可能性很低，所以這時(shí)可以確定發(fā)生了短路故障。但對(duì)單邊供電或發(fā)生一側(cè)保護(hù)動(dòng)作另一側(cè)被聯(lián)調(diào)的情況則不能判斷是發(fā)生了真實(shí)的故障還是保護(hù)誤動(dòng)作。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]確定鋼軌電位與雜散電流呈現(xiàn)一定的關(guān)聯(lián)性，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，隨著電流大增，雜散電流也將增加，此時(shí)會(huì)造成鋼軌電位的升高，為了保證人身及設(shè)備的安全OVPD將動(dòng)作合閘。因此，可以利用OVPD的動(dòng)作情況來(lái)判斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)是否真的有大電流通過(guò)，從而判斷是真實(shí)故障還是保護(hù)誤動(dòng)。

通過(guò)自動(dòng)重合閘的動(dòng)作情況可以判斷故障的嚴(yán)重程度，是瞬時(shí)故障還是永久性故障。如果自動(dòng)重合閘不成功，電調(diào)結(jié)合倒閘操作及電客車(chē)升降弓，逐步對(duì)變電所上網(wǎng)電纜、接觸網(wǎng)、電客車(chē)進(jìn)行試送電，可以判斷出故障位于變電所內(nèi)、接觸網(wǎng)、電客車(chē)三者中的哪一部分。

4 運(yùn)用模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

根據(jù)建模思路分別統(tǒng)計(jì)對(duì)比接觸網(wǎng)本體故障、變電所內(nèi)故障、非供電設(shè)備故障時(shí)保護(hù)、OVPD及重合閘的動(dòng)作數(shù)據(jù)（不計(jì)故障前OVPD已在合位的數(shù)據(jù)），如表3所示：

通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)保護(hù)（除框架保護(hù)）與OVPD同時(shí) 動(dòng)作的情況下接觸網(wǎng)本體故障占66%，非供電設(shè)備故障占34%，所內(nèi)設(shè)備故障占比為0;當(dāng)只發(fā)生框架保護(hù)或大電流脫扣或被臨所聯(lián)跳或無(wú)任何動(dòng)作報(bào)文的情況下開(kāi)關(guān)跳閘，則所內(nèi)故障占比達(dá)100%，接觸網(wǎng)本體故障和非供電設(shè)備故障的占比為0;當(dāng)開(kāi)關(guān)刀閘均在合位出現(xiàn)無(wú)網(wǎng)壓的情況，接觸網(wǎng)本體（上網(wǎng)開(kāi)關(guān)未 閉合）占比達(dá)100%，所內(nèi)故障和非供電設(shè)備故障的占比為0;? 熱過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作的情況下接觸網(wǎng)本體故障和所內(nèi)故障占比分別為50%，非供電設(shè)備故障的占比為0;當(dāng)保護(hù)動(dòng)作而OVPD未動(dòng)作的情況下接觸網(wǎng)本體故障占比9%，所內(nèi)故障占比27%，非供電設(shè)備故障的占比64%。不同保護(hù)和OVPD動(dòng)作情況下的故障位置占比如表4所示：

5 結(jié)論及討論

利用大數(shù)據(jù)對(duì)比分析的方法進(jìn)行接觸網(wǎng)供電故障判斷的思路是可行的，隨著數(shù)據(jù)積累量的提升，不同故障的特征將更加明確。OVPD動(dòng)作情況對(duì)分析模型的建立起到關(guān)鍵性的作用，如果故障前OVPD就在合閘狀態(tài)則無(wú)法區(qū)分保護(hù)誤動(dòng)和真實(shí)故障。數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確性對(duì)錄入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求較高。分析結(jié)果均為概率性事件，所以為了防止接觸網(wǎng)故障小概率事件的發(fā)生，在故障發(fā)生后應(yīng)及時(shí)對(duì)接觸網(wǎng)、受電弓、區(qū)間限界情況進(jìn)行檢查，運(yùn)營(yíng)結(jié)束后對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行全面排查，消除安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1]管霖，王同文，唐宗順.電網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的智能化關(guān)鍵特征識(shí)別及穩(wěn)定分區(qū)算法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（21）：22-27.

[2]宋奇吼，楊飏，童巖峰，潘世航.南京地鐵1號(hào)線軌電位異常的抑制方法[J].城市軌道交通研究，2018，21（4）：114-118.

作者簡(jiǎn)介： 黃濤（1982—），男，漢族，本科，工程師，研究方向：軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)維管理。