城市軌道交通變電所智能運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

高翔

摘要：隨著科技水平的快速發(fā)展，要建立智能運(yùn)維和安全保障體系，穩(wěn)步提升運(yùn)維智能化和安全運(yùn)行水平。軌道交通變電所的日常巡檢內(nèi)容包含設(shè)備的外觀（異響、異味、放電）、環(huán)境（溫濕度、異物進(jìn)入、滲漏水）、設(shè)備運(yùn)行方式、裝置運(yùn)行情況、異常及故障信息等，其對(duì)軌道交通的供電安全意義重大。目前，變電所的巡視模式仍是傳統(tǒng)的人工巡視，工作量大且瑣碎，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤及遺漏，需巡檢設(shè)備的龐大規(guī)模與運(yùn)維人員數(shù)量及能力嚴(yán)重不足的矛盾日益突出。因此有必要結(jié)合新型傳感、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，研究軌道交通變電所巡檢的數(shù)字化、智能化、遠(yuǎn)程化、可視化相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電所的智能運(yùn)維，提升變電所巡檢的質(zhì)量與效率，減少運(yùn)維人員工作量。

關(guān)鍵詞：智能運(yùn)維;全面感知;智能巡視;全景監(jiān)視

1城市軌道交通無功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀

城市軌道交通工程供電系統(tǒng)大多采用集中兩級(jí)供電系統(tǒng)，主要是110kV主變電所、沿線35kV牽引、降壓混合變電所組成，對(duì)其組成及負(fù)荷構(gòu)成進(jìn)行分析，其無功補(bǔ)償需求主要由牽引負(fù)荷、變壓器及電纜、動(dòng)力照明負(fù)荷組成。著重分析下動(dòng)力及照明負(fù)荷：①需得到多個(gè)用電系統(tǒng)的協(xié)同支持，較典型的有通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)及照明系統(tǒng)等;②各用電系統(tǒng)的運(yùn)行特性具有差異化的特點(diǎn)，開啟時(shí)間不盡相同，并且各自具備的功率因數(shù)也有所不同，跨度區(qū)間普遍為0.5～0.8，由此加大了控制難度，不利于精細(xì)化控制工作的開展;③動(dòng)力照明中壓供電網(wǎng)絡(luò)存在較大的充電無功，用電低谷時(shí)期可能出現(xiàn)無功反送現(xiàn)象;④由于牽引供電系統(tǒng)與動(dòng)力照明供電系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，因此暫不設(shè)置無功補(bǔ)償裝置;⑤主變電所無功補(bǔ)償應(yīng)針對(duì)動(dòng)力照明負(fù)荷供電系統(tǒng)采取無功補(bǔ)償措施。

2城市軌道交通變電所智能運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

2.1智能巡視與聯(lián)動(dòng)技術(shù)

聯(lián)合高清視頻攝像機(jī)、紅外熱成像攝像機(jī)、巡檢機(jī)器人等前端采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變電站全天候全覆蓋遠(yuǎn)程智能巡視。當(dāng)遙控開關(guān)預(yù)置時(shí)、發(fā)生變位信號(hào)時(shí)、遙測(cè)越限告警時(shí)、保護(hù)動(dòng)作時(shí)、發(fā)生火警時(shí)等各種情況下，都可以觸發(fā)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)執(zhí)行巡視任務(wù)，由機(jī)器人或視頻進(jìn)行復(fù)核。具體實(shí)現(xiàn)方式是，當(dāng)智能聯(lián)動(dòng)微服務(wù)程序檢測(cè)到觸發(fā)聯(lián)動(dòng)邏輯的信號(hào)時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行預(yù)設(shè)聯(lián)動(dòng)策略，比如，檢測(cè)到火警信號(hào)時(shí)，可啟動(dòng)火警特殊巡視任務(wù)，對(duì)發(fā)生火警的區(qū)域進(jìn)行攝像頭監(jiān)控掃描，通過AI技術(shù)判斷是否真的發(fā)生了火情。對(duì)任務(wù)配置不同的觸發(fā)信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該任務(wù)的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)。

2.2光纖環(huán)網(wǎng)接線

城市軌道交通變電所自動(dòng)化組網(wǎng)中，系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用光纖環(huán)網(wǎng)接線的目的，是為預(yù)防網(wǎng)絡(luò)體系中光纖網(wǎng)絡(luò)連接線斷裂時(shí)，對(duì)變電所內(nèi)部區(qū)域造成的安全隱患。此種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可有效防治某處故障對(duì)城市軌道交通整體電網(wǎng)的影響，有助于將網(wǎng)絡(luò)故障控制在冗余模式中。再者，光纖環(huán)網(wǎng)接線結(jié)構(gòu)，可幫助變電所通信系統(tǒng)核查光纜中的故障位置。具體指變電所光纜產(chǎn)生故障后，相關(guān)人員能夠利用環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、冗余配置獲取相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并且針對(duì)性排查故障點(diǎn)，保證變電所網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性。另外，光纖環(huán)網(wǎng)接線這一組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可將原有的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)拓?fù)涓淖?，轉(zhuǎn)換到總線型，以維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定性。變電站報(bào)文延時(shí)不能大于4ms，在現(xiàn)有自動(dòng)化組網(wǎng)中，僅有少數(shù)品牌電網(wǎng)設(shè)備滿足該標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)接線成本較高。

2.3變電所中SVG的適應(yīng)性

需將考核點(diǎn)的PCC信號(hào)接入控制系統(tǒng)，SVG具備極為顯著的高效響應(yīng)特性，可實(shí)時(shí)跟蹤沖擊性負(fù)荷，掌握其在各時(shí)間段的具體波動(dòng)情況，以便在此基礎(chǔ)上快速跟蹤補(bǔ)償，并且不會(huì)過補(bǔ)償。當(dāng)SVG裝置投入以后，所有的負(fù)荷無功都由SVG裝置提供，這時(shí)系統(tǒng)提供的無功為0，最大限度滿足功率因數(shù)補(bǔ)償要求，在補(bǔ)償容量足夠的情況下，110kV母線經(jīng)補(bǔ)償后其月平均功率因數(shù)大于等于0.95，且不過補(bǔ)償，完全達(dá)到快速補(bǔ)償負(fù)荷功率因數(shù)的目的。SVG裝置有恒無功控制方式、系統(tǒng)無功控制方式、負(fù)荷補(bǔ)償控制方式、電壓無功綜合控制方式及暫態(tài)電壓控制方式共5種運(yùn)行方式，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活選用補(bǔ)償方式來控制系統(tǒng)的功率因數(shù)。（1）恒無功控制方式：控制裝置輸出無功，可測(cè)量裝置跟蹤無功的階躍響應(yīng)速度，與此同時(shí)還可對(duì)其準(zhǔn)確性做出判斷。（2）系統(tǒng)無功控制方式：能夠全方位地控制系統(tǒng)側(cè)無功與系統(tǒng)側(cè)功率因數(shù)，可精確控制設(shè)定的系統(tǒng)無功或系統(tǒng)功率因數(shù)上限、下限或目標(biāo)值;對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行控制時(shí)，能夠控制其上限、下限及目標(biāo)值。（3）負(fù)荷補(bǔ)償控制方式：系統(tǒng)側(cè)電流自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置電流輸出，在該調(diào)控機(jī)制下，有助于提高電流的電能品質(zhì);并且，補(bǔ)基波無功、補(bǔ)負(fù)序和補(bǔ)諧波3項(xiàng)配置的可選擇機(jī)會(huì)較多，可根據(jù)實(shí)際情況任意做出選擇，以滿足需求。

2.4變壓器的容量選擇及確定

對(duì)于供電系統(tǒng)來講，變壓器的容量越大，那么在實(shí)際運(yùn)行過程中，因變壓器運(yùn)行所產(chǎn)生的能量損耗也就會(huì)越大。在供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，本質(zhì)上變壓器的容量只需要滿足供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行就可以，并不需要安裝容量過大的變壓器。所以在進(jìn)行變壓器容量確定的過程中，需要對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需求進(jìn)行了解，然后在確定變電所位置以及使用途徑時(shí)，將變壓器的容量選擇進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，保證既能夠滿足供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需求，同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生額外的能源損耗。同時(shí)針對(duì)變壓器的節(jié)能降耗，還可以通過降壓變電所將變壓器當(dāng)中的電能變?yōu)榈蛪弘娔?，然后再面向該區(qū)域內(nèi)的所有低壓用電負(fù)荷進(jìn)行電源的提供，對(duì)于降壓變電所的位置來講，基于節(jié)能和節(jié)省投資的考慮，要盡可能地與負(fù)荷中心進(jìn)行靠近，降低線路上所產(chǎn)生的損耗以及線路鋪設(shè)所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

結(jié)語

確保在信息安全的前提下，推進(jìn)變電所運(yùn)維的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)，設(shè)備類型的多樣化特點(diǎn)，以及設(shè)備監(jiān)管需求的差異性，在變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建立中需合理選擇實(shí)際組網(wǎng)方式，以保證組網(wǎng)設(shè)計(jì)后，設(shè)備能夠在分層控制中更為可靠、安全地運(yùn)行，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行要求。但是在城市軌道交通變電綜合自動(dòng)化組網(wǎng)中，相關(guān)人員還應(yīng)針對(duì)性考察組網(wǎng)設(shè)備運(yùn)用中的能耗問題，以完善城市軌道交通變電所運(yùn)營(yíng)管理體系。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì).中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要[J].城市軌道交通，2020（4）：8-23.

[2]徐建.對(duì)城市軌道交通牽引供電智能運(yùn)維系統(tǒng)的思考與認(rèn)識(shí)[J].電氣化鐵道，2020，31（增刊1）：199-202.

[3]陳超群，陳勃，劉布麒，等.軌道交通網(wǎng)絡(luò)信息安全防護(hù)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].電氣技術(shù)，2020，21（2）：50-55.