地鐵通信電源運維及故障分析

張 朝

（中鐵十二局集團電氣化工程有限公司，天津 300308）

0 引 言

地鐵通信電源運維是指負責地鐵系統(tǒng)通信設(shè)備所需電力供應的維護和管理工作。地鐵系統(tǒng)依賴可靠的電源供應確保通信設(shè)備的正常運行，從而保障旅客和地鐵運營的安全。地鐵通信電源運維人員需具有電力設(shè)備、配電系統(tǒng)和通信設(shè)備的專業(yè)知識，并承擔定期巡檢、維修和故障排除等職責，以確保地鐵通信系統(tǒng)的高效運行和持續(xù)可靠性。

1 地鐵通信電源運維的概述

地鐵通信電源運維是指對地鐵系統(tǒng)中用于支持通信設(shè)備的電源系統(tǒng)進行監(jiān)控、維護和管理，包括對電源設(shè)備的檢查、維修和故障排除，以確保通信設(shè)備在地鐵系統(tǒng)中持續(xù)穩(wěn)定供電，保障通信系統(tǒng)的正常運行和乘客的安全。一般而言，地鐵通信電源運維具有以下幾方面的特點。

第一，可靠性要求高。地鐵通信系統(tǒng)是關(guān)乎乘客安全和運營的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，因此對通信電源的可靠性要求極高。運維人員需要確保電源設(shè)備的高可靠性，以避免通信中斷和系統(tǒng)故障。

第二，24/7運行。地鐵系統(tǒng)通常是全天候運營的，因此通信電源運維需要進行持續(xù)不間斷的監(jiān)控和維護。運維人員需要能夠應對突發(fā)情況，并及時修復任何電源故障。

第三，復雜的電力設(shè)備。地鐵通信電源系統(tǒng)涉及大量的電力設(shè)備，包括變電站、電池組、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）等。運維人員需要具備對這些設(shè)備進行檢修和維護的專業(yè)知識與技能。

第四，快速響應故障。當通信電源出現(xiàn)故障時，快速響應和解決問題至關(guān)重要。運維人員需要具備故障排除的能力，能夠迅速定位問題并采取適當?shù)拇胧┬迯凸收希詼p少對通信系統(tǒng)和地鐵運營的影響。

2 地鐵通信電源運維的故障分析

2.1 電源斷電

2.1.1 電源斷電導致通信中斷

電源斷電是地鐵通信電源運維中常見的故障之一。當電源供應中斷時，通信設(shè)備無法正常運行，可能導致通信中斷、數(shù)據(jù)丟失以及對地鐵系統(tǒng)運行產(chǎn)生影響。造成電源斷電的原因可能是電力系統(tǒng)故障、設(shè)備故障、人為操作失誤等。首先，電力系統(tǒng)故障可能導致電源斷電，如電力供應公司的輸電線路故障、變電站故障等，影響地鐵通信電源供應。其次，設(shè)備故障也是常見的導致電源斷電的原因，如變壓器故障、開關(guān)電源故障、保護裝置故障等。最后，人為操作失誤也可能導致電源斷電，如誤操作開關(guān)、操作錯誤引起的設(shè)備故障等。

2.1.2 電源備份系統(tǒng)故障導致電源中斷

為了確保地鐵通信系統(tǒng)的持續(xù)可靠性，常常會配置備份電源系統(tǒng)，如備用電池組或UPS系統(tǒng)。備用電池組是地鐵通信系統(tǒng)中常用的備份電源之一。然而，備份電源系統(tǒng)本身也可能存在故障，導致電源中斷。當主電源中斷時，備用電池組能夠提供臨時的電力供應。電池老化、電池損壞或充電故障都可能導致備用電池組的電力供應不穩(wěn)定或無法啟動，從而影響地鐵通信系統(tǒng)的正常運行。UPS系統(tǒng)能夠提供短時期的不間斷電力供應，通常由電池和逆變器組成，以保證在電源中斷時提供穩(wěn)定的電力。然而，UPS故障可能導致備份電源無法正常工作。例如，UPS電池老化、逆變器故障、電路板故障等都可能導致UPS系統(tǒng)無法提供穩(wěn)定的電力輸出，從而影響地鐵通信設(shè)備的正常運行[1]。

2.1.3 其他因素導致電源斷電

除了上述因素外，還有其他一些因素可能導致地鐵通信電源的斷電故障。例如，電源線路故障是一種常見的導致電源中斷的故障。電源線路受到損壞、短路或過載等因素的影響，可能導致電源供應中斷，從而影響地鐵通信設(shè)備的正常運行。此外，過載保護觸發(fā)也可能導致電源斷電。當通信設(shè)備或其他負載超過電源設(shè)備的額定負荷時，過載保護裝置會自動切斷電源供應，以保護設(shè)備免受損壞。過載保護裝置的觸發(fā)可能是設(shè)備故障、電路設(shè)計不合理或負載過于集中等。

2.2 變電站故障

2.2.1 變電站設(shè)備故障導致電源中斷

變電站是地鐵通信電源供應的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，負責將外部電源轉(zhuǎn)換為適用于通信設(shè)備的電力。變電站設(shè)備故障可能導致電源中斷，影響地鐵通信系統(tǒng)的正常運行。首先，變壓器故障是常見的變電站設(shè)備故障之一。變壓器是變電站的核心組件，負責將外部電源的電壓轉(zhuǎn)換為通信設(shè)備所需的電壓。變壓器內(nèi)部繞組、絕緣材料等部分的故障可能導致變壓器失效，進而導致電源中斷。其次，開關(guān)設(shè)備故障也可能導致變電站電源中斷。開關(guān)設(shè)備用于控制電流的開關(guān)操作，包括隔離開關(guān)、負荷開關(guān)等。當開關(guān)設(shè)備發(fā)生故障，如觸點接觸不良、彈簧失效等，可能導致電源中斷，影響地鐵通信設(shè)備的供電。最后，保護裝置故障也是常見的變電站故障之一。保護裝置用于監(jiān)測電流、電壓等參數(shù)，并在發(fā)生異常情況時切斷電源，以保護設(shè)備免受損壞。然而，保護裝置本身可能出現(xiàn)故障，如誤動作、故障延遲等，導致電源中斷或無法及時切斷故障部分，進而影響地鐵通信電源供應的穩(wěn)定性[2]。

2.2.2 變電站供電線路故障導致電源中斷

除了變電站設(shè)備故障，供電線路故障也可能導致地鐵通信電源中斷。首先，供電線路故障可能是線路本身損壞導致的。例如，供電線路遭受外部因素（如天氣、動物等）的破壞，導致線路斷裂、短路等問題而發(fā)生電源中斷。其次，供電線路的松動或接觸不良也可能導致電源中斷。當供電線路的連接松動或接觸不良時，電流的傳輸可能受阻或中斷，從而影響地鐵通信設(shè)備的供電。最后，供電線路的過載或過電壓也可能導致電源中斷。當供電線路承載的電流或電壓超過其額定值時，可能觸發(fā)過載保護裝置導致電源中斷，以保護線路和設(shè)備的安全運行。

2.2.3 變電站外部因素導致電源中斷

除了設(shè)備故障和線路故障，變電站的電源中斷還可能受到外部因素的影響。首先，天氣因素可能導致電源中斷。例如，強風、雷擊等惡劣天氣條件可能導致電源線路受損、變電站設(shè)備受損或供電線路與外部環(huán)境發(fā)生故障，進而導致電源中斷。其次，人為因素可能對變電站的電源供應造成影響。例如，施工作業(yè)、意外破壞等人為操作可能導致供電線路中斷或設(shè)備故障，從而影響電源的正常運行。最后，動物干擾可能導致電源中斷。例如，嚙齒動物可能會咬斷供電線路，或飛禽走獸可能觸碰到變電站設(shè)備，導致電源中斷[3]。

3 地鐵通信電源運維故障修復的對策

3.1 切換備用電源

3.1.1 備用電池組切換

備用電池組是地鐵通信系統(tǒng)中常用的備份電源之一。當主電源中斷時，可以通過切換到備用電池組來維持通信設(shè)備的電力供應。首先，進行備用電池組的狀態(tài)檢查，確保電池組工作正常且電力儲備充足。檢查電池組的連接狀態(tài)、電池電壓以及充電狀態(tài)等，確保備用電池組能夠提供穩(wěn)定的電力支持。其次，進行電池組切換操作。將通信設(shè)備從主電源切換到備用電池組，確保切換過程平穩(wěn)和快速[3]。這可能涉及到切換開關(guān)或自動切換裝置的操作，需要運維人員按照相關(guān)操作流程進行切換，以最小化通信中斷時間。最后，修復主電源故障。一旦備用電池組切換成功并確保通信設(shè)備的電力供應穩(wěn)定，運維人員應立即著手排查和修復主電源故障。這可能需要進行電力系統(tǒng)故障診斷、設(shè)備維修或更換等，確保主電源正常運行。

3.1.2 UPS切換

UPS系統(tǒng)是另一個備份電源系統(tǒng)，能夠提供短時期的不間斷電力供應，作為備用電源在電源中斷時使用。首先，進行UPS系統(tǒng)的狀態(tài)檢查。檢查UPS的電池狀態(tài)、逆變器狀態(tài)以及與通信設(shè)備的連接狀態(tài)等，確保UPS系統(tǒng)能夠正常工作。其次，進行UPS切換操作。根據(jù)操作手冊或指導文件，運維人員應按照規(guī)定的步驟進行UPS切換。這可能涉及到切換開關(guān)、操作面板或自動切換裝置的操作，確保切換過程順利進行，并在切換時最小化對通信設(shè)備的影響。最后，修復UPS系統(tǒng)故障。一旦切換到備用UPS并確保通信設(shè)備的電力供應穩(wěn)定，運維人員應立即著手排查和修復UPS系統(tǒng)故障。這可能包括更換電池、修復逆變器故障、更換電路板等操作，確保UPS系統(tǒng)能夠正常工作[4]。

3.1.3 備用電源系統(tǒng)監(jiān)控與維護

為了確保備用電源系統(tǒng)的可靠性，運維人員需要進行持續(xù)的監(jiān)控和維護工作。首先，定期檢查備用電池組和UPS系統(tǒng)的工作狀態(tài)。通過定期巡檢，檢查電池組的電壓、溫度、充電狀態(tài)以及UPS系統(tǒng)的電力輸出和運行狀態(tài)等，確保備用電源設(shè)備處于良好工作狀態(tài)。其次，進行電源設(shè)備的維護和保養(yǎng)[4]。電源設(shè)備的維護和保養(yǎng)包括清潔電源設(shè)備、檢查連接線路的松動或腐蝕等，以及定期更換電池組或UPS系統(tǒng)中的老化元件，保持備用電源設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。最后，建立監(jiān)控系統(tǒng)并進行遠程監(jiān)控，實時監(jiān)測備用電源設(shè)備的運行狀況，包括電池組的電量、UPS系統(tǒng)的工作狀態(tài)等，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取相應的修復措施，以確保備用電源系統(tǒng)的持續(xù)可靠性。

3.2 切換備用變電站

3.2.1 備用變電站切換

備用變電站是地鐵通信電源運維中常用的備份電源之一。當主變電站發(fā)生故障或維修時，可以通過切換到備用變電站來維持通信設(shè)備的電力供應。首先，進行備用變電站的狀態(tài)檢查。檢查備用變電站的運行狀態(tài)、供電線路的連接狀態(tài)以及電力輸出等，確保備用變電站能夠正常工作并提供穩(wěn)定的電力供應。其次，進行變電站切換操作。在故障修復過程中，運維人員需要按照相關(guān)的操作流程，通過切換開關(guān)或自動切換裝置，將通信設(shè)備從主變電站切換到備用變電站。切換操作需要在保證通信中斷時間最小化的前提下進行，以確保地鐵通信系統(tǒng)的持續(xù)供電[5]。最后，修復主變電站故障。一旦成功切換到備用變電站，為確保通信設(shè)備的電力供應穩(wěn)定，運維人員應立即著手排查和修復主變電站的故障。這可能包括設(shè)備維修、更換故障部件、檢修電力線路等操作，以確保主變電站能夠正常工作并重新接管電力供應。

3.2.2 備用變電站的監(jiān)測與維護

為了確保備用變電站的可靠性，運維人員需要進行持續(xù)的監(jiān)測和維護工作。首先，建立備用變電站的實時監(jiān)測系統(tǒng)。通過安裝傳感器、監(jiān)測設(shè)備等，實時監(jiān)測備用變電站的運行狀態(tài)、電力輸出、溫度等參數(shù)，預測故障發(fā)生的可能性，并采取相應的措施進行維護和修復。其次，進行定期的檢查和維護。定期巡檢備用變電站的設(shè)備、線路和連接狀態(tài)，檢查設(shè)備的運行狀況、絕緣狀態(tài)、防腐蝕措施等，幫助發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提高備用變電站的可靠性和穩(wěn)定性。最后，制定應急預案并進行演練。針對備用變電站故障修復的情況，制定詳細的應急預案，包括切換操作流程、聯(lián)系人員、備用電源的啟動過程等，并定期進行演練，確保運維人員熟悉操作流程和應急措施。

3.2.3 系統(tǒng)冗余設(shè)計

除了備用變電站的切換，系統(tǒng)冗余設(shè)計也是確保地鐵通信電源運維故障修復的重要對策之一。首先，設(shè)計多個備用變電站，提供更高的可靠性和穩(wěn)定性。當一個變電站發(fā)生故障或維修時，其他備用變電站可以接管電力供應，確保通信設(shè)備的持續(xù)供電。其次，建立冗余電源線路，使得通信設(shè)備能夠同時從不同的電源線路獲取電力供應。當某條線路發(fā)生故障時，其他線路可以繼續(xù)供應電力，保障地鐵通信系統(tǒng)的可靠運行[6]。最后，使用自動切換裝置監(jiān)測主變電站的運行狀態(tài)，并在發(fā)生故障時自動切換到備用變電站，以減少對人工干預的依賴，提高故障切換的速度和準確性。

4 結(jié) 論

地鐵通信電源運維是確保地鐵系統(tǒng)通信設(shè)備穩(wěn)定運行的關(guān)鍵工作，故障的修復對策是保障通信電源供應可靠性的重要環(huán)節(jié)。通過及時切換備用電源、監(jiān)測維護設(shè)備以及建立系統(tǒng)冗余設(shè)計，可以最大限度地減少電源中斷的影響，確保地鐵通信系統(tǒng)的持續(xù)運行，進而保障乘客的安全和地鐵的正常運營。