蘭新客專牽引供電輔助監(jiān)控系統(tǒng)改造及應(yīng)用

摘要：針對目前牽引變電所各輔助監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，根據(jù)蘭新客專牽引變電輔助監(jiān)控系統(tǒng)改造項目對牽引供電輔助監(jiān)控系統(tǒng)展開研究，首先設(shè)計、構(gòu)建及配置輔助監(jiān)控系統(tǒng)，然后完成輔助監(jiān)控系統(tǒng)測試，最后在已經(jīng)投入運行中的變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)進行在線監(jiān)測分析研究。

關(guān)鍵詞：輔助監(jiān)控系統(tǒng)；智能高鐵；牽引供電

中圖分類號：U224.9" " 文獻標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）16-0054-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.16.015

0" " 引言

中國高速鐵路快速發(fā)展的過程中，智能高鐵成為高鐵的發(fā)展方向，其在智能建造、智能裝備、智能運營、智能養(yǎng)護維修等方面均取得了巨大成效，面向軌道交通牽引供電領(lǐng)域，牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)中的重要組成部分，牽引變電所亭的運行狀態(tài)會直接影響整個鐵路系統(tǒng)是否穩(wěn)定運行。相較于傳統(tǒng)的牽引變電所，為保障其穩(wěn)定運行，除了配置保護測控系統(tǒng)，還設(shè)置有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等監(jiān)控系統(tǒng)，目前這些系統(tǒng)獨立運行，使用不同通信通道傳輸數(shù)據(jù)，均沒有實現(xiàn)多個功能同時監(jiān)控，增加了系統(tǒng)管理成本[1]?？梢钥闯瞿壳暗蔫F路牽引供電輔助監(jiān)控系統(tǒng)智能化水平不高，不具備無人值守條件，且每個輔助系統(tǒng)功能單一，不能有效集中管理各項信息，只能獨立實現(xiàn)對應(yīng)功能，各系統(tǒng)設(shè)備之間接口協(xié)議需要統(tǒng)一規(guī)定，才能實現(xiàn)綜合監(jiān)控、集中管理。

隨著牽引變電所智能化水平逐步提升，以及運營單位對于無人值班運營的要求，原中國鐵路總公司出臺《牽引供變電所實施無人值班值守工作的指導(dǎo)意見》（工電函〔2018〕101號）和《牽引變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》（鐵總科信〔2018〕144號）等文件[2]，所以有必要整合牽引變電所分散配置的監(jiān)控子系統(tǒng)，重新設(shè)計構(gòu)建牽引變電輔助監(jiān)控系統(tǒng)。以蘭新客專為例，蘭州高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段管轄蘭新客專正線719.9 km，設(shè)置13座牽引變電所、13座分區(qū)所、27座AT所、1座開閉所。截至目前，蘭新客專已于2021年完成清沙灣、南華鎮(zhèn)、干柴灘等三座變電所的輔助監(jiān)控系統(tǒng)改造，并已投入使用；2023年已完成剩下九座變電所的升級改造。針對改造過程中存在的這些問題，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭尚行苑桨?，根?jù)蘭新客專牽引變電輔助監(jiān)控系統(tǒng)改造項目對牽引供電輔助監(jiān)控系統(tǒng)展開研究，首先設(shè)計、構(gòu)建及配置輔助監(jiān)控系統(tǒng)，然后完成輔助監(jiān)控系統(tǒng)測試，最后對已經(jīng)投入運行的變電所在線監(jiān)測項目進行分析研究。

1" " 設(shè)計、構(gòu)建及配置輔助監(jiān)控系統(tǒng)

1.1" " 輔助監(jiān)控系統(tǒng)簡介

輔助監(jiān)控系統(tǒng)將蘭新客專沿線的牽引變電所、分區(qū)所、AT所及開閉所的各個輔助系統(tǒng)進行集中統(tǒng)一管理，實現(xiàn)各項信息統(tǒng)一處理[3]。牽引變電所亭輔助監(jiān)控系統(tǒng)整合各個輔助系統(tǒng)使其全部成為其子系統(tǒng)，即輔助監(jiān)控系統(tǒng)就能完成對采集的全部監(jiān)控量數(shù)據(jù)進行分析決策，傳輸信息至人機交互界面，智能報送故障信息。輔助監(jiān)控系統(tǒng)使用DL/T 860通信規(guī)約和SCADA系統(tǒng)進行互聯(lián)[4]，輔助監(jiān)控系統(tǒng)對牽引變電所內(nèi)現(xiàn)場環(huán)境進行監(jiān)測，根據(jù)周邊動態(tài)情景進行安全防范處理，如果有異常情況會觸發(fā)報警裝置。設(shè)有眾多視頻監(jiān)控及巡檢點位，實時準(zhǔn)確采集所內(nèi)設(shè)備信息，設(shè)有火災(zāi)聯(lián)動報警裝置，自動控制動力照明等輔助設(shè)備，輔助監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時共享這些信息[5]，并且具有告警或事故能夠有效聯(lián)動處置等功能。牽引變電所信息的全方位一體化管理體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的時效性，可隨時全方位可視化查看不同區(qū)域?qū)嵕?，供工作人員查看歷史保留數(shù)據(jù)記錄，牽引變電輔助監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)集中監(jiān)控，信息共享模式能使運維人員盡早處置事故，查看事故視頻圖像做出具體事故方案。

1.2nbsp; " 設(shè)計構(gòu)建及配置輔助監(jiān)控系統(tǒng)

蘭新客專牽引變電所均設(shè)有輔助監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)界面如圖1所示，蘭州局集團有限公司調(diào)度所及蘭州高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段均設(shè)有終端系統(tǒng)，同時將數(shù)據(jù)共享至電力車間終端系統(tǒng)。輔助監(jiān)控系統(tǒng)有綜合視頻系統(tǒng)，子系統(tǒng)包括視頻巡檢、安全防范及門禁、火災(zāi)自動報警、動力照明、SF6氣體監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)控、傳感器監(jiān)測等眾多子系統(tǒng)。

蘭州局集團有限公司設(shè)置輔助監(jiān)控供電調(diào)度主系統(tǒng)，能夠做到對全線各變電所亭輔助監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實時查看所內(nèi)所有信息，同時享有調(diào)度優(yōu)先指揮。局級輔助監(jiān)控系統(tǒng)通過協(xié)議匹配SCADA系統(tǒng)，綜合視頻系統(tǒng)能夠為SCADA系統(tǒng)提供遙視功能，具體體現(xiàn)在故障信息推送服務(wù)，正?；虍惓Ｇ闆r視頻圖像查閱服務(wù)等。蘭州高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段設(shè)置輔助監(jiān)控主系統(tǒng)，段級輔助監(jiān)控系統(tǒng)功能眾多，比如可以遠(yuǎn)程監(jiān)控全線各變電所亭輔助監(jiān)控系統(tǒng)，也可以通過查看建好的三維模型展示全站信息，變電所內(nèi)配置有固定攝像設(shè)備和智能移動巡檢設(shè)備，輔助監(jiān)控系統(tǒng)平臺能夠控制設(shè)備開關(guān)及聯(lián)動管理設(shè)備指示狀態(tài)，對設(shè)備運行參數(shù)信息分析決策等功能。各變電所均配置一臺工業(yè)級監(jiān)控終端機，方便進行查閱設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。電力車間配置有復(fù)示終端機設(shè)備，能夠提供準(zhǔn)確的所內(nèi)具體故障信息，盡快策劃故障方案，準(zhǔn)備故障材料，縮短故障搶修時間，同時查閱所有設(shè)備電氣參數(shù)以及遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)，具備智能視頻巡檢、高效告警聯(lián)動控制等綜合業(yè)務(wù)處理功能，適用于軌道交通領(lǐng)域牽引變電所無人值守的場景。

2" " 輔助監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試

完成輔助監(jiān)控系統(tǒng)配置以后，施工單位按照施工細(xì)則完成施工，再對輔助監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)試，調(diào)試工作應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備充分，保證調(diào)試順利進行。工作人員應(yīng)熟知各傳感器功能，對其布線、走線及安裝方式應(yīng)有一定的了解。攝像機的角度應(yīng)當(dāng)清晰，布置位置合理，攝像機網(wǎng)絡(luò)連接及參數(shù)配置齊全后進行測試。

2.1" " 視頻監(jiān)控系統(tǒng)測試

攝像機預(yù)置位置應(yīng)合理，室內(nèi)外現(xiàn)場實時信息捕捉應(yīng)清晰，視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖2所示。

2.2" " 固定攝像頭及輪式巡檢機器人測試

固定攝像頭布置圖如圖3所示，固定攝像頭位置合理，不影響其他設(shè)備正常工作，拍攝角度清晰明了。輪式巡檢機器人巡視圖如圖4所示，輪式巡檢機器人需要考慮巡檢點位布置，并合理設(shè)計巡檢路線，針對不同設(shè)備需要考慮巡檢內(nèi)容，并將巡視結(jié)果實時上傳至服務(wù)器，以便工作人員獲取巡檢設(shè)備參數(shù)信息。

2.3" " 紅外雙鑒測試

如果有人經(jīng)過該監(jiān)測區(qū)域，設(shè)置的紅外線就會感測傳輸異常信息，同時觸發(fā)監(jiān)測報警信號，工作人員觀察該雙鑒報警燈正常工作下應(yīng)亮紅燈，輔助監(jiān)控系統(tǒng)彈出視頻窗口并發(fā)出報警響鈴聲。

2.4" " 門禁系統(tǒng)測試

所有鎖具功能良好，開啟或關(guān)閉門測試良好，通過手動按鈕測試開關(guān)門，指紋測試及刷卡測試均正常。

2.5" " 玻璃碎窗測試

進行玻璃碎窗測試檢驗是否觸發(fā)其探測器報警，配置的報警燈是否亮起，輔助監(jiān)控系統(tǒng)同步彈出視頻窗口并聯(lián)動發(fā)出報警響鈴聲。

2.6" " 溫濕度測試

對現(xiàn)場環(huán)境進行測試，通過溫濕度傳感器測得當(dāng)下環(huán)境數(shù)據(jù)，查看輔助監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示是否正常。

2.7" " 水浸探測器測試

模擬水淹情景，將水浸探測器浸入水中，其報警燈應(yīng)亮起，環(huán)境監(jiān)控裝置信號接入點正確顯示，輔助監(jiān)控系統(tǒng)同步彈出視頻窗口并聯(lián)動發(fā)出報警響鈴聲。

2.8" " SF6監(jiān)測測試

輔助監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)SF6氣體濃度正確顯示監(jiān)控點處的數(shù)據(jù)值，達到報警閾值時系統(tǒng)智能分析決策打開風(fēng)機，同時報警燈亮起，輔助監(jiān)控系統(tǒng)同步彈出視頻窗口并聯(lián)動發(fā)出報警響鈴聲。

2.9" " 燈光、空調(diào)、風(fēng)機及水泵控制測試

工作人員通過輔助監(jiān)控系統(tǒng)平臺能夠控制燈光、空調(diào)、風(fēng)機及水泵開關(guān)狀態(tài)，并有指示燈顯示其開關(guān)狀態(tài)。

3" " 系統(tǒng)在線監(jiān)測

通過對輔助監(jiān)控系統(tǒng)各個子系統(tǒng)測試之后就可以投入運營，運營中工作人員在線觀察變電所設(shè)備狀態(tài)，輔助監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測中的變電所主接線圖可以反映出，該輔助監(jiān)控系統(tǒng)能夠全方位監(jiān)控一次設(shè)備，能夠完成變壓器、隔離開關(guān)、斷路器、開關(guān)柜、容性設(shè)備、高壓電纜溫度、電能在線監(jiān)測、密度微水在線監(jiān)測等數(shù)據(jù)采集，輔助監(jiān)控系統(tǒng)平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示存在異常情況應(yīng)當(dāng)及時分析。該系統(tǒng)將各種報警裝置集中配置，控制協(xié)議統(tǒng)一配置，可采集模擬量信號，比如電壓電流值，采集開關(guān)量信號、隔離開關(guān)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，采集總線信號等，實現(xiàn)各種正常、異常及故障情況下的高效管控。智能識別各種設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)，比如變壓器油刻度等，實時傳輸視頻檢測信息，有效做到監(jiān)控聯(lián)動，系統(tǒng)可以實時在線測溫，如圖5所示，對電氣設(shè)備和線路的熱缺陷進行探測，如變壓器、互感器、電容器、斷路器、套管、避雷器、母線、刀閘、導(dǎo)線等，及時發(fā)現(xiàn)并處理故障就可以有效避免擴大事故。

4" " 結(jié)束語

輔助監(jiān)控系統(tǒng)在蘭新客專沿線牽引變電所的改造及應(yīng)用能夠產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益，通過對牽引變電所現(xiàn)場全方位和全天候的監(jiān)視，利用廣域網(wǎng)將監(jiān)控信息傳送至系統(tǒng)界面，隨時調(diào)用查看，實現(xiàn)對牽引變電所實時監(jiān)控和管理，運維人員分析現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，優(yōu)化事故維修策略。此外，該系統(tǒng)解決了鐵路牽引變電所無人值守/值班的需求，減少了值班人員崗位，使得人員重新部署，優(yōu)化了運維管理效率，運用新技術(shù)、新手段實現(xiàn)工作方式革新。

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收稿日期：2024-04-15

作者簡介：李安樂（1994—），男，甘肅人，助教，研究方向：電氣化鐵路技術(shù)。