城市軌道交通變電所智能運維關鍵技術及其應用

高翔

摘要：隨著科技水平的快速發展，要建立智能運維和安全保障體系，穩步提升運維智能化和安全運行水平。軌道交通變電所的日常巡檢內容包含設備的外觀（異響、異味、放電）、環境（溫濕度、異物進入、滲漏水）、設備運行方式、裝置運行情況、異常及故障信息等，其對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的人工巡視，工作量大且瑣碎，容易出現錯誤及遺漏，需巡檢設備的龐大規模與運維人員數量及能力嚴重不足的矛盾日益突出。因此有必要結合新型傳感、物聯網、人工智能和大數據等技術，研究軌道交通變電所巡檢的數字化、智能化、遠程化、可視化相關技術，實現變電所的智能運維，提升變電所巡檢的質量與效率，減少運維人員工作量。

關鍵詞：智能運維;全面感知;智能巡視;全景監視

1城市軌道交通無功補償的現狀

城市軌道交通工程供電系統大多采用集中兩級供電系統，主要是110kV主變電所、沿線35kV牽引、降壓混合變電所組成，對其組成及負荷構成進行分析，其無功補償需求主要由牽引負荷、變壓器及電纜、動力照明負荷組成。著重分析下動力及照明負荷：①需得到多個用電系統的協同支持，較典型的有通信系統、信號系統及照明系統等;②各用電系統的運行特性具有差異化的特點，開啟時間不盡相同，并且各自具備的功率因數也有所不同，跨度區間普遍為0.5～0.8，由此加大了控制難度，不利于精細化控制工作的開展;③動力照明中壓供電網絡存在較大的充電無功，用電低谷時期可能出現無功反送現象;④由于牽引供電系統與動力照明供電系統相對獨立，因此暫不設置無功補償裝置;⑤主變電所無功補償應針對動力照明負荷供電系統采取無功補償措施。

2城市軌道交通變電所智能運維關鍵技術及其應用

2.1智能巡視與聯動技術

聯合高清視頻攝像機、紅外熱成像攝像機、巡檢機器人等前端采集設備，實現變電站全天候全覆蓋遠程智能巡視。當遙控開關預置時、發生變位信號時、遙測越限告警時、保護動作時、發生火警時等各種情況下，都可以觸發聯動，自動執行巡視任務，由機器人或視頻進行復核。具體實現方式是，當智能聯動微服務程序檢測到觸發聯動邏輯的信號時，自動執行預設聯動策略，比如，檢測到火警信號時，可啟動火警特殊巡視任務，對發生火警的區域進行攝像頭監控掃描，通過AI技術判斷是否真的發生了火情。對任務配置不同的觸發信號，即可實現對該任務的聯動觸發。

2.2光纖環網接線

城市軌道交通變電所自動化組網中，系統組網結構采用光纖環網接線的目的，是為預防網絡體系中光纖網絡連接線斷裂時，對變電所內部區域造成的安全隱患。此種組網結構可有效防治某處故障對城市軌道交通整體電網的影響，有助于將網絡故障控制在冗余模式中。再者，光纖環網接線結構，可幫助變電所通信系統核查光纜中的故障位置。具體指變電所光纜產生故障后，相關人員能夠利用環網交換機、冗余配置獲取相關運行數據，并且針對性排查故障點，保證變電所網絡運行的可靠性。另外，光纖環網接線這一組網結構，可將原有的自動實現拓撲改變，轉換到總線型，以維護電網穩定性。變電站報文延時不能大于4ms，在現有自動化組網中，僅有少數品牌電網設備滿足該標準，進而導致環網接線成本較高。

2.3變電所中SVG的適應性

需將考核點的PCC信號接入控制系統，SVG具備極為顯著的高效響應特性，可實時跟蹤沖擊性負荷，掌握其在各時間段的具體波動情況，以便在此基礎上快速跟蹤補償，并且不會過補償。當SVG裝置投入以后，所有的負荷無功都由SVG裝置提供，這時系統提供的無功為0，最大限度滿足功率因數補償要求，在補償容量足夠的情況下，110kV母線經補償后其月平均功率因數大于等于0.95，且不過補償，完全達到快速補償負荷功率因數的目的。SVG裝置有恒無功控制方式、系統無功控制方式、負荷補償控制方式、電壓無功綜合控制方式及暫態電壓控制方式共5種運行方式，可根據現場實際情況靈活選用補償方式來控制系統的功率因數。（1）恒無功控制方式：控制裝置輸出無功，可測量裝置跟蹤無功的階躍響應速度，與此同時還可對其準確性做出判斷。（2）系統無功控制方式：能夠全方位地控制系統側無功與系統側功率因數，可精確控制設定的系統無功或系統功率因數上限、下限或目標值;對功率因數進行控制時，能夠控制其上限、下限及目標值。（3）負荷補償控制方式：系統側電流自動調節裝置電流輸出，在該調控機制下，有助于提高電流的電能品質;并且，補基波無功、補負序和補諧波3項配置的可選擇機會較多，可根據實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

對于供電系統來講，變壓器的容量越大，那么在實際運行過程中，因變壓器運行所產生的能量損耗也就會越大。在供電系統運行時，本質上變壓器的容量只需要滿足供電系統的正常運行就可以，并不需要安裝容量過大的變壓器。所以在進行變壓器容量確定的過程中，需要對整個供電系統的實際運行需求進行了解，然后在確定變電所位置以及使用途徑時，將變壓器的容量選擇進行科學的計算，保證既能夠滿足供電系統的實際運行需求，同時又不會產生額外的能源損耗。同時針對變壓器的節能降耗，還可以通過降壓變電所將變壓器當中的電能變為低壓電能，然后再面向該區域內的所有低壓用電負荷進行電源的提供，對于降壓變電所的位置來講，基于節能和節省投資的考慮，要盡可能地與負荷中心進行靠近，降低線路上所產生的損耗以及線路鋪設所帶來的經濟損失。

結語

確保在信息安全的前提下，推進變電所運維的數字化轉型和智能化升級，設備類型的多樣化特點，以及設備監管需求的差異性，在變電所綜合自動化系統建立中需合理選擇實際組網方式，以保證組網設計后，設備能夠在分層控制中更為可靠、安全地運行，滿足系統穩定運行要求。但是在城市軌道交通變電綜合自動化組網中，相關人員還應針對性考察組網設備運用中的能耗問題，以完善城市軌道交通變電所運營管理體系。

參考文獻

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