地鐵電力監控系統存在問題及解決對策

王 誼

（北京地鐵運營有限公司供電分公司，北京 100082）

地鐵作為主要交通工具類型，時效與速度是最為顯著的2大特點，這也是地鐵的2大優勢。地鐵之所以能夠保持如此快的速度與時效，其不僅和實際應用設備有著緊密關聯性，與電力監控系統的有效保障也密不可分。目前來看，地鐵電力監控系統應用效果相對比較理想，但是其中也不免存在各種問題，還未能得到有效解決和妥善處理。這也是當前地鐵電力監控領域工作的重中之重，即切實有效解決好電力監控系統運行中暴露出的各種問題，并提前制定出有效的預防和保護策略。

1 地鐵電力監控系統簡要介紹

1.1 地鐵電力監控系統定義

地鐵電力監控系統，從理論層面來定義，指的是對地鐵全線的變電所和接觸網設備運行情況施行全程實時監控與測量工作。地鐵電力監控系統的價值在于其可以在第一時間發現各個子系統運行中出現的問題，并給予有效應對和處理。在地鐵電力監控系統中，實時數據庫占據著核心位置，整個地鐵系統功能基本上都是以實時數據庫作為入口的，也都會緊密圍繞實時數據庫來逐一實現和達成各個系統的功能。

1.2 地鐵電力監控系統組成

根據安全位置及功能要求的不同，地鐵電力監控系統可分為現場間隔層、網絡層及監控管理層3個部分，如圖1所示。

圖1 地鐵電力監控系統組成

1.2.1 現場間隔層

地鐵電力監控系統中的間隔層主要指的是應用在現場的各種供電設備，具體包括供電設備里面的信息采集模塊、危微測控模塊、直流電源監控模塊及保護模塊等。

1.2.2 網絡層

網絡層中的設備有通信管理機、交換機、光電交換機和光電轉換器等。除此之外，供電現場的以太網等通信設備也歸屬于網絡層。

1.2.3 監控管理層

在監控管理層當中，其主要包括綜合監控服務器及交換機等設備，監控管理層也被稱作中央管理層，屬于地鐵電力監控系統的中心。

1.3 地鐵電力監控系統的特點

1.3.1 目的性

在地鐵系統當中，電力監控系統的根本目的是為地鐵的安全運行提供基礎保障，這同時也是電力監控系統的價值所在。地鐵電力監控系統的“四遙”功能充分體現出了它的目的性，地鐵電力監控系統中的“四遙”指的是遙測、遙信、遙控及遙調。電力監控系統多是通過這些途徑和方式來實現其功能，進而為地鐵的正常運行提供保障。

1.3.2 整體性

當前地鐵電力監控系統多是按照兩級管理+三級控制的方式來使用和管理，管理和控制，二者保持相互聯系且又獨立的關系。地鐵系統中控制中心級、車站級和現場級電力監控系統功能不盡相同，但三者缺一不可，其是構成電力監控系統的重中之重。

1.3.3 動態性

在地鐵電力監控系統當中，系統的動態性特征主要體現在通道切換功能上面。地鐵電力監控系統需要實時監控通道運行情況，隨時根據通道的真實運行情況去對主通道和備通道進行自動切換。當然調度人員也可以選擇手動切換。

1.3.4 適應性

地鐵電力監控系統擁有反饋系統及自適應和自學習系統。適應性在地鐵電力監控系統中體現得非常顯著。地鐵電力監控系統的適應性具體體現在以下幾個方面：其一，電力監控系統容錯能力、自診斷及自恢復能力都很高；其二，電力監控系統軟件具有在線編輯和改進功能；其三，電力監控系統正在向通信接口標準化、設備間的互操作性增強化方向順利發展。

1.3.5 復雜性

當前地鐵電力監控系統均采用的是分層分布的結構體系，其系統自身便極具復雜性。其具體體現在：其一，地鐵電力監控系統各站信息量非常大，而且多呈分散分布的狀態，變電所中所。其二，現在的地鐵呈現出網絡化發展趨勢，運行線路之間的交叉現象越發顯著，2條或者多條線路共用同一個變電站的情況也越來越普遍，也就是說，在現階段的地鐵運行系統當中，同一個變電站很可能會關乎多條線路的運行穩定性與安全性，鑒于此，地鐵電力監控系統復雜程度自然會越來越高。

2 地鐵電力監控系統故障類型及處理流程概述

目前，根據地鐵電力監控系統中所出現過的設備故障，其可以劃分為2大類型，一種是軟件故障，另一種則是硬件故障。其中，造成軟件發生故障的原因主要在于系統配置出現錯誤、系統發生崩潰等，而造成硬件故障的原因多是外界因素的影響，諸如自然災害、人為原因等。具體故障問題主要包括以下幾種類型：第一，因為斷電、輸電中斷之后，電力調度無法借助電力監控系統順利控制地鐵供電設備；第二，地鐵運行過程中，電力調度通過電力監控系統不能實時監視供電現場設備，出現通信中斷的情況；第三，供電設備異常，電力調度供電設備的操作決策被影響，進而影響到行車及其他專業設備的供電情況；第四，地鐵運行當中，供電現場運營主開關出現跳閘情況，電力調度借助電力監控系統沒有辦法恢復操作。

對于地鐵電力監控系統的故障處理流程，大致可以分為故障接報、故障響應及故障處理3大方面的內容。在故障接報環節，相關的工作人員需要在接收到故障信息之后對其基本情況進行記錄，并判斷其屬于應急故障還是一般故障，如果是應急故障，應及時將信息上報工班長，并及時組織相關人員到現場進行維修，如果是一般故障，則可以通知附近的值班和巡檢人員到現場進行處理。在故障響應環節，工班長在接收到應急故障的信息后，應及時組織專業人員到現場進行維修，在到達設備房后，需要先以電話的形式回復維修調度，之后再進行設備故障的查看和確認。在故障處理環節，如果是通信控制器發生故障，則應對各個模塊進行檢查，根據模塊指示燈來對故障進行判斷。如果各個模塊的指示燈并沒有異常顯示，則應對底層系統進行檢查，如果底層系統不能正常啟動說明是由文件配置錯誤導致的，對文件配置進行重新安裝之后再重啟底層系統即可。如果在故障處理環節發現交換機存在故障，也應先觀察設備的指示燈，根據指示燈的提示進行操作。

3 地鐵電力監控系統在實際應用中暴露出的問題

3.1 人機界面整合存在困難

就目前地鐵電力監控系統實際應用情況而言，其監控的范圍是非常廣的，這就對完全實現人機界面整合造成了非常大的困擾。雖然伴隨著各種集成軟件的應用，集成系統的性能得到了很大提升，但是開發集成軟件是需要大量資金及人力物力資源支持的，尤其是在一些特殊集成軟件或者特殊開發階段，其還可能會對數據庫提出特殊要求，由此一來，人機界面的整合難度自然會變得越來越大。

3.2 數據處理和協議轉換難度比較大

地鐵電力監控系統當中，綜合性監控系統占據著重要位置，綜合性監控系統可以將全部系統數據都收集到一起。地鐵電力監控系統當中，綜合監控系統和與之相關的系統接口之間一般都會涉及到數據處理和協議轉化，在此過程當中很容易出現各種各樣的問題，而且受前端處理器的影響，通信效率也會因此受到感染，進而導致結算欠缺準確性。

還有，前端處理器的職能還包括把不同格式的監控數據轉換成為電力監控系統當中統一格式的數據，再把數據提交到系統車輛段、車站級及中央實時服務器當中。如此一來，前端處理器對通信效率的影響會變得越來越大。除此之外，在電力監控系統不斷擴張的過程中，前端處理器的處理能力就會呈現出越來越受限的情況，信息傳輸的實時性也會因此受到影響，這也會直接影響到地鐵運行的順暢性。

3.3 系統時鐘同步延遲

地鐵電力監控系統需要及時和其他系統發布時鐘信息，但因為系統時鐘會同步存在延遲的情況，所以電力監控系統信息的實時性很容易受到影響。地鐵電力監控系統監控范圍非常廣，規模也很大，這就在一定程度上增強了傳輸時鐘延遲的情況，對電力監控系統實效性影響也會更強。如果情況比較嚴重，還會出現數據丟失等問題，那么監控系統判斷有失準確性，整個電力監控系統的安全性便會受到威脅。

4 地鐵電力監控系統出現問題后的有效應對策略

4.1 進一步明確故障接報流程

第一步，地鐵值班人員在接到維修調度故障指令之后，需要在第一時間記錄清楚故障發生的時間、具體站點、故障現象及影響范圍等內容。

第二步，接報人員結合故障情況，對故障類型進行初步判斷，將故障類型歸入一般故障和應急故障任一類型當中。

第三步，針對一般故障，由值班人員負責聯系就近檢修人員，檢修人員按照故障描述來診斷故障，并攜帶工具及時前往故障地點去進行處理，到現場之后要將故障的情況報告給值班調度。針對應急故障，要及時將故障情況上報給檢修班長，由檢修班長決定是否有必要啟動應急預案，如有必要則按照應急預案處理，安排人員到故障地點進行處理。

第四步，如果故障涉及范圍廣，涉及到了多個專業，那么就需要及時與相關專業人員聯系，與此同時，也可借助中央監控系統內對其故障所影響的范圍和區域進行再次精準確認，保證故障問題區域的精準度。

4.2 故障響應的情景分析

情景分析是依據現有的事實對將來的事態發展做出分析判斷，并做出合理假設，情景分析基于事件發生前后，依據相關的情形進行合理假設。情景分析如果是非常規性突發事件，分析發生在應急事件之后，決策要面對的事態是依據事件的演變時間順序，因此需要面對復雜的信息處理，還有時間產生的壓力，所以應急主體要迅速準確地判斷當前情景，并且要對未來一段時間內的演變趨勢進行預判，從而迅速形成非程序式決策。

4.3 故障處理的組織

在整個地鐵電力監控系統當中，突發事件發生概率是很低的，而且大多數突發事件都會受到局部因素或者外界因素的影響和干擾。通常情況下，外部因素會在一定程度上破壞電網系統，造成電網系統的局部破壞，由此電力技術系統中存在的一些內在隱患也很容易隨之顯現出來，諸如電力設備、監控設備都可能因此暴露出各種隱患。

針對地鐵電力監控系統中的突發事件，相關人員的響應及所采取的措施尤為重要，如果相關人員能夠在第一時間做出正確有效地處理，那么這些突發事件的影響范圍就會得到很大程度地縮減，故障事件本身也可以得到有效控制。所以，相關單位必須要高度重視對突發事件的應急培訓工作，不斷訓練和提升人員應對突發事件的反應能力與解決能力，以保證人員在面對一些突發故障時可以對事態發展做出精準分析，并做出有效應對。

在影響地鐵電力監控系統故障解決效率的諸多因素當中，保持足夠順暢的通信是實現協調溝通的重要基礎，而且其在應急管理當中，通信的順暢性與及時性發揮著至關重要的作用。

4.4 地鐵電力監控系統故障處理中需要注意的問題

4.4.1 對故障判斷定性之前要充分考慮多重因素

一旦地鐵電力控制系統出現故障問題，并且有警報信息發生之后，相關人員在對故障問題進行判斷和定性之前需要充分考慮多重因素：首先，要根據中央控制室的信息，充分結合線路繼電保護裝置實際情況，并在清楚錄波器診斷等設備所顯示出的距離及保護測距結果之后，進行初步分析和判斷，要進一步明確故障準確地點及可能影響到的范圍。其次，在分析故障原因時還需要充分考慮到外界條件，比如電力監控系統所在地區的氣候特點及實際線路環境等，再對故障線路進行判斷和處理。

4.4.2 結合故障情況來確定處理方式

在電力控制系統出現故障和問題之后，檢修人員要結合故障實際情況來確定處理方式，一般情況下會采用信息化方式，針對故障數據，可以建立分享模式，以此來對檢測結果的準確性提供保障。

4.4.3 保證檢測的完整性

在檢測過程中，如果不能完全確認可以排除掉的故障，那么檢修人員要盡可能在允許范圍內擴大檢測的范圍，檢測內容也可適當拓展，要對線路故障數據進行全面分析和探究，需要結合故障的發生特點與規律，如果現實條件允許，可采取現場試驗的方式，以此來進一步提高故障檢測的精準度和檢修的實效性。

5 結束語

綜上所述，在地鐵運行過程中，電力監控系統所發揮的價值和作用不容小覷。電力監控系統是保障地鐵安全運行的關鍵因素，如果電力監控系統出現故障或者發生問題，那么其對整個地鐵正常運行都會產生直接影響，而且影響不容小覷。因此，在實際電力監控系統管理與維護工作當中，一定要正視其中存在及可能存在的問題和危險因素，及時尋找到切實可行的解決對策，全力縮短解決問題的時間，同時提高電力監控系統的實用效果，進而保證地鐵運行的安全性與可靠性。