蘭新客專牽引供電輔助監控系統改造及應用

摘要：針對目前牽引變電所各輔助監控系統存在的問題，根據蘭新客專牽引變電輔助監控系統改造項目對牽引供電輔助監控系統展開研究，首先設計、構建及配置輔助監控系統，然后完成輔助監控系統測試，最后在已經投入運行中的變電所輔助監控系統進行在線監測分析研究。

關鍵詞：輔助監控系統；智能高鐵；牽引供電

中圖分類號：U224.9" " 文獻標志碼：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展的過程中，智能高鐵成為高鐵的發展方向，其在智能建造、智能裝備、智能運營、智能養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域，牽引變電所是牽引供電系統中的重要組成部分，牽引變電所亭的運行狀態會直接影響整個鐵路系統是否穩定運行。相較于傳統的牽引變電所，為保障其穩定運行，除了配置保護測控系統，還設置有視頻監控系統、安全監控系統、消防報警系統、設備狀態監測系統等監控系統，目前這些系統獨立運行，使用不同通信通道傳輸數據，均沒有實現多個功能同時監控，增加了系統管理成本[1]。可以看出目前的鐵路牽引供電輔助監控系統智能化水平不高，不具備無人值守條件，且每個輔助系統功能單一，不能有效集中管理各項信息，只能獨立實現對應功能，各系統設備之間接口協議需要統一規定，才能實現綜合監控、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意見》（工電函〔2018〕101號）和《牽引變電所輔助監控系統暫行技術條件》（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控子系統，重新設計構建牽引變電輔助監控系統。以蘭新客專為例，蘭州高鐵基礎設施段管轄蘭新客專正線719.9 km，設置13座牽引變電所、13座分區所、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、干柴灘等三座變電所的輔助監控系統改造，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，將其轉變為可行性方案，根據蘭新客專牽引變電輔助監控系統改造項目對牽引供電輔助監控系統展開研究，首先設計、構建及配置輔助監控系統，然后完成輔助監控系統測試，最后對已經投入運行的變電所在線監測項目進行分析研究。

1" " 設計、構建及配置輔助監控系統

1.1" " 輔助監控系統簡介

輔助監控系統將蘭新客專沿線的牽引變電所、分區所、AT所及開閉所的各個輔助系統進行集中統一管理，實現各項信息統一處理[3]。牽引變電所亭輔助監控系統整合各個輔助系統使其全部成為其子系統，即輔助監控系統就能完成對采集的全部監控量數據進行分析決策，傳輸信息至人機交互界面，智能報送故障信息。輔助監控系統使用DL/T 860通信規約和SCADA系統進行互聯[4]，輔助監控系統對牽引變電所內現場環境進行監測，根據周邊動態情景進行安全防范處理，如果有異常情況會觸發報警裝置。設有眾多視頻監控及巡檢點位，實時準確采集所內設備信息，設有火災聯動報警裝置，自動控制動力照明等輔助設備，輔助監控系統能夠實現實時共享這些信息[5]，并且具有告警或事故能夠有效聯動處置等功能。牽引變電所信息的全方位一體化管理體現在數據的時效性，可隨時全方位可視化查看不同區域實景，供工作人員查看歷史保留數據記錄，牽引變電輔助監控系統能夠實現集中監控，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; " 設計構建及配置輔助監控系統

蘭新客專牽引變電所均設有輔助監控系統，系統界面如圖1所示，蘭州局集團有限公司調度所及蘭州高鐵基礎設施段均設有終端系統，同時將數據共享至電力車間終端系統。輔助監控系統有綜合視頻系統，子系統包括視頻巡檢、安全防范及門禁、火災自動報警、動力照明、SF6氣體監測、環境監控、傳感器監測等眾多子系統。

蘭州局集團有限公司設置輔助監控供電調度主系統，能夠做到對全線各變電所亭輔助監控系統的遠程監控，實時查看所內所有信息，同時享有調度優先指揮。局級輔助監控系統通過協議匹配SCADA系統，綜合視頻系統能夠為SCADA系統提供遙視功能，具體體現在故障信息推送服務，正常或異常情況視頻圖像查閱服務等。蘭州高鐵基礎設施段設置輔助監控主系統，段級輔助監控系統功能眾多，比如可以遠程監控全線各變電所亭輔助監控系統，也可以通過查看建好的三維模型展示全站信息，變電所內配置有固定攝像設備和智能移動巡檢設備，輔助監控系統平臺能夠控制設備開關及聯動管理設備指示狀態，對設備運行參數信息分析決策等功能。各變電所均配置一臺工業級監控終端機，方便進行查閱設備在線監測數據。電力車間配置有復示終端機設備，能夠提供準確的所內具體故障信息，盡快策劃故障方案，準備故障材料，縮短故障搶修時間，同時查閱所有設備電氣參數以及遠動數據，具備智能視頻巡檢、高效告警聯動控制等綜合業務處理功能，適用于軌道交通領域牽引變電所無人值守的場景。

2" " 輔助監控系統調試

完成輔助監控系統配置以后，施工單位按照施工細則完成施工，再對輔助監控系統進行調試，調試工作應當準備充分，保證調試順利進行。工作人員應熟知各傳感器功能，對其布線、走線及安裝方式應有一定的了解。攝像機的角度應當清晰，布置位置合理，攝像機網絡連接及參數配置齊全后進行測試。

2.1" " 視頻監控系統測試

攝像機預置位置應合理，室內外現場實時信息捕捉應清晰，視頻監控系統圖如圖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，并合理設計巡檢路線，針對不同設備需要考慮巡檢內容，并將巡視結果實時上傳至服務器，以便工作人員獲取巡檢設備參數信息。

2.3" " 紅外雙鑒測試

如果有人經過該監測區域，設置的紅外線就會感測傳輸異常信息，同時觸發監測報警信號，工作人員觀察該雙鑒報警燈正常工作下應亮紅燈，輔助監控系統彈出視頻窗口并發出報警響鈴聲。

2.4" " 門禁系統測試

所有鎖具功能良好，開啟或關閉門測試良好，通過手動按鈕測試開關門，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其探測器報警，配置的報警燈是否亮起，輔助監控系統同步彈出視頻窗口并聯動發出報警響鈴聲。

2.6" " 溫濕度測試

對現場環境進行測試，通過溫濕度傳感器測得當下環境數據，查看輔助監控系統數據顯示是否正常。

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，其報警燈應亮起，環境監控裝置信號接入點正確顯示，輔助監控系統同步彈出視頻窗口并聯動發出報警響鈴聲。

2.8" " SF6監測測試

輔助監控系統根據SF6氣體濃度正確顯示監控點處的數據值，達到報警閾值時系統智能分析決策打開風機，同時報警燈亮起，輔助監控系統同步彈出視頻窗口并聯動發出報警響鈴聲。

2.9" " 燈光、空調、風機及水泵控制測試

工作人員通過輔助監控系統平臺能夠控制燈光、空調、風機及水泵開關狀態，并有指示燈顯示其開關狀態。

3" " 系統在線監測

通過對輔助監控系統各個子系統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備狀態，輔助監控系統監測中的變電所主接線圖可以反映出，該輔助監控系統能夠全方位監控一次設備，能夠完成變壓器、隔離開關、斷路器、開關柜、容性設備、高壓電纜溫度、電能在線監測、密度微水在線監測等數據采集，輔助監控系統平臺監測數據顯示存在異常情況應當及時分析。該系統將各種報警裝置集中配置，控制協議統一配置，可采集模擬量信號，比如電壓電流值，采集開關量信號、隔離開關及斷路器開關狀態，采集總線信號等，實現各種正常、異常及故障情況下的高效管控。智能識別各種設備關鍵參數，比如變壓器油刻度等，實時傳輸視頻檢測信息，有效做到監控聯動，系統可以實時在線測溫，如圖5所示，對電氣設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、導線等，及時發現并處理故障就可以有效避免擴大事故。

4" " 結束語

輔助監控系統在蘭新客專沿線牽引變電所的改造及應用能夠產生良好的經濟效益和社會效益，通過對牽引變電所現場全方位和全天候的監視，利用廣域網將監控信息傳送至系統界面，隨時調用查看，實現對牽引變電所實時監控和管理，運維人員分析現場采集的數據，優化事故維修策略。此外，該系統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，優化了運維管理效率，運用新技術、新手段實現工作方式革新。

[參考文獻]

[1] 胡金東.輔助監控系統在既有高速鐵路工程中的應用[J].電氣化鐵道，2021，32（2）：32-36.

[2] 勾磊.京張高鐵牽引變電所亭輔助監控系統調試方法研究[J].機電信息，2020（36）：39-40.

[3] 段偉濤.鐵路牽引變電所輔助監控系統的應用[J].現代制造技術與裝備，2020（4）：150-151.

[4] 常志惠.網絡通信協議在電氣監控系統中的應用[J].建材與裝飾，2020（15）：164.

[5] 安英霞.牽引變電所綜合輔助監控系統技術研究[J].電氣化鐵道，2018，29（3）：1-3.

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。