兴泉铁路牵引变电所无人值班值守方案研究

邱俊清

摘    要：随着铁总工电部发布牵引变电所无人值班指导意见，除高速铁路外，普速铁路的牵引所也加入无人化浪潮。本文从兴泉铁路无人化设计思路，设计特点，以及功能组成，巡检方案比选等方面进行介绍了，希望给以后的普速铁路变电所无人化设计提供一点指导意见。

关键词：无人值守值班;辅助监控;巡检

一、引言

2018年中国铁路总公司工电部发布《牵引供变电所实施无人值班值守工作的指导意见》通知（工电函〔2018〕101号）。文中明确提出了铁路牵引变电所无人化发展目标与标准，为今后的设计指明了方向。现阶变电所无人值班值守技术已成功运用于京沈与智能京张等高等级铁路，但类似于兴泉铁路这样的单线普速铁路还缺少无人化设计经验，笔者有幸参与了兴泉铁路无人化变电所的设计，本文将对设计进行介绍，以期为将来的设计者在普速铁路的无人化变电所设计提供一定的借鉴。

二、兴泉铁路简介

兴泉铁路西起江西省兴国县，东至泉州地区福厦铁路泉州站，新建正线建筑长度459.34km。主要技术标准为国铁I级单线，设计行车速度为160km/h，全线共设牵引变电所13座。

三、设计思路

基于兴泉铁路技术标准与铁总101号文件精神，以技术过硬、经济适用为原则，我们为兴泉铁路量身打造了一套变电所智能辅助监控系统。此系统以铁总相关技术文件为依据，参照国家电网智能所有关技术规范及管理模式进行优化升级，结合铁路供电系统特点及兴泉铁路的实际情况进行深度融合，实现兴泉铁路变电所无人化、智能化的目标。

四、 设计特点

方案按照局级、段级、所亭三级管理架构，实现对牵引变电所亭的分层管理，明晰权责。采用间隔层、站控层、决策层三层结构搭建，通过视频监控、环境、安全、火灾报警等子系统对设备和环境信息进行采集存储和分析，及时预警，辅助进行非正常处置，确保设备运行安全;通过作业卡控系统建设，确保巡视和维修期间的人员安全;通过在每一层数据网络端口加入网络安全专用模块，实现整个系统的信息、网络安全。从而实现对变电所设备安全、人员安全、网络安全三大要素进行全方位布控，确保变电所的有效管理和安全运行。

四、系统组成

（1）视频监控及巡检子系统

辅助监控系统具有视频显示、图像存储与回放、视频控制、视频巡检、图像识别、红外热成像监测等功能。实现对控制室各盘面、高压室设备、室外高压设备、牵引变电所运行环境的全面监视。调度所、供电段调度值班人员能通过视频终端监视、观察牵引变电所设备运行状态及环境状态。

在每座牵引变电所室内外布置17台高清球形摄像机（室外11台，室内6台）和1台全景像摄像机，用于观察变电所设备运行状态。利用布置的固定摄像机实现视频巡检功能，可以模拟和基本替代人工巡视，具备巡检记录功能，巡检结束自动生成巡检记录表，并能按照巡检时期、巡检制度等条件进行历史记录查询。利用智能图像识别技术，在自动巡视时判断设备运行是否正常，如果出现异常自动进行报警。

采用红外成像测温技术对一次系统主导流设施进行红外温度监视。在每座变电所设置5台双光谱热成像球机（室外3台，室内2台），用于监测变压器、互感器、隔离开关、导线、线夹等设备及室内硬母线，并对温度异常触发告警。

（2）环境监控子系统

在牽引变电所安装雨量、雪量、风速、水浸传感器等。

（3）动力照明控制子系统

在牵引变电所设动力照明控制子系统，对所内灯光、空调、风机实现远程控制功能。

（4）在线监测子系统

在牵引变电所增加接地及回流状态智能监测系统，用于监测变电所内设备接地引下线电气完整性、接地网腐蚀状态、土壤腐蚀特性、接地回流的波形及分配比例，实现对牵引变电所接地及回流系统状态的实时监测。

（5）辅助监控系统站控层设备

根据《TJ/GD025-2018 牵引变电所辅助监控系统暂行技术条件》（铁总科技[2018]144号），牵引变电所设站控层设备，含综合应用服务器、值班员终端、交换机、远动通信单元、网络安全设备。

（6）间隔层设备

在牵引变电所间隔层增加视频服务器、动力环境测控装置，将安全监控装置纳入辅助监控系统并进行补强，由辅助监控系统统一实现相关视频巡检、智能图像识别、红外热成像、门禁、监测与联动控制、数据存储与上传、平台展示和报表等功能。

（7）与既有安全监控系统的接口功能

既有综合自动化系统配备安全监控系统，并预留辅助监控系统接入条件。充分利用既有安全监控系统前端设备，在辅助监控系统开放通信协议的基础上，由辅助监控系统实现空调风机远程控制、照明远程控制、环境温度及雨量监测、入侵报警、门禁管理、热红外测温、火灾报警以及视频与安防、门禁、环境、火灾报警等联动控制功能。

五、 巡检方案对比

巡检作为变电所实现无人化的必备条件，同时也是对整个项目投资影响最大的关键一环，具有无可比拟的重要地位。现在主流巡检大体分为移动巡检和固定巡检。故名思意，移动巡检通过巡检机器人搭载视频设备和传感器，沿着预先绘制的所站三维地图，按照设置的巡检路径对电力设备进行巡检，能够实现变电所设备全方位、全自主智能巡检和监控。而固定巡检如前文所述，通过在变电所固定设置的各种设想探头，利用智能图像识别技术，对牵引变压器油位刻度、气压表等各类仪表、户内高压开关柜的分/合指示灯牌等关键性区域进行智能图像识别和状态判断，识别出异常自动进行报警。毋庸置疑，移动巡检因其灵活特点以及搭配机器人操作臂等拥有更好的操作性，与事故处置能力从而拥有更好的适应性，但是根据兴泉铁路特点，与高铁相比，变电所主接线简单，各类变配电设备数量少，馈线数量少，可监测设备单一，固定巡检以能满足变电所日常无人值守要求。

六、 结语

因之前的变电所无人化设计多是用于高速铁路，而低等级普速铁路未有相关研究，本文分析总结了兴泉铁路牵引变电所无人化设计思路，总结的方法可以作为其低等级铁路无人化设计的一点借鉴。

参考文献：

[1]李育冰，张航.从人工到智能——铁路牵引变电站巡检的发展与创新[J].铁道知识，2019，（5）：70-75.

[2]李享.智能牵引变电所设计方案研究[D].四川：西南交通大学，2017.

[3]程君.铁路信号设备巡检管理信息系统的设计与实现[D].北京：北京交通大学，2007. DOI：10.7666/d.y1228760.