智慧地铁供电系统自动化发展方向分析

石贵宾

兰州市轨道交通有限公司运营分公司 甘肃兰州 730000

1 地铁供电系统的概述分析

地铁供电系统在地铁轨道交通运行过程中的重要性是不可取代的，地铁供电系统的主要功能是为地铁运行提供稳定可靠的电力需求。在不同实际情况的地铁轨道交通过程中，可以根据地铁轨道交通的实际用电需求，选择合适的供电方式，能够在很大程度上确保地铁供电系统的可靠性以及稳定性。一般情况下，地铁轨道系统主要包括城市电网中的电源系统、地铁内部的供电系统。而地铁内部的供电系统主要包括牵引供电系统、供电配电系统、电流防护系统、电力监控系统、接地防护系统以及主变电所等部分。其中供电系统主要是对电动列车进行牵引。除此之外，对地铁中的通风设施、地铁车门以及照明消防等设备也有重要的电力保障作用。在地铁轨道交通建设过程中重视供电系统的科学选择是确保地铁供电系统能够稳定运行，保证地铁系统整体运行安全的重要基础。

2 地铁供电系统现状

根据不同地区地铁轨道交通运营管理的理念与要求，目前供电系统在日常运维管理方面基本上仍然采用较为传统的人工巡检加各种生产办公系统的方式，这种方式相对于纯人工的方式有很大的进步，但仍存在生产计划编制较单一（目前大多数停留在手工派工）、响应时间长、信息表达方式单一、信息传输时效性差、管理效率低下、过维护和欠维护等问题。为全面做好供电设备的运行维护工作，服务轨道交通，发生故障可以迅速响应，确保地铁运行安全、可靠稳定。在总结行业经验和以往的管理基础上，利用先进理念及5G通讯、云计算、物联网、大数据、人工智能等技术，建立供电系统智能运维管理平台，通过智能运维管理平台对供电系统的设备实行全方位、全流程管理。智能运维系统可以对不同状态的供电设备提出适用于其实际运行状态的维修策略，能有效的优化城市轨道交通供电系统设备的维修管理工作，减少维护和检修成本，改善目前的计划检修模式，进而促进智慧地铁轨道交通供电系统自动化的实现。

3 智慧地铁供电系统自动化发展方向分析

3.1 供电智能运维系统的分析

虽然目前的地铁轨道交通中供电系统的设备都采用了设备监控类的电力监控、综合监控、复视系统等，以及生产办公平台等先进的辅助系统。但普遍存在设备监控系统数据与生产环节数据不共享不联通不关联、设备监控的数据与生产管理的数据不能充分合理应用、数据分析只是停留在多专业数据汇总阶段等问题。很多现有的系统没有实现现场设备的数据共享，还需要人工录入大量数据，管理效率偏低，手段比较单一[1]。

为了解决上述的种种问题与现状，建立智能运维系统，通过智能运维平台实现所有数据的共享与关联，根据设备的监控数据和生产管理要求自动生成相关的作业要求，并运用高科技的设备（如手持巡检终端）等工具对整个生产流程全过程监控与记录，以满足供电系统更加严格的运行维护要求。供电智能运维系统中的设备监控与生产管理共享数据需满足以下要求：

（1）综合监控中供电系统的变电所自动化系统中设备运行的历史数据及故障信息统计数据，以实现设备的实时运行状态通过数据可以掌握。

（2）生产管理系统的生产数据，主要包括年度、季度、月度生产计划数据，设备的维护保养数据，主要元器件的差异化管理的数据，以实现设备整体维护有计划可控，主要部件可差异化管理保证性能，做到设备的全生命周期有计划维护与控制。

（3）生产管理各环节数据，主要包括生产作业标准流程操作手册、不同城市地铁轨道交通供电生产主管部门的生产管理规定、设备图纸资料、维护作业标准等。

（4）生产作业中涉及的相关数据，主要包括生产人员的各种资质数据、工器具的合格检验数据，试验仪器仪表的样准数据等。利用智能运维系统后，可以深度掌握设备全生命周期状态，并经平台自动进行运行和生产的历史数据分析达到以下效果：

（1）基于基础数据与业务数据相互之间循环卡控的业务逻辑过程。实现日常生产计划实施后自动更新设备履历、物资库存及工时统计。

（2）对SCADA系统中的故障预警、EAM平台的故障统计与日常生产计划进行智能分析，进行自动分类处理，自动生成设备的差异化维修计划。

（3）基于标准化数据结果分析，对设备故障自动匹配近似预案，同时对故障相关性地点、专业、设备推送相关图纸；为维修决策提供指导依据的故障专家系统。

3.2 供电系统智能运维工作流程

通过在地铁供电系统电力监控系统、现场电子巡检、作业等装置，及其他人工方式获取实时数据；实时数据经通讯传输方式发送到智能运维平台，智能运维平台数据中心利用大数据技术和数据融合算法对数据预处理，简化后续数据处理的难点及压缩数据；通过数据网络（光纤网络或5G）将预处理后的关键数据传输至生产管理单元，智能运维平台数据中心利用数据挖掘和融合算法提取数据特征，通过对特征提取后的数据进一步分析实现对各个关键设备的状态监测，并将这一数据存入数据库；与此同时对特征提取后的数据利用AI（预分析）判断其是否出现故障，并结合历史数据及产品参数模型等预测故障的部位和类型等，随后系统内部及时修订维修计划，调配备品备件及相关人员对故障的设备保障维修，自动生成生产作业计划，并利用手持终端设备（单兵远程监视）进行现场作业的监控[2]。

4 结语

自动化、信息化、数字化、智能化将成为地铁车辆运维的重要发展方向。智慧地铁的供电系统发展是一个渐进的过程，需要设计一个开放、兼容、标准的系统框架，然后再慢慢进行填充。对于整个地铁系统设计框架，可在确保每个子系统自身智能的基础上，预留与其他系统的标准接口，最终用搭积木拼凑的方式，打通各个子系统的壁垒，融合各个功能，实现地铁的智慧性[3]。