城市轨道交通变电所智能运维关键技术及其应用

高翔

摘要：随着科技水平的快速发展，要建立智能运维和安全保障体系，稳步提升运维智能化和安全运行水平。轨道交通变电所的日常巡检内容包含设备的外观（异响、异味、放电）、环境（温湿度、异物进入、渗漏水）、设备运行方式、装置运行情况、异常及故障信息等，其对轨道交通的供电安全意义重大。目前，变电所的巡视模式仍是传统的人工巡视，工作量大且琐碎，容易出现错误及遗漏，需巡检设备的庞大规模与运维人员数量及能力严重不足的矛盾日益突出。因此有必要结合新型传感、物联网、人工智能和大数据等技术，研究轨道交通变电所巡检的数字化、智能化、远程化、可视化相关技术，实现变电所的智能运维，提升变电所巡检的质量与效率，减少运维人员工作量。

关键词：智能运维;全面感知;智能巡视;全景监视

1城市轨道交通无功补偿的现状

城市轨道交通工程供电系统大多采用集中两级供电系统，主要是110kV主变电所、沿线35kV牵引、降压混合变电所组成，对其组成及负荷构成进行分析，其无功补偿需求主要由牵引负荷、变压器及电缆、动力照明负荷组成。着重分析下动力及照明负荷：①需得到多个用电系统的协同支持，较典型的有通信系统、信号系统及照明系统等;②各用电系统的运行特性具有差异化的特点，开启时间不尽相同，并且各自具备的功率因数也有所不同，跨度区间普遍为0.5～0.8，由此加大了控制难度，不利于精细化控制工作的开展;③动力照明中压供电网络存在较大的充电无功，用电低谷时期可能出现无功反送现象;④由于牵引供电系统与动力照明供电系统相对独立，因此暂不设置无功补偿装置;⑤主变电所无功补偿应针对动力照明负荷供电系统采取无功补偿措施。

2城市轨道交通变电所智能运维关键技术及其应用

2.1智能巡视与联动技术

联合高清视频摄像机、红外热成像摄像机、巡检机器人等前端采集设备，实现变电站全天候全覆盖远程智能巡视。当遥控开关预置时、发生变位信号时、遥测越限告警时、保护动作时、发生火警时等各种情况下，都可以触发联动，自动执行巡视任务，由机器人或视频进行复核。具体实现方式是，当智能联动微服务程序检测到触发联动逻辑的信号时，自动执行预设联动策略，比如，检测到火警信号时，可启动火警特殊巡视任务，对发生火警的区域进行摄像头监控扫描，通过AI技术判断是否真的发生了火情。对任务配置不同的触发信号，即可实现对该任务的联动触发。

2.2光纤环网接线

城市轨道交通变电所自动化组网中，系统组网结构采用光纤环网接线的目的，是为预防网络体系中光纤网络连接线断裂时，对变电所内部区域造成的安全隐患。此种组网结构可有效防治某处故障对城市轨道交通整体电网的影响，有助于将网络故障控制在冗余模式中。再者，光纤环网接线结构，可帮助变电所通信系统核查光缆中的故障位置。具体指变电所光缆产生故障后，相关人员能够利用环网交换机、冗余配置获取相关运行数据，并且针对性排查故障点，保证变电所网络运行的可靠性。另外，光纤环网接线这一组网结构，可将原有的自动实现拓扑改变，转换到总线型，以维护电网稳定性。变电站报文延时不能大于4ms，在现有自动化组网中，仅有少数品牌电网设备满足该标准，进而导致环网接线成本较高。

2.3变电所中SVG的适应性

需将考核点的PCC信号接入控制系统，SVG具备极为显著的高效响应特性，可实时跟踪冲击性负荷，掌握其在各时间段的具体波动情况，以便在此基础上快速跟踪补偿，并且不会过补偿。当SVG装置投入以后，所有的负荷无功都由SVG装置提供，这时系统提供的无功为0，最大限度满足功率因数补偿要求，在补偿容量足够的情况下，110kV母线经补偿后其月平均功率因数大于等于0.95，且不过补偿，完全达到快速补偿负荷功率因数的目的。SVG装置有恒无功控制方式、系统无功控制方式、负荷补偿控制方式、电压无功综合控制方式及暂态电压控制方式共5种运行方式，可根据现场实际情况灵活选用补偿方式来控制系统的功率因数。（1）恒无功控制方式：控制装置输出无功，可测量装置跟踪无功的阶跃响应速度，与此同时还可对其准确性做出判断。（2）系统无功控制方式：能够全方位地控制系统侧无功与系统侧功率因数，可精確控制设定的系统无功或系统功率因数上限、下限或目标值;对功率因数进行控制时，能够控制其上限、下限及目标值。（3）负荷补偿控制方式：系统侧电流自动调节装置电流输出，在该调控机制下，有助于提高电流的电能品质;并且，补基波无功、补负序和补谐波3项配置的可选择机会较多，可根据实际情况任意做出选择，以满足需求。

2.4变压器的容量选择及确定

对于供电系统来讲，变压器的容量越大，那么在实际运行过程中，因变压器运行所产生的能量损耗也就会越大。在供电系统运行时，本质上变压器的容量只需要满足供电系统的正常运行就可以，并不需要安装容量过大的变压器。所以在进行变压器容量确定的过程中，需要对整个供电系统的实际运行需求进行了解，然后在确定变电所位置以及使用途径时，将变压器的容量选择进行科学的计算，保证既能够满足供电系统的实际运行需求，同时又不会产生额外的能源损耗。同时针对变压器的节能降耗，还可以通过降压变电所将变压器当中的电能变为低压电能，然后再面向该区域内的所有低压用电负荷进行电源的提供，对于降压变电所的位置来讲，基于节能和节省投资的考虑，要尽可能地与负荷中心进行靠近，降低线路上所产生的损耗以及线路铺设所带来的经济损失。

结语

确保在信息安全的前提下，推进变电所运维的数字化转型和智能化升级，设备类型的多样化特点，以及设备监管需求的差异性，在变电所综合自动化系统建立中需合理选择实际组网方式，以保证组网设计后，设备能够在分层控制中更为可靠、安全地运行，满足系统稳定运行要求。但是在城市轨道交通变电综合自动化组网中，相关人员还应针对性考察组网设备运用中的能耗问题，以完善城市轨道交通变电所运营管理体系。

参考文献

[1]中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要[J].城市轨道交通，2020（4）：8-23.

[2]徐建.对城市轨道交通牵引供电智能运维系统的思考与认识[J].电气化铁道，2020，31（增刊1）：199-202.

[3]陈超群，陈勃，刘布麒，等.轨道交通网络信息安全防护系统研究与设计[J].电气技术，2020，21（2）：50-55.