地铁电力监控系统存在问题及解决对策

王 谊

（北京地铁运营有限公司供电分公司，北京 100082）

地铁作为主要交通工具类型，时效与速度是最为显著的2大特点，这也是地铁的2大优势。地铁之所以能够保持如此快的速度与时效，其不仅和实际应用设备有着紧密关联性，与电力监控系统的有效保障也密不可分。目前来看，地铁电力监控系统应用效果相对比较理想，但是其中也不免存在各种问题，还未能得到有效解决和妥善处理。这也是当前地铁电力监控领域工作的重中之重，即切实有效解决好电力监控系统运行中暴露出的各种问题，并提前制定出有效的预防和保护策略。

1 地铁电力监控系统简要介绍

1.1 地铁电力监控系统定义

地铁电力监控系统，从理论层面来定义，指的是对地铁全线的变电所和接触网设备运行情况施行全程实时监控与测量工作。地铁电力监控系统的价值在于其可以在第一时间发现各个子系统运行中出现的问题，并给予有效应对和处理。在地铁电力监控系统中，实时数据库占据着核心位置，整个地铁系统功能基本上都是以实时数据库作为入口的，也都会紧密围绕实时数据库来逐一实现和达成各个系统的功能。

1.2 地铁电力监控系统组成

根据安全位置及功能要求的不同，地铁电力监控系统可分为现场间隔层、网络层及监控管理层3个部分，如图1所示。

图1 地铁电力监控系统组成

1.2.1 现场间隔层

地铁电力监控系统中的间隔层主要指的是应用在现场的各种供电设备，具体包括供电设备里面的信息采集模块、危微测控模块、直流电源监控模块及保护模块等。

1.2.2 网络层

网络层中的设备有通信管理机、交换机、光电交换机和光电转换器等。除此之外，供电现场的以太网等通信设备也归属于网络层。

1.2.3 监控管理层

在监控管理层当中，其主要包括综合监控服务器及交换机等设备，监控管理层也被称作中央管理层，属于地铁电力监控系统的中心。

1.3 地铁电力监控系统的特点

1.3.1 目的性

在地铁系统当中，电力监控系统的根本目的是为地铁的安全运行提供基础保障，这同时也是电力监控系统的价值所在。地铁电力监控系统的“四遥”功能充分体现出了它的目的性，地铁电力监控系统中的“四遥”指的是遥测、遥信、遥控及遥调。电力监控系统多是通过这些途径和方式来实现其功能，进而为地铁的正常运行提供保障。

1.3.2 整体性

当前地铁电力监控系统多是按照两级管理+三级控制的方式来使用和管理，管理和控制，二者保持相互联系且又独立的关系。地铁系统中控制中心级、车站级和现场级电力监控系统功能不尽相同，但三者缺一不可，其是构成电力监控系统的重中之重。

1.3.3 动态性

在地铁电力监控系统当中，系统的动态性特征主要体现在通道切换功能上面。地铁电力监控系统需要实时监控通道运行情况，随时根据通道的真实运行情况去对主通道和备通道进行自动切换。当然调度人员也可以选择手动切换。

1.3.4 适应性

地铁电力监控系统拥有反馈系统及自适应和自学习系统。适应性在地铁电力监控系统中体现得非常显著。地铁电力监控系统的适应性具体体现在以下几个方面：其一，电力监控系统容错能力、自诊断及自恢复能力都很高；其二，电力监控系统软件具有在线编辑和改进功能；其三，电力监控系统正在向通信接口标准化、设备间的互操作性增强化方向顺利发展。

1.3.5 复杂性

当前地铁电力监控系统均采用的是分层分布的结构体系，其系统自身便极具复杂性。其具体体现在：其一，地铁电力监控系统各站信息量非常大，而且多呈分散分布的状态，变电所中所。其二，现在的地铁呈现出网络化发展趋势，运行线路之间的交叉现象越发显著，2条或者多条线路共用同一个变电站的情况也越来越普遍，也就是说，在现阶段的地铁运行系统当中，同一个变电站很可能会关乎多条线路的运行稳定性与安全性，鉴于此，地铁电力监控系统复杂程度自然会越来越高。

2 地铁电力监控系统故障类型及处理流程概述

目前，根据地铁电力监控系统中所出现过的设备故障，其可以划分为2大类型，一种是软件故障，另一种则是硬件故障。其中，造成软件发生故障的原因主要在于系统配置出现错误、系统发生崩溃等，而造成硬件故障的原因多是外界因素的影响，诸如自然灾害、人为原因等。具体故障问题主要包括以下几种类型：第一，因为断电、输电中断之后，电力调度无法借助电力监控系统顺利控制地铁供电设备；第二，地铁运行过程中，电力调度通过电力监控系统不能实时监视供电现场设备，出现通信中断的情况；第三，供电设备异常，电力调度供电设备的操作决策被影响，进而影响到行车及其他专业设备的供电情况；第四，地铁运行当中，供电现场运营主开关出现跳闸情况，电力调度借助电力监控系统没有办法恢复操作。

对于地铁电力监控系统的故障处理流程，大致可以分为故障接报、故障响应及故障处理3大方面的内容。在故障接报环节，相关的工作人员需要在接收到故障信息之后对其基本情况进行记录，并判断其属于应急故障还是一般故障，如果是应急故障，应及时将信息上报工班长，并及时组织相关人员到现场进行维修，如果是一般故障，则可以通知附近的值班和巡检人员到现场进行处理。在故障响应环节，工班长在接收到应急故障的信息后，应及时组织专业人员到现场进行维修，在到达设备房后，需要先以电话的形式回复维修调度，之后再进行设备故障的查看和确认。在故障处理环节，如果是通信控制器发生故障，则应对各个模块进行检查，根据模块指示灯来对故障进行判断。如果各个模块的指示灯并没有异常显示，则应对底层系统进行检查，如果底层系统不能正常启动说明是由文件配置错误导致的，对文件配置进行重新安装之后再重启底层系统即可。如果在故障处理环节发现交换机存在故障，也应先观察设备的指示灯，根据指示灯的提示进行操作。

3 地铁电力监控系统在实际应用中暴露出的问题

3.1 人机界面整合存在困难

就目前地铁电力监控系统实际应用情况而言，其监控的范围是非常广的，这就对完全实现人机界面整合造成了非常大的困扰。虽然伴随着各种集成软件的应用，集成系统的性能得到了很大提升，但是开发集成软件是需要大量资金及人力物力资源支持的，尤其是在一些特殊集成软件或者特殊开发阶段，其还可能会对数据库提出特殊要求，由此一来，人机界面的整合难度自然会变得越来越大。

3.2 数据处理和协议转换难度比较大

地铁电力监控系统当中，综合性监控系统占据着重要位置，综合性监控系统可以将全部系统数据都收集到一起。地铁电力监控系统当中，综合监控系统和与之相关的系统接口之间一般都会涉及到数据处理和协议转化，在此过程当中很容易出现各种各样的问题，而且受前端处理器的影响，通信效率也会因此受到感染，进而导致结算欠缺准确性。

还有，前端处理器的职能还包括把不同格式的监控数据转换成为电力监控系统当中统一格式的数据，再把数据提交到系统车辆段、车站级及中央实时服务器当中。如此一来，前端处理器对通信效率的影响会变得越来越大。除此之外，在电力监控系统不断扩张的过程中，前端处理器的处理能力就会呈现出越来越受限的情况，信息传输的实时性也会因此受到影响，这也会直接影响到地铁运行的顺畅性。

3.3 系统时钟同步延迟

地铁电力监控系统需要及时和其他系统发布时钟信息，但因为系统时钟会同步存在延迟的情况，所以电力监控系统信息的实时性很容易受到影响。地铁电力监控系统监控范围非常广，规模也很大，这就在一定程度上增强了传输时钟延迟的情况，对电力监控系统实效性影响也会更强。如果情况比较严重，还会出现数据丢失等问题，那么监控系统判断有失准确性，整个电力监控系统的安全性便会受到威胁。

4 地铁电力监控系统出现问题后的有效应对策略

4.1 进一步明确故障接报流程

第一步，地铁值班人员在接到维修调度故障指令之后，需要在第一时间记录清楚故障发生的时间、具体站点、故障现象及影响范围等内容。

第二步，接报人员结合故障情况，对故障类型进行初步判断，将故障类型归入一般故障和应急故障任一类型当中。

第三步，针对一般故障，由值班人员负责联系就近检修人员，检修人员按照故障描述来诊断故障，并携带工具及时前往故障地点去进行处理，到现场之后要将故障的情况报告给值班调度。针对应急故障，要及时将故障情况上报给检修班长，由检修班长决定是否有必要启动应急预案，如有必要则按照应急预案处理，安排人员到故障地点进行处理。

第四步，如果故障涉及范围广，涉及到了多个专业，那么就需要及时与相关专业人员联系，与此同时，也可借助中央监控系统内对其故障所影响的范围和区域进行再次精准确认，保证故障问题区域的精准度。

4.2 故障响应的情景分析

情景分析是依据现有的事实对将来的事态发展做出分析判断，并做出合理假设，情景分析基于事件发生前后，依据相关的情形进行合理假设。情景分析如果是非常规性突发事件，分析发生在应急事件之后，决策要面对的事态是依据事件的演变时间顺序，因此需要面对复杂的信息处理，还有时间产生的压力，所以应急主体要迅速准确地判断当前情景，并且要对未来一段时间内的演变趋势进行预判，从而迅速形成非程序式决策。

4.3 故障处理的组织

在整个地铁电力监控系统当中，突发事件发生概率是很低的，而且大多数突发事件都会受到局部因素或者外界因素的影响和干扰。通常情况下，外部因素会在一定程度上破坏电网系统，造成电网系统的局部破坏，由此电力技术系统中存在的一些内在隐患也很容易随之显现出来，诸如电力设备、监控设备都可能因此暴露出各种隐患。

针对地铁电力监控系统中的突发事件，相关人员的响应及所采取的措施尤为重要，如果相关人员能够在第一时间做出正确有效地处理，那么这些突发事件的影响范围就会得到很大程度地缩减，故障事件本身也可以得到有效控制。所以，相关单位必须要高度重视对突发事件的应急培训工作，不断训练和提升人员应对突发事件的反应能力与解决能力，以保证人员在面对一些突发故障时可以对事态发展做出精准分析，并做出有效应对。

在影响地铁电力监控系统故障解决效率的诸多因素当中，保持足够顺畅的通信是实现协调沟通的重要基础，而且其在应急管理当中，通信的顺畅性与及时性发挥着至关重要的作用。

4.4 地铁电力监控系统故障处理中需要注意的问题

4.4.1 对故障判断定性之前要充分考虑多重因素

一旦地铁电力控制系统出现故障问题，并且有警报信息发生之后，相关人员在对故障问题进行判断和定性之前需要充分考虑多重因素：首先，要根据中央控制室的信息，充分结合线路继电保护装置实际情况，并在清楚录波器诊断等设备所显示出的距离及保护测距结果之后，进行初步分析和判断，要进一步明确故障准确地点及可能影响到的范围。其次，在分析故障原因时还需要充分考虑到外界条件，比如电力监控系统所在地区的气候特点及实际线路环境等，再对故障线路进行判断和处理。

4.4.2 结合故障情况来确定处理方式

在电力控制系统出现故障和问题之后，检修人员要结合故障实际情况来确定处理方式，一般情况下会采用信息化方式，针对故障数据，可以建立分享模式，以此来对检测结果的准确性提供保障。

4.4.3 保证检测的完整性

在检测过程中，如果不能完全确认可以排除掉的故障，那么检修人员要尽可能在允许范围内扩大检测的范围，检测内容也可适当拓展，要对线路故障数据进行全面分析和探究，需要结合故障的发生特点与规律，如果现实条件允许，可采取现场试验的方式，以此来进一步提高故障检测的精准度和检修的实效性。

5 结束语

综上所述，在地铁运行过程中，电力监控系统所发挥的价值和作用不容小觑。电力监控系统是保障地铁安全运行的关键因素，如果电力监控系统出现故障或者发生问题，那么其对整个地铁正常运行都会产生直接影响，而且影响不容小觑。因此，在实际电力监控系统管理与维护工作当中，一定要正视其中存在及可能存在的问题和危险因素，及时寻找到切实可行的解决对策，全力缩短解决问题的时间，同时提高电力监控系统的实用效果，进而保证地铁运行的安全性与可靠性。