兰新客专牵引供电辅助监控系统改造及应用

摘要：针对目前牵引变电所各辅助监控系统存在的问题，根据兰新客专牵引变电辅助监控系统改造项目对牵引供电辅助监控系统展开研究，首先设计、构建及配置辅助监控系统，然后完成辅助监控系统测试，最后在已经投入运行中的变电所辅助监控系统进行在线监测分析研究。

关键词：辅助监控系统；智能高铁；牵引供电

中图分类号：U224.9" " 文献标志码：A" " 文章编号：1671-0797（2024）16-0054-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.16.015

0" " 引言

中国高速铁路快速发展的过程中，智能高铁成为高铁的发展方向，其在智能建造、智能装备、智能运营、智能养护维修等方面均取得了巨大成效，面向轨道交通牵引供电领域，牵引变电所是牵引供电系统中的重要组成部分，牵引变电所亭的运行状态会直接影响整个铁路系统是否稳定运行。相较于传统的牵引变电所，为保障其稳定运行，除了配置保护测控系统，还设置有视频监控系统、安全监控系统、消防报警系统、设备状态监测系统等监控系统，目前这些系统独立运行，使用不同通信通道传输数据，均没有实现多个功能同时监控，增加了系统管理成本[1]。可以看出目前的铁路牵引供电辅助监控系统智能化水平不高，不具备无人值守条件，且每个辅助系统功能单一，不能有效集中管理各项信息，只能独立实现对应功能，各系统设备之间接口协议需要统一规定，才能实现综合监控、集中管理。

随着牵引变电所智能化水平逐步提升，以及运营单位对于无人值班运营的要求，原中国铁路总公司出台《牵引供变电所实施无人值班值守工作的指导意见》（工电函〔2018〕101号）和《牵引变电所辅助监控系统暂行技术条件》（铁总科信〔2018〕144号）等文件[2]，所以有必要整合牵引变电所分散配置的监控子系统，重新设计构建牵引变电辅助监控系统。以兰新客专为例，兰州高铁基础设施段管辖兰新客专正线719.9 km，设置13座牵引变电所、13座分区所、27座AT所、1座开闭所。截至目前，兰新客专已于2021年完成清沙湾、南华镇、干柴滩等三座变电所的辅助监控系统改造，并已投入使用；2023年已完成剩下九座变电所的升级改造。针对改造过程中存在的这些问题，将其转变为可行性方案，根据兰新客专牵引变电辅助监控系统改造项目对牵引供电辅助监控系统展开研究，首先设计、构建及配置辅助监控系统，然后完成辅助监控系统测试，最后对已经投入运行的变电所在线监测项目进行分析研究。

1" " 设计、构建及配置辅助监控系统

1.1" " 辅助监控系统简介

辅助监控系统将兰新客专沿线的牵引变电所、分区所、AT所及开闭所的各个辅助系统进行集中统一管理，实现各项信息统一处理[3]。牵引变电所亭辅助监控系统整合各个辅助系统使其全部成为其子系统，即辅助监控系统就能完成对采集的全部监控量数据进行分析决策，传输信息至人机交互界面，智能报送故障信息。辅助监控系统使用DL/T 860通信规约和SCADA系统进行互联[4]，辅助监控系统对牵引变电所内现场环境进行监测，根据周边动态情景进行安全防范处理，如果有异常情况会触发报警装置。设有众多视频监控及巡检点位，实时准确采集所内设备信息，设有火灾联动报警装置，自动控制动力照明等辅助设备，辅助监控系统能够实现实时共享这些信息[5]，并且具有告警或事故能够有效联动处置等功能。牵引变电所信息的全方位一体化管理体现在数据的时效性，可随时全方位可视化查看不同区域实景，供工作人员查看历史保留数据记录，牵引变电辅助监控系统能够实现集中监控，信息共享模式能使运维人员尽早处置事故，查看事故视频图像做出具体事故方案。

1.2nbsp; " 设计构建及配置辅助监控系统

兰新客专牵引变电所均设有辅助监控系统，系统界面如图1所示，兰州局集团有限公司调度所及兰州高铁基础设施段均设有终端系统，同时将数据共享至电力车间终端系统。辅助监控系统有综合视频系统，子系统包括视频巡检、安全防范及门禁、火灾自动报警、动力照明、SF6气体监测、环境监控、传感器监测等众多子系统。

兰州局集团有限公司设置辅助监控供电调度主系统，能够做到对全线各变电所亭辅助监控系统的远程监控，实时查看所内所有信息，同时享有调度优先指挥。局级辅助监控系统通过协议匹配SCADA系统，综合视频系统能够为SCADA系统提供遥视功能，具体体现在故障信息推送服务，正常或异常情况视频图像查阅服务等。兰州高铁基础设施段设置辅助监控主系统，段级辅助监控系统功能众多，比如可以远程监控全线各变电所亭辅助监控系统，也可以通过查看建好的三维模型展示全站信息，变电所内配置有固定摄像设备和智能移动巡检设备，辅助监控系统平台能够控制设备开关及联动管理设备指示状态，对设备运行参数信息分析决策等功能。各变电所均配置一台工业级监控终端机，方便进行查阅设备在线监测数据。电力车间配置有复示终端机设备，能够提供准确的所内具体故障信息，尽快策划故障方案，准备故障材料，缩短故障抢修时间，同时查阅所有设备电气参数以及远动数据，具备智能视频巡检、高效告警联动控制等综合业务处理功能，适用于轨道交通领域牵引变电所无人值守的场景。

2" " 辅助监控系统调试

完成辅助监控系统配置以后，施工单位按照施工细则完成施工，再对辅助监控系统进行调试，调试工作应当准备充分，保证调试顺利进行。工作人员应熟知各传感器功能，对其布线、走线及安装方式应有一定的了解。摄像机的角度应当清晰，布置位置合理，摄像机网络连接及参数配置齐全后进行测试。

2.1" " 视频监控系统测试

摄像机预置位置应合理，室内外现场实时信息捕捉应清晰，视频监控系统图如图2所示。

2.2" " 固定摄像头及轮式巡检机器人测试

固定摄像头布置图如图3所示，固定摄像头位置合理，不影响其他设备正常工作，拍摄角度清晰明了。轮式巡检机器人巡视图如图4所示，轮式巡检机器人需要考虑巡检点位布置，并合理设计巡检路线，针对不同设备需要考虑巡检内容，并将巡视结果实时上传至服务器，以便工作人员获取巡检设备参数信息。

2.3" " 红外双鉴测试

如果有人经过该监测区域，设置的红外线就会感测传输异常信息，同时触发监测报警信号，工作人员观察该双鉴报警灯正常工作下应亮红灯，辅助监控系统弹出视频窗口并发出报警响铃声。

2.4" " 门禁系统测试

所有锁具功能良好，开启或关闭门测试良好，通过手动按钮测试开关门，指纹测试及刷卡测试均正常。

2.5" " 玻璃碎窗测试

进行玻璃碎窗测试检验是否触发其探测器报警，配置的报警灯是否亮起，辅助监控系统同步弹出视频窗口并联动发出报警响铃声。

2.6" " 温湿度测试

对现场环境进行测试，通过温湿度传感器测得当下环境数据，查看辅助监控系统数据显示是否正常。

2.7" " 水浸探测器测试

模拟水淹情景，将水浸探测器浸入水中，其报警灯应亮起，环境监控装置信号接入点正确显示，辅助监控系统同步弹出视频窗口并联动发出报警响铃声。

2.8" " SF6监测测试

辅助监控系统根据SF6气体浓度正确显示监控点处的数据值，达到报警阈值时系统智能分析决策打开风机，同时报警灯亮起，辅助监控系统同步弹出视频窗口并联动发出报警响铃声。

2.9" " 灯光、空调、风机及水泵控制测试

工作人员通过辅助监控系统平台能够控制灯光、空调、风机及水泵开关状态，并有指示灯显示其开关状态。

3" " 系统在线监测

通过对辅助监控系统各个子系统测试之后就可以投入运营，运营中工作人员在线观察变电所设备状态，辅助监控系统监测中的变电所主接线图可以反映出，该辅助监控系统能够全方位监控一次设备，能够完成变压器、隔离开关、断路器、开关柜、容性设备、高压电缆温度、电能在线监测、密度微水在线监测等数据采集，辅助监控系统平台监测数据显示存在异常情况应当及时分析。该系统将各种报警装置集中配置，控制协议统一配置，可采集模拟量信号，比如电压电流值，采集开关量信号、隔离开关及断路器开关状态，采集总线信号等，实现各种正常、异常及故障情况下的高效管控。智能识别各种设备关键参数，比如变压器油刻度等，实时传输视频检测信息，有效做到监控联动，系统可以实时在线测温，如图5所示，对电气设备和线路的热缺陷进行探测，如变压器、互感器、电容器、断路器、套管、避雷器、母线、刀闸、导线等，及时发现并处理故障就可以有效避免扩大事故。

4" " 结束语

辅助监控系统在兰新客专沿线牵引变电所的改造及应用能够产生良好的经济效益和社会效益，通过对牵引变电所现场全方位和全天候的监视，利用广域网将监控信息传送至系统界面，随时调用查看，实现对牵引变电所实时监控和管理，运维人员分析现场采集的数据，优化事故维修策略。此外，该系统解决了铁路牵引变电所无人值守/值班的需求，减少了值班人员岗位，使得人员重新部署，优化了运维管理效率，运用新技术、新手段实现工作方式革新。

[参考文献]

[1] 胡金东.辅助监控系统在既有高速铁路工程中的应用[J].电气化铁道，2021，32（2）：32-36.

[2] 勾磊.京张高铁牵引变电所亭辅助监控系统调试方法研究[J].机电信息，2020（36）：39-40.

[3] 段伟涛.铁路牵引变电所辅助监控系统的应用[J].现代制造技术与装备，2020（4）：150-151.

[4] 常志惠.网络通信协议在电气监控系统中的应用[J].建材与装饰，2020（15）：164.

[5] 安英霞.牵引变电所综合辅助监控系统技术研究[J].电气化铁道，2018，29（3）：1-3.

收稿日期：2024-04-15

作者简介：李安乐（1994—），男，甘肃人，助教，研究方向：电气化铁路技术。