天津轨道交通运营集团有限公司 天津 300222
摘要：随着轨道交通的规模逐渐增长，线网之间互相产生的影响也越来越多，设备系统的定期停电检修受到的影响越来越大，结合传统检修实施在线监测是大的趋势，本文通过分析城市轨道交通行业供配电系统状态的特点，提出了在城市轨道交通供配电系统设施中实施在线监测的措施，结合现实条件进行分析，以供实际监测人员进行参考。
关键词：城市轨道交通供配电系统；设备状态；在线监测；措施分析
1.引言
城市轨道交通供配电系统和城市电网系统的设备类型和运行方式存在部分差异，且城市轨道供配电涉及公众出行服务，在故障后的抢修及应急响应的要求更高，以电力行业通用经验无法完全解决城市轨道交通供配电系统中遇到问题，但电力行业中已经成熟运用的维护经验可以推广至城市轨道交通供配电系统，城市轨道交通供配电系统的运行和维护目前主要通过定期开展计划维护和人工检查的方式进行，随着城市轨道交通建设规模的不断扩大，迫切需要更加高效可靠的运营和维护方法。
2.城市轨道供电系统设备的分类研究
城市轨道交通供配电系统由很多部分组成，影响工作状态和性能的参数也各不相同，要获取每个设备系统的关键参数，不但要考虑设备系统的工作原理，也要考虑可行性与成本。下面对城市轨道供配电系统作用及设备特征做简要分析。
2.1 110kVGIS
由城市电网接入城市轨道交通供电系统的进线电源开关。其常见故障有：断路器操作机构故障、气体泄漏、内部放电等。
2.2 变压器
城市轨道供配电系统主要涉及油浸式变压器、干式变压器两种。通常主变电站设置两座油式变压器，子变电站牵引站牵引变压器、动力变压器各两台，降压及跟随变电站设置两台动力变压器。变压器常见的故障参数涉及：温度、噪声、油气、局部放电爬电
2.3中压开关柜
城市轨道交通供配电系统中通常采用35kV、10kV电压等级的中压气体绝缘开关柜，其核心部件为真空断路器，断路器及母线置于充有绝缘气体（通常为SF6）的气室内，以保证绝缘性能。其常见故障有：气体泄漏操作机构故障、断路器烧损等。
2.4电缆
城市轨道交通供配电涉及电缆型号极其多，主要包括交流35KV交联聚乙烯、直流1500/750V交联聚乙烯、交流400V交联聚乙烯，主要故障涉及参数为温度、绝缘故障。
3.城市轨道供配电实施在线监测的方向
目前成熟运用的在线监测手段是在带电运行设备上设置传感器，对关键参数进行采样分析，在出现异常趋势时提前进行处置，最终达到预防修的目的。
以天津地铁某变电站现场设备实际情况，可以确定各类设备的主要监测参数：
1、状态指标趋势分析，比如压力、声波。
2、检测指标趋势分析，比如局部放电。
3、热量趋势分析，环境温度、接线端子温度、母线温度。
4.提升城市轨道交通供配电系统设备监测准确性措施分析
4.1 110kV三相油浸式变压器
4.1.1油色谱微水
利用色谱分析原理对变压器油色谱进行在线检测。
通过检测油中的不同组分，完成了变压器油中七种气体(C2H6、CH4、C2H2、H2、CO2、C2H2、一氧化碳)和总烃的综合勘探。变压器油中的微水是影响变压器绝缘效果的关键因素。利用油色谱微水在线检测传感器，测量油中提取的一氧化碳、C2H6、C2H4、二氧化碳、甲烷和C2H2等组分的值，完成变压器油中微水和油色谱气的在线检测。
4.1.2 铁芯接地电流检测
抗干扰铁芯的接地电流监测设备通过在变压器的紧固元件上增加一个清除线圈，检测铁芯的接地电流形成反向电流，可以保护空间磁场的影响。通过在变压器铁芯紧固室安装电流传感器，实时检测铁芯接地电流。
4.2电缆
通过分析老化和电缆损坏引起的电缆温度突然升高，并沿电缆外观分布温度光纤。使用分布式光温检测单元和本地检测单元对电缆的主绝缘、外部温度、外部保护层和电缆接头进行在线检测。
4.3干式变压器
通常使用环氧树脂和其他绝缘材料浇注绕组和铁芯，以确保良好的绝缘，但实际运行中由于工艺或施工质量问题，仍会存在局部放电的情况。由于变压器在发生局部放电的同时发出电脉冲信号，因此可以通过检测变压器接地电缆的脉冲电流来监测变压器的局部放电。利用高频传感器和局部放电监测单元实现干式变压器局部放电的在线监测，证明具有相应的实际效果。同时利用声音传感器直接与数据终端连接定时获取噪声数据，经数据计算得到声压级、频谱声压级等多组数据，将实时数据远程传至后台，监测、报警。在干式变压器上安装声音传感器，对干式变压器存在的噪声进行监测。由于噪声频谱范围广，对正常频谱和特殊情况频谱则需要进行对比识别和预设。
5.提升在线监测设备的稳定性以及标准化措施分析
5.1在线监测设备的稳定性
确保在线检测设备的稳定性是城市轨道交通供配电系统设备在线检测和故障排除技术的基础，也是必要条件。城市轨道交通供配电系统大量在线监测元件的老化检测是当前开展带电检测必须面对的主要问题。在更恶劣的工作条件下，电子元件容易受到电网闪络和短路等现象的影响，并且在故障后容易损坏。传感器和电路元件必须应对供电系统设备运行面对的恶劣的环境和高温的影响，因此必须具有稳定性和高寿命，如果不能保证工业计算机的质量，它们很容易受到负载冲击，这会损坏主板和控制器等元件，最终会产生频繁的故障现象。
检测设备在检测电磁的兼容性时，电磁干扰问题也是对城市轨道交通供电系统设备状况产生影响的主要原因。以目前的技术水平来看，在线检测是通过软硬件结合的方式，达到在线监控的目的，以软件为主导的供电系统设备检测，在磁场的干扰下，信号的提取难度较高，并且已经取得一定程度上的成果，但是在实际工作过程中，由于变电站不同，因此受到的干扰也不一样，因此需要在具体的分析中，以大量经验作为基础，制定不同环境下的设备工作标准。在线监测设备系统中的大量检测元件长期在复杂环境下工作后，很容易受到多种因素的影响，导致电子元器件的老化速度以及灵敏度降低，使得到的数据存在误差，因此需要定期的开展维修与更换工作。
5.2在线监测与故障诊断系统的标准化
城市轨道交通供配电系统在线检测和故障排除还处于起步阶段，这一过程中的软件和技术还不成熟，但近些年软件得到了很大的改进，在技术之间的沟通还需要进一步改进。电力系统设备的故障排除需要很长时间，要实现在线检测和故障排除，必须建立相应的产品模型和信息管理系统，采用标准化总线技术，建立统一标准，通过降低维护成本和人力资源，并按时维护检测设备。
6.结论
综上所述，加强城市轨道供配电系统设施状态在线监测的分析和探究，是时代发展的必然趋势，尤其是作为运营人员要予以重视，不断学习和借鉴先进的监测观念与技术技巧，做到在实践中发现问题，及时处理问题，结合实日常记录也可判断监测手段是否反映设备运行状态，提高供配电系统安全性。
参考文献：
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