摘 要：牵引变电所对高速列车的安全运营有着至关重要的作用，传统牵引变电所值守是以变电所值守人员为主体，以人工巡视、人工读数等方法对变电所设备进行状态检查。变电所值守人员人工巡视就会存在一定的巡视死角，也会因人员的疏忽造成一些不必要的问题。随着高速铁路的快速发展，铁路沿线牵引变电站的数量随之增加，对人员的需求越来越大，要求越来越高，由于人员的疏忽所造成的可能损失也会增大。与此同时，由于沿铁路线变电所数量大、位置分散，甚至处于很偏僻的位置，安全隐患较多。因此构建规范的、符合安全标准并便于监测管理的无人值守牵引变电所，对提高铁路沿线牵引变电所管理水平具有重要的意义。
关键词 牵引变电所 无人值守 系统
Abstract: Traction substation plays a vital role in the safe operation of high-speed trains. The traditional traction substation is mainly operated by the substation personnel, and the state inspection of the substation equipment is carried out by means of manual inspection and manual reading. Substation duty personnel manual patrol will exist a certain patrol blind Angle, also can cause some unnecessary problems due to the negligence of personnel. With the rapid development of high-speed railway, the number of traction substations along the railway line is increasing, the demand for personnel is increasing, the requirements are getting higher and higher, the possible loss caused by the negligence of personnel will also increase. At the same time, due to the large number of substation along the railway line, scattered locations, or even in very remote locations, there are more security risks. Therefore, it is of great significance for improving the management level of traction substation along the railway line to construct a standard unattended traction substation that conforms to safety standards and is easy to monitor and manage.
1 引言
以呼准鄂铁路鄂尔多斯牵引变电所为依托进行研究。鄂尔多斯牵引变电所是南部铁路供电维管段段管内的一座牵引变电所，向呼准鄂铁路格德尔盖至敖包梁区间供电。变电所位于东胜东火车站西两公里，进线电压220KV，双电源，输出电压27.5KV，所采用的供电方式为直供加回流，牵引供电范围30.4线路公里。
鄂尔多斯牵引变电所目前需要监控的设备有变压器、220KV电动隔离开关、220KV手动隔离开关、220KV电流互感器、220KV电压互感器、220KVSF6断路器、220KV避雷器各2台、27.5KV真空断路器10台、27.5KV电压互感器4台、27.5KV电动隔离开关8台、综合自动化装置、交直流电源柜等设备。日常人工值守需要对这些设备进行每天三次的巡检，部分设备还涉及到抄录仪表读数等内容。这些设备全部由现有的综合自动化系统统一指挥管理。
2 无人值守系统方案
无人值守系统采用静态值守+动态值守方案，一部分是“静态值守”。“静态值守”是指无人值守系统通过摄像头、传感器等硬件采集反馈的信息进行分析比较，从而得出设备的运行状态，这一部分主要实现了无人值守系统点对点的值守巡视功能，不足之处就是设备需要特殊巡视时摄像头或是传感器作用有一定的局限性。
另一部分是“动态值守”。“动态值守”是指依靠两个巡检机器人有轨迹的巡视，实现设备巡视的全覆盖以及特殊情况下的巡视功能，是静态值守的补充。两个部分相互补充，实现了变电所内无人值守系统的全部功能。
3 无人值守系统的总体架构设计及软件设计
3.1系统总体架构
系统以鄂尔多斯牵引变电所为系统现场应用单元，部署网络摄像头、NVR（硬盘录像机）、交换机、数据分析处理终端、本地智能交互终端、扬声器、智能门禁、电子围栏、DTU（短信推送单元）数据集中器及多个无线传感器。每个现场单元中设备连接成星型连接结构，通过交换机连接，接入局域网络，传感器通过无线接入集中器再通过路由器接入。同样调度端的远程智能客户端及提醒喊话的扬声器设备都通过交换机成星型结构接入系统，系统构成如图1所示。
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图1无人值守系统架构图
3.2各子系统主要功能
3.2.1系统设置子系统
系统设置程序通过对数据库的操作实现各级部门的设置以及操作员，调度员等人员的设置；实现对所内监测设备（包括各种传感器及视频摄像机）及被监测设备的设置；各监测设备及被监测设备参数的配置；用户操作及管理权限的设置；与业务和报警有关的逻辑参数的设置；各种图像识别算法及参数的设置；联动及巡检点设置；无人值守系统与机器人系统监视点映射关系。
3.2.2图像处理程序
图像处理程序采用机器学习及视觉识别算法的方法完成对采集的视频图像进行视觉识别；对识别结果进行业务逻辑处理；完成设备一致性分析及报警逻辑判断；将报警信息通过通信接口发送给用户端；将识别及处理结果保存到数据库等。
3.2.3传感器监测及设备控制程序
传感器监测及设备控制程序实现各种传感器监测数据的采集；对采集的数据进行业务逻辑处理；完成一致性分析及报警逻辑判断；通过通信接口将报警信息发送给用户端，并保存到数据库；接收用户端发送的控制命令实现对风机，空调，水泵，照明，门禁等设备的控制。
3.2.4摄像机联动控制及巡检程序
摄像机联动控制及巡检程序完成报警过程中的摄像机联动，巡检任务、联动控制，用户对摄像机的运动控制等。
3.2.5 SCADA数据采集程序
SCADA数据采集程序完成与SCADA系统的通信。一方面将获取的数据保存到数据库；另一方面发送给图像处理程序及传感器监测及设备控制程序，实现数据融合及智能分析。
3.2.6调度系统主站程序
调度系统主站程序主要实现某变电站实时报警信息、监测信息及图像信息的显示；变电站报警信息联动及展示；变电站运行状态的智能分析；变电站定时巡检结果显示及打印；用户报表生成及打印等功能。
4 深化BIM、智能机器人、无人值守系统集成
深化系统集成整体框架由BIM、智能机器人、无人值守系统三个部分组成，此三个系统为Web服务端提供消息接口与数据来源以应用于变电站
4.1 BIM子系统
BIM子系统的应用目标在于抓取站段采集设备的数据，并利用BIM技术可视化特点集成展示，为站段管理人员提供运维决策依据。使运维工作简单、快捷。
硬件层通过智能采集设备采集运维数据并在各自的系统中进行计算处理，平台通过数据服务层的数据服务打通和其他系统之间的关键数据接口，并在通用数据库中进行分类存储管理。业务功能层通过调用数据服务层的数据，结合GIS地理信息+BIM技术，按照运维管理要求进行综合可视化展示。用户通过web服务器、移动端、微信端均可和BIM子系统进行功能交互。
4.2 机器人巡检系统
室内巡检机器人（吊轨机器人）主要针对室内高压室设备进行检测，通过安装在顶部的吊轨机器人，对设备进行动态检测。使用吊装水平环形路径安装室内巡检机器人，可以在高质量巡检设备的前提下，实现高压室设备的全覆盖。RFID卡定位利用射频识别技术，安装在巡检机器人运行轨道上的RFID卡发出定位信息，巡检机器人在运行过程中接收到RFID卡发出的信息后会自动定位。而RFID卡的使用保证了机器人在运动巡检过程中准确定位被巡检设备。
室外巡检机器人，对室外设备进行动态检测，解决了室外设备的全覆盖巡视，全方位的实现了变电所无人值守。为室外巡检机器人新建了统一标准的巡视道路，将全变电所道路闭环，巡检机器人将以此路径进行巡视。这样既节约了建设成本，又从整体上保证了所内的美化。
室内巡检机器人调试重点就在于确定机器人巡视的点位。调试时先由值守人员在巡视关键点进行标记，再将机器人运动到标记点，根据设备巡视的关键点进行巡视角度的调整，各个点位确定之后统一制定路线，完成巡检机器人调试。
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5 结束语
铁路牵引变电所智能化运行系统是通过增加相应的视频监控设备、传感器设备完成站内运营设备的设备联动、信息融合、智能决策控制，信息的集中采集、集中传输、集中分析、集中应用管理，实现智能巡视、设备监测、安全监测、环境监测以及灯光、空调、水泵、风机等联动控制,并达到变电站值守智能化，减轻变电站运维人员压力的目的。
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