城市轨道交通供电系统智能化探索与应用傅绅--中国期刊网

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城市轨道交通供电系统智能化探索与应用傅绅

发表时间：2020/10/23 来源：《基层建设》2020年第19期作者：傅绅

[导读] 摘要：交通轨道供电系统智能运维借鉴于国家电网变电站，又有设备都在室内且集中的区别。

        哈尔滨地铁集团有限公司运营分公司黑龙江哈尔滨 150000
        摘要：交通轨道供电系统智能运维借鉴于国家电网变电站，又有设备都在室内且集中的区别。提高变电所智能化、信息化建设水平，能有效地减少人力资源的消耗，提高巡检效率。城市轨道交通工程线路较短，配置尚未定型，文章以其为例，对人工运维及智能运维进行具体分析，并说明了可能的拓展方向。
        关键词：供电；智能运维；巡检机器人
        1概述
        目前的一般性设计，已经实现了一定程度上的数字化与信息化，以供电系统为例，电力监控系统具备对供配电设备的断路器、隔离开关的遥控功能；显示开关位置、保护信号等状态的遥信功能；测量电流电压、功率因数等参数的遥测功能；远程操控变压器有载调压和继电保护整定值的遥调功能。这些功能，简称四遥。电力监控系统一定程度上实现了变电设备的监测与自动控制，但在运维方面，作为运营的一个重要环节，设备维护保养上的智能化建设还较为缺乏。为了不建成一座“崭新”又“落后”的交通轨道，应积极进行智能运维的探索。
        2传统运维
        维保模式包括维修方式、工班运作等方面。维保既可以自主维保，也可以委外维保，应根据风险、市场、人才储备等方面综合考虑，必要时可结合对其他交通轨道的调研来决定。维修方式包括巡视、保养性维修和故障性维修。巡视主要进行设备的外观检查、状态确认，例如有无外观污迹、异常发热、状态灯异常等现象。保养性维修是以计划预防性维修为主，辅以状态修，状态修的依据则来自巡检及周期性的试验，计划修的周期常包括周检、双周检、月检、季检、半年检、年检等。故障维修是在某个部件出现故障之后所采取的维修方式，适用于对行车、消防安全无直接联系、设备运行稳定且已考虑足够备份的系统或设备。故障维修可以是彻底维修，也可以是临时性的维修，设备在临时维修之后仍然可以投入运营，并等待后续彻底维修，一般情况下，当故障临时修复可以继续正常运行时，优先保证正常运行，在停止运营后再彻底修复。在维修程序结束之后，确认设备恢复可使用状态，投入正常运营。工班运作也是维保的一部分，两者相互匹配。人员的数量根据工作量及维保方案的需要设置，并根据工作性质、作业特点和生产模式合理划分班组。另外，由于供电系统24h运行的特性，普遍采用四班两运转的模式，维保人员的工时将超出劳动法允许工时，为此需采取增加人数，通过调班等方式降低工时。工班白天主要进行值班巡视、学习培训、应急抢修及其他日常事务性的工作；夜间进行设备值班、周期检修、故障处理等工作。
        3智能运维
        3.1优势
        智能运维是通过智能设备采集数据，利用AI判断设备状态并决定是否维护的一种运维体系。相对于这种新型的运维模式，全人工的传统模式有着以下缺陷：（1）作为一条新建线路，运营公司经验较少，无法通过周期性的巡检清晰了解设备状态，易导致设备欠维护或过维护，降低了服务质量。（2）人工巡检的准确性通常较难保证，随着维护员心情或状态变化，准确度也随之变化。（3）手工派发任务的管理模式效率较为低下，也无法及时了解维护员巡检进度，可能导致重复或忽略的情况。智能运维较好地解决了这些问题。
        3.2系统架构
        智能运维系统的一个典型架构主要由应用层、服务层、数据层组成。应用层用于展示系统处理后的数据及进行用户交互，如维修检测数据分析、方案建议客户端、Web页面及个人终端。服务层用于实现智能运维系统的功能，包括数据接收、处理、分析挖掘等，该层还提供了其他系统服务器的数据接口，实现电力监控、能耗监控等系统的数据接入。数据层负责设备台账、维修养护数据的存储与管理，以及其他图片、视频等数据存储的非结构化文件服务器。

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        3.3系统流程
        智能运维系统应能实现供电系统内设备的在线实时监测、设备运行实时数据传输与处理，并可以进行故障分析与处理。同时根据监测数据自动修正生产维护计划。另外，该系统还可以加强对人员、工器具、材料的管理。终端数据采集设备进行数据采集后经过AI处理，获得设备实时状态，并与历史数据、产品模型、专家专断数据库等数据进行对比分析，进行故障预测，并提出维修计划的建议。
        3.4数据采集设备
        智能运维系统的数据来源主要包括两种，一是巡检终端直接采集，二是通过SCADA、能耗监测等系统接入。巡检终端主要包括巡检机器人、传感器等，高清摄像头、无人机拍摄也可以作为数据来源，这种情况下，获得图像后仍需由人来进行数据判断。巡检机器人分为两种分类，吊轨式和小车式。吊轨式机器人需要用吊轨、磁条和定位芯片来进行导航和定位，前期工程量较大，且磁条或定位芯片损坏将无法正常执行任务，但在当前技术前提下，吊轨式机器人不论是运行的稳定性还是定位的准确性都优于小车式机器人；小车式机器人无须轨道导航定位，而是依靠智能识别技术，在巡视路线的选择上局限性较小，但其精确性易受环境影响。由于交通轨道供电系统的主变电所、牵引降压变电所、降压变电所及跟随所都位于室内，无需考虑天气影响，因此吊轨式机器人更有优势。一般情况下，巡检机器人的主要检测方式是可视光和红外光检测。可视光检测即通过机器人配备的高清摄像头拍摄图片，由系统AI识别内容，包括开关、指示灯状态、表计读取、破损识别等，由此可见，AI在智能运维系统中占据了不小的位置。红外光检测主要是测试设备温度，防止设备异常发热。除了可视光与红外光检测，根据需要还可以配备其他检测模块，例如开关柜局部放电检测需要配备超声波及地电波模块，噪声检测需要配备噪声监测模块。
        3.5拓展
        智能运维系统并不是只能运用于供电专业，同样可以在收集其他设备的数据后，经过处理得出状态及变化趋势，并给出预警及建议。利用接触网巡检机器人，可以完成接触网导高、拉出值、磨耗的测量以及各部件污迹、放电、烧蚀、损坏的识别；利用轮对弓网在线检测装置，检测弓网、轮轨关系是否良好，有无拉弧现象，这些数据能反应接触网的健康状态。除了接触网，还有轨道巡检机器人几何参数检测、隧道三维激光探测、车辆走行部污秽损伤检测等数据采集途径，以将相关专业纳入智能运维范畴中。除了维护范围的拓展，功能上也可以进行拓展，智能运维系统留有其他自动化系统的数据接口，可以接入办公系统、电力监控系统、环控系统、材料管理等，实现设备的全生命周期管理及相应的联动控制。
        4结语
        智能运维是现代交通轨道发展的一个重要方向，在供电方面，国网变电站应用智能运维已有相对成熟的经验可供参考。从现有资料看，机器人具有覆盖甚至超出人工的巡视范围，且巡检准确度高于人工，不过对于交通轨道供电系统来说，具有性价比的方案应是巡检机器人与高清监控摄像头的结合。但巡检机器人能替代巡视工作及部分检测工作，却无法替代维修工作，同时，机器人的检测结果是否被认可，目前还没有参考依据。在未来的发展中，智能运维必将越来越完善，交通轨道数字化、信息化程度也将越来越高。
        参考文献：
        [1]丁德云，曹卫东，李凡华，等.城轨交通轨道全生命周期综合管理智能平台[C]//第四届全国智慧城市与轨道交通学术会议暨轨道交通学组年会论文集.深圳：中国城市科学研究会，2017.
        [2]张发明，于小坤，宋超，等.城市轨道交通供电系统智能运维的设计与实现[J].设备管理与维修，2019（23）：16-18.
        [3]张发明，于小坤，宋超，等.城市轨道交通供电系统智能运维方案研究[J].中小企业管理与科技：中旬刊，2019（10）：35-36.