铁路供电设备状态管理信息系统应用

石晶 张正久

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东省青岛市 266000

摘要：近几年随着铁路开通运营里程的增加，对运营管理人员及维护人员提出了更高的要求，即管理及技术人员增涨与铁路运营设备管理数量增涨不成正例比增长，运营管理及技术人员被进一步摊薄是目前各家铁路公司存在的普遍现象。而倒闸操作是出现设备人身事故的重要原因，当供电设备在正常工作时各种信息状态正常，当进行状态改变（倒闸）时，发生事故的频次明显增加，如何减少在倒闸操作过程中出现设备人身事故，提高供电可靠性是各家铁路公司共同面对的问题且亟待解决。

关键词：铁路供电设备；状态管理；信息系统应用

引言

随着我国现代化社会的进步，我国交通行业得到了飞速的发展，铁路中的牵引供电设备为列车提供了行驶动力，让我国铁路交通更加便捷，而牵引供电设备也随着现代信息化技术的进步实现了智能化、自动化。同时，牵引供电运行管理工作中心极为重要，是确保牵引变电设备所及接触网设备能够持续供电、为电力机车传送高质量电能的关键部分。牵引供电运行管理工作的日常管理工作流程为：日常巡视、处理异常情况、对设备进行有效检修、运行能力的分析、技术资料的综合管理、技术人员的培训教育等。日常工作流程的制定目的是为了降低铁路牵引供电系统的运行风险，让牵引供电设备能够在周期运行过程中实现有效检修，提升铁路牵引供电设备运行能力。

1牵引供电系统组成及特点

1.1牵引供电系统特点

随着现代科学技术的不断进步，牵引供电系统已经实现了智能化发展，以智能化牵引供电设施和高速双向通讯网络作为运行技术，并以信息化技术的多样化能力为主要特征，实现了全息感知、多重融合、重构自愈等能力，同时人工智能技术、传感技术、通信技术以及先进的测量技术皆为牵引供电系统提供了稳定性和安全性的支持，让牵引供电系统实现了升级优化。在系统中可以供电臂为单元，设置智能化信息处理平台，并以测控保护系统为基础，对其进行实时监控保护。对牵引供电设备运行信息进行实时采集和检测后进行分析，可解决供电系统信息不对称或交互性较差的问题。牵引供电系统可对运行检修数据进行全面分析，并以此来优化牵引供电系统。

1.2牵引供电设备

牵引供电设备在IEC61850通信技术上建立，以分层的方式让牵引供电设备实现信息共享，同时进行相互操作。牵引供电设备主要是由分区所、牵引变电所、AT所内的测控保护系统、智能高压设备等组成。1、供电调度系统.以SCADA供电系统基础上充分融合智能牵引供电设备的功能特点，如此便能够让整个运行实现全景化的检测、对报警进行综合分析、调度作业可自动化、调度决策更加精细化。2、供电运行检修系统管理.主要对牵引供电设备进行基础数据的监测、设备运行的日常检修、设备状态的有效评估以及设备未来运行风险的预测，检修工作需要对牵引供电设备进行全寿命的周期管理。3、牵引供电系统的通信网络.该系统通信网络架构简单易维护，其网络通道是铁路的专用通信通道，提供信息更加快捷且可靠。通信通道分别有以下几个通道组成：远动、复示、运行检修维护、广域网测控保护、故障测距、供电运行检修管理。

2故障信息建模

物联网信息丰富，选取影响供电的一次和二次主要设备的状态信息作为模型输入。本文选取变电站内的变压器、断路器、隔离开关、母线、电缆、采集单元的电流和电压互感器、电容和电抗器，变电站外的架空电缆、采集单元、传输单元以及输电走廊的其他重要设备信息。基于物联网的设备信息包括设备维护状态信息、运行状态信息和实时监测信息。为简化输入模型信息，加快数据检索和数据处理速度，可建立设备和供电馈线的多对多的映射关系。设备维护状态信息由设备管理数据库自动读取。设备运行信息采用二维码扫描上送主站平台、APP巡检通知上报、铁路报警平台及地方报警平台的数据记录等方式来输入。设备实时监控信息为SCADA监测信号，由传统的电力通道获取。运行信息上传到监控主站后，通过设备映射关系形成故障信息处理的输入信号。在线故障信息处理实现中，当主站监控平台收到运行信息时，需要结合维护状态信息和实时监测故障信号加以判断，以准确找到故障位置，并且输出故障处理结果。采用即时处理、参考建议等多种方式，通过物联网反馈给运维人员，及时检修处理。

3可视化接地系统主要工作原理

3.1站级管理层基本工作原理

站级管理层工作原理是以工控机，微处理器，逻辑处理器、通信转换设备/接口设备、配置专用闭锁钥匙、专用锁具和锁芯为核心设备，根据站级设备管理特性或用户需求和变配电所实际运行工况，在系统调试前预置闭锁条件或相关处理逻辑条件，条件预置完成后通过微处理器或逻辑处理单元进行存储，通过通信转换设备/接口设备与现场设备进行实通信使现场状态与工控机显示状态保持一致。当现场需要实际操作时，值班人员根据系统权限在工控机控制软件上进行登录，登录完成后对待操作的设备进行模拟操作，模拟操作主要目的是对设备目前所处状态与需操作设备预置逻辑设置的符合性进行验证，如果由于操作人员失误点击等操作设备错误，即会由于逻辑设置-目前设备状态“逻辑不符”的提示对话框，延时后显示操作超时或操作不成功，从而阻止由人为操作失误而引起设备误动作。实际倒闸操作时，值班人员需严格按照已经模拟操作完成的操作卡片顺序进行操作，且应当派监护人员现场监护，到高压电气设备室需现场就地手动操作一次高压设备时，按照钥匙管理单元的提示将钥匙管理单元插入相应的编码锁内，通过其传感器（有线或无线）检测锁具操作的对象是否正确，若正确则显示可操作提示信息，同时开放锁具闭锁回路或机构解锁成功，这时就可以进行一次设备倒闸操作。模拟操作单元主要工作原理：首先根据相应系统开发出与主接线图完全一致的一次设备倒闸操作界面，界面中应包含所有具有遥控功能的设备（断路器、隔离开关、接地开关、有载调压开关、快速接地开关、负荷开关等），其表示符号应与综自后台监控单元显示符号保持一致。钥匙管理单元主要工作原理为值班人员按操作卡片的操作顺序在微机或逻辑控制单元上操作正确后，逻辑处理单元将自动记录当次操作票所列设备操作顺序，并将设备操作顺序进行存储，通过有线/无线通信设备将逻辑控制器记录的操作顺序传给钥匙管理单元，钥匙管理单元收到相关操作记录后，将顺序转化为附有语音提示功能的开锁顺序，当值班人员要操作现场开锁进行倒闸操作时，钥匙管理单元将会发出提示音，值班操作人员按提示音进行相应间隔的开锁工作。开锁前值班人员利用钥匙管理单元与现场锁具进行无线通信核对，当提示音提示核对正确时，表示值班操作人员开锁间隔正确，否则将视为值班操作人员误入间隔。

3.2可视化隔离开关及接地操作一体化系统基本工作原理

可视化隔离开关及接地操作一体化系统主要设备构架包括：快速接地开关，高清摄像头，带电显示装置，闭锁装置，现场安全环境显示等功能。铁路电力机车通过接触网供电，供电方式有直供+回流供电方式，也有AT供电方式，目前国内高铁由于电力机车功率大，普遍采用AT供电方式，普速铁路采用直供+回流供电方式。接触网与电源进线之间通过隔离开关实现通断操作和电气隔离。当接触网及其周边电气设备停电检修时，为保证检修作业人员的人身安全，执行接地操作，即采用接地线或接地开关将接触网与地或回流轨短接，消除接触网残压并防止突然来电。

结语

本文对牵引供电系统的原理及特点进行了深入的分析，并根据其设备结构对牵引供电系统的构架进行了有效研究，其中还对牵引变电所的分层处理方式进行了详细的分析，以及其他有关牵引供电系统原理都进行了相应的分析。并根据基础分析提出了现代牵引供电设备运行过程中存在的检修风险，然后根据风险进行具体分析，提出了相应的解决方式，期望能够不断提升牵引供电设备的工作效率和质量，推动牵引供电设备的持续发展，为我国铁路交通贡献力量。

参考文献

[1]吴志辉,夏守谦,王海庆.铁路牵引供电设备检修运行研究[J].现代工业经济和信息化,2015,5(03):42-44.

[2]姜筱靥.智能化变电所技术在牵引供电系统中的应用[J].电气化铁道，2014（1）：10-12.