興泉鐵路牽引變電所無人值班值守方案研究

邱俊清

摘? ? 要：隨著鐵總工電部發(fā)布牽引變電所無人值班指導意見，除高速鐵路外，普速鐵路的牽引所也加入無人化浪潮。本文從興泉鐵路無人化設計思路，設計特點，以及功能組成，巡檢方案比選等方面進行介紹了，希望給以后的普速鐵路變電所無人化設計提供一點指導意見。

關鍵詞：無人值守值班;輔助監(jiān)控;巡檢

一、引言

2018年中國鐵路總公司工電部發(fā)布《牽引供變電所實施無人值班值守工作的指導意見》通知（工電函〔2018〕101號）。文中明確提出了鐵路牽引變電所無人化發(fā)展目標與標準，為今后的設計指明了方向。現(xiàn)階變電所無人值班值守技術已成功運用于京沈與智能京張等高等級鐵路，但類似于興泉鐵路這樣的單線普速鐵路還缺少無人化設計經(jīng)驗，筆者有幸參與了興泉鐵路無人化變電所的設計，本文將對設計進行介紹，以期為將來的設計者在普速鐵路的無人化變電所設計提供一定的借鑒。

二、興泉鐵路簡介

興泉鐵路西起江西省興國縣，東至泉州地區(qū)福廈鐵路泉州站，新建正線建筑長度459.34km。主要技術標準為國鐵I級單線，設計行車速度為160km/h，全線共設牽引變電所13座。

三、設計思路

基于興泉鐵路技術標準與鐵總101號文件精神，以技術過硬、經(jīng)濟適用為原則，我們?yōu)榕d泉鐵路量身打造了一套變電所智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)以鐵總相關技術文件為依據(jù)，參照國家電網(wǎng)智能所有關技術規(guī)范及管理模式進行優(yōu)化升級，結合鐵路供電系統(tǒng)特點及興泉鐵路的實際情況進行深度融合，實現(xiàn)興泉鐵路變電所無人化、智能化的目標。

四、 設計特點

方案按照局級、段級、所亭三級管理架構，實現(xiàn)對牽引變電所亭的分層管理，明晰權責。采用間隔層、站控層、決策層三層結構搭建，通過視頻監(jiān)控、環(huán)境、安全、火災報警等子系統(tǒng)對設備和環(huán)境信息進行采集存儲和分析，及時預警，輔助進行非正常處置，確保設備運行安全;通過作業(yè)卡控系統(tǒng)建設，確保巡視和維修期間的人員安全;通過在每一層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡端口加入網(wǎng)絡安全專用模塊，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的信息、網(wǎng)絡安全。從而實現(xiàn)對變電所設備安全、人員安全、網(wǎng)絡安全三大要素進行全方位布控，確保變電所的有效管理和安全運行。

四、系統(tǒng)組成

（1）視頻監(jiān)控及巡檢子系統(tǒng)

輔助監(jiān)控系統(tǒng)具有視頻顯示、圖像存儲與回放、視頻控制、視頻巡檢、圖像識別、紅外熱成像監(jiān)測等功能。實現(xiàn)對控制室各盤面、高壓室設備、室外高壓設備、牽引變電所運行環(huán)境的全面監(jiān)視。調(diào)度所、供電段調(diào)度值班人員能通過視頻終端監(jiān)視、觀察牽引變電所設備運行狀態(tài)及環(huán)境狀態(tài)。

在每座牽引變電所室內(nèi)外布置17臺高清球形攝像機（室外11臺，室內(nèi)6臺）和1臺全景像攝像機，用于觀察變電所設備運行狀態(tài)。利用布置的固定攝像機實現(xiàn)視頻巡檢功能，可以模擬和基本替代人工巡視，具備巡檢記錄功能，巡檢結束自動生成巡檢記錄表，并能按照巡檢時期、巡檢制度等條件進行歷史記錄查詢。利用智能圖像識別技術，在自動巡視時判斷設備運行是否正常，如果出現(xiàn)異常自動進行報警。

采用紅外成像測溫技術對一次系統(tǒng)主導流設施進行紅外溫度監(jiān)視。在每座變電所設置5臺雙光譜熱成像球機（室外3臺，室內(nèi)2臺），用于監(jiān)測變壓器、互感器、隔離開關、導線、線夾等設備及室內(nèi)硬母線，并對溫度異常觸發(fā)告警。

（2）環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)

在牽引變電所安裝雨量、雪量、風速、水浸傳感器等。

（3）動力照明控制子系統(tǒng)

在牽引變電所設動力照明控制子系統(tǒng)，對所內(nèi)燈光、空調(diào)、風機實現(xiàn)遠程控制功能。

（4）在線監(jiān)測子系統(tǒng)

在牽引變電所增加接地及回流狀態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測變電所內(nèi)設備接地引下線電氣完整性、接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)、土壤腐蝕特性、接地回流的波形及分配比例，實現(xiàn)對牽引變電所接地及回流系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)測。

（5）輔助監(jiān)控系統(tǒng)站控層設備

根據(jù)《TJ/GD025-2018 牽引變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術條件》（鐵總科技[2018]144號），牽引變電所設站控層設備，含綜合應用服務器、值班員終端、交換機、遠動通信單元、網(wǎng)絡安全設備。

（6）間隔層設備

在牽引變電所間隔層增加視頻服務器、動力環(huán)境測控裝置，將安全監(jiān)控裝置納入輔助監(jiān)控系統(tǒng)并進行補強，由輔助監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一實現(xiàn)相關視頻巡檢、智能圖像識別、紅外熱成像、門禁、監(jiān)測與聯(lián)動控制、數(shù)據(jù)存儲與上傳、平臺展示和報表等功能。

（7）與既有安全監(jiān)控系統(tǒng)的接口功能

既有綜合自動化系統(tǒng)配備安全監(jiān)控系統(tǒng)，并預留輔助監(jiān)控系統(tǒng)接入條件。充分利用既有安全監(jiān)控系統(tǒng)前端設備，在輔助監(jiān)控系統(tǒng)開放通信協(xié)議的基礎上，由輔助監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)空調(diào)風機遠程控制、照明遠程控制、環(huán)境溫度及雨量監(jiān)測、入侵報警、門禁管理、熱紅外測溫、火災報警以及視頻與安防、門禁、環(huán)境、火災報警等聯(lián)動控制功能。

五、 巡檢方案對比

巡檢作為變電所實現(xiàn)無人化的必備條件，同時也是對整個項目投資影響最大的關鍵一環(huán)，具有無可比擬的重要地位?，F(xiàn)在主流巡檢大體分為移動巡檢和固定巡檢。故名思意，移動巡檢通過巡檢機器人搭載視頻設備和傳感器，沿著預先繪制的所站三維地圖，按照設置的巡檢路徑對電力設備進行巡檢，能夠?qū)崿F(xiàn)變電所設備全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控。而固定巡檢如前文所述，通過在變電所固定設置的各種設想探頭，利用智能圖像識別技術，對牽引變壓器油位刻度、氣壓表等各類儀表、戶內(nèi)高壓開關柜的分/合指示燈牌等關鍵性區(qū)域進行智能圖像識別和狀態(tài)判斷，識別出異常自動進行報警。毋庸置疑，移動巡檢因其靈活特點以及搭配機器人操作臂等擁有更好的操作性，與事故處置能力從而擁有更好的適應性，但是根據(jù)興泉鐵路特點，與高鐵相比，變電所主接線簡單，各類變配電設備數(shù)量少，饋線數(shù)量少，可監(jiān)測設備單一，固定巡檢以能滿足變電所日常無人值守要求。

六、 結語

因之前的變電所無人化設計多是用于高速鐵路，而低等級普速鐵路未有相關研究，本文分析總結了興泉鐵路牽引變電所無人化設計思路，總結的方法可以作為其低等級鐵路無人化設計的一點借鑒。

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