地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)存在問題及解決對策

王 誼

（北京地鐵運營有限公司供電分公司，北京 100082）

地鐵作為主要交通工具類型，時效與速度是最為顯著的2大特點，這也是地鐵的2大優(yōu)勢。地鐵之所以能夠保持如此快的速度與時效，其不僅和實際應用設備有著緊密關聯(lián)性，與電力監(jiān)控系統(tǒng)的有效保障也密不可分。目前來看，地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)應用效果相對比較理想，但是其中也不免存在各種問題，還未能得到有效解決和妥善處理。這也是當前地鐵電力監(jiān)控領域工作的重中之重，即切實有效解決好電力監(jiān)控系統(tǒng)運行中暴露出的各種問題，并提前制定出有效的預防和保護策略。

1 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)簡要介紹

1.1 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)定義

地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)，從理論層面來定義，指的是對地鐵全線的變電所和接觸網(wǎng)設備運行情況施行全程實時監(jiān)控與測量工作。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的價值在于其可以在第一時間發(fā)現(xiàn)各個子系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題，并給予有效應對和處理。在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中，實時數(shù)據(jù)庫占據(jù)著核心位置，整個地鐵系統(tǒng)功能基本上都是以實時數(shù)據(jù)庫作為入口的，也都會緊密圍繞實時數(shù)據(jù)庫來逐一實現(xiàn)和達成各個系統(tǒng)的功能。

1.2 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)組成

根據(jù)安全位置及功能要求的不同，地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)可分為現(xiàn)場間隔層、網(wǎng)絡層及監(jiān)控管理層3個部分，如圖1所示。

圖1 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)組成

1.2.1 現(xiàn)場間隔層

地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中的間隔層主要指的是應用在現(xiàn)場的各種供電設備，具體包括供電設備里面的信息采集模塊、危微測控模塊、直流電源監(jiān)控模塊及保護模塊等。

1.2.2 網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層中的設備有通信管理機、交換機、光電交換機和光電轉(zhuǎn)換器等。除此之外，供電現(xiàn)場的以太網(wǎng)等通信設備也歸屬于網(wǎng)絡層。

1.2.3 監(jiān)控管理層

在監(jiān)控管理層當中，其主要包括綜合監(jiān)控服務器及交換機等設備，監(jiān)控管理層也被稱作中央管理層，屬于地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的中心。

1.3 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的特點

1.3.1 目的性

在地鐵系統(tǒng)當中，電力監(jiān)控系統(tǒng)的根本目的是為地鐵的安全運行提供基礎保障，這同時也是電力監(jiān)控系統(tǒng)的價值所在。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的“四遙”功能充分體現(xiàn)出了它的目的性，地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中的“四遙”指的是遙測、遙信、遙控及遙調(diào)。電力監(jiān)控系統(tǒng)多是通過這些途徑和方式來實現(xiàn)其功能，進而為地鐵的正常運行提供保障。

1.3.2 整體性

當前地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)多是按照兩級管理+三級控制的方式來使用和管理，管理和控制，二者保持相互聯(lián)系且又獨立的關系。地鐵系統(tǒng)中控制中心級、車站級和現(xiàn)場級電力監(jiān)控系統(tǒng)功能不盡相同，但三者缺一不可，其是構(gòu)成電力監(jiān)控系統(tǒng)的重中之重。

1.3.3 動態(tài)性

在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)當中，系統(tǒng)的動態(tài)性特征主要體現(xiàn)在通道切換功能上面。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實時監(jiān)控通道運行情況，隨時根據(jù)通道的真實運行情況去對主通道和備通道進行自動切換。當然調(diào)度人員也可以選擇手動切換。

1.3.4 適應性

地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)擁有反饋系統(tǒng)及自適應和自學習系統(tǒng)。適應性在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中體現(xiàn)得非常顯著。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的適應性具體體現(xiàn)在以下幾個方面：其一，電力監(jiān)控系統(tǒng)容錯能力、自診斷及自恢復能力都很高；其二，電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件具有在線編輯和改進功能；其三，電力監(jiān)控系統(tǒng)正在向通信接口標準化、設備間的互操作性增強化方向順利發(fā)展。

1.3.5 復雜性

當前地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)均采用的是分層分布的結(jié)構(gòu)體系，其系統(tǒng)自身便極具復雜性。其具體體現(xiàn)在：其一，地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)各站信息量非常大，而且多呈分散分布的狀態(tài)，變電所中所。其二，現(xiàn)在的地鐵呈現(xiàn)出網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢，運行線路之間的交叉現(xiàn)象越發(fā)顯著，2條或者多條線路共用同一個變電站的情況也越來越普遍，也就是說，在現(xiàn)階段的地鐵運行系統(tǒng)當中，同一個變電站很可能會關乎多條線路的運行穩(wěn)定性與安全性，鑒于此，地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)復雜程度自然會越來越高。

2 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)故障類型及處理流程概述

目前，根據(jù)地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中所出現(xiàn)過的設備故障，其可以劃分為2大類型，一種是軟件故障，另一種則是硬件故障。其中，造成軟件發(fā)生故障的原因主要在于系統(tǒng)配置出現(xiàn)錯誤、系統(tǒng)發(fā)生崩潰等，而造成硬件故障的原因多是外界因素的影響，諸如自然災害、人為原因等。具體故障問題主要包括以下幾種類型：第一，因為斷電、輸電中斷之后，電力調(diào)度無法借助電力監(jiān)控系統(tǒng)順利控制地鐵供電設備；第二，地鐵運行過程中，電力調(diào)度通過電力監(jiān)控系統(tǒng)不能實時監(jiān)視供電現(xiàn)場設備，出現(xiàn)通信中斷的情況；第三，供電設備異常，電力調(diào)度供電設備的操作決策被影響，進而影響到行車及其他專業(yè)設備的供電情況；第四，地鐵運行當中，供電現(xiàn)場運營主開關出現(xiàn)跳閘情況，電力調(diào)度借助電力監(jiān)控系統(tǒng)沒有辦法恢復操作。

對于地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的故障處理流程，大致可以分為故障接報、故障響應及故障處理3大方面的內(nèi)容。在故障接報環(huán)節(jié)，相關的工作人員需要在接收到故障信息之后對其基本情況進行記錄，并判斷其屬于應急故障還是一般故障，如果是應急故障，應及時將信息上報工班長，并及時組織相關人員到現(xiàn)場進行維修，如果是一般故障，則可以通知附近的值班和巡檢人員到現(xiàn)場進行處理。在故障響應環(huán)節(jié)，工班長在接收到應急故障的信息后，應及時組織專業(yè)人員到現(xiàn)場進行維修，在到達設備房后，需要先以電話的形式回復維修調(diào)度，之后再進行設備故障的查看和確認。在故障處理環(huán)節(jié)，如果是通信控制器發(fā)生故障，則應對各個模塊進行檢查，根據(jù)模塊指示燈來對故障進行判斷。如果各個模塊的指示燈并沒有異常顯示，則應對底層系統(tǒng)進行檢查，如果底層系統(tǒng)不能正常啟動說明是由文件配置錯誤導致的，對文件配置進行重新安裝之后再重啟底層系統(tǒng)即可。如果在故障處理環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)交換機存在故障，也應先觀察設備的指示燈，根據(jù)指示燈的提示進行操作。

3 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)在實際應用中暴露出的問題

3.1 人機界面整合存在困難

就目前地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)實際應用情況而言，其監(jiān)控的范圍是非常廣的，這就對完全實現(xiàn)人機界面整合造成了非常大的困擾。雖然伴隨著各種集成軟件的應用，集成系統(tǒng)的性能得到了很大提升，但是開發(fā)集成軟件是需要大量資金及人力物力資源支持的，尤其是在一些特殊集成軟件或者特殊開發(fā)階段，其還可能會對數(shù)據(jù)庫提出特殊要求，由此一來，人機界面的整合難度自然會變得越來越大。

3.2 數(shù)據(jù)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換難度比較大

地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)當中，綜合性監(jiān)控系統(tǒng)占據(jù)著重要位置，綜合性監(jiān)控系統(tǒng)可以將全部系統(tǒng)數(shù)據(jù)都收集到一起。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)當中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)和與之相關的系統(tǒng)接口之間一般都會涉及到數(shù)據(jù)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)化，在此過程當中很容易出現(xiàn)各種各樣的問題，而且受前端處理器的影響，通信效率也會因此受到感染，進而導致結(jié)算欠缺準確性。

還有，前端處理器的職能還包括把不同格式的監(jiān)控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為電力監(jiān)控系統(tǒng)當中統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)提交到系統(tǒng)車輛段、車站級及中央實時服務器當中。如此一來，前端處理器對通信效率的影響會變得越來越大。除此之外，在電力監(jiān)控系統(tǒng)不斷擴張的過程中，前端處理器的處理能力就會呈現(xiàn)出越來越受限的情況，信息傳輸?shù)膶崟r性也會因此受到影響，這也會直接影響到地鐵運行的順暢性。

3.3 系統(tǒng)時鐘同步延遲

地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)需要及時和其他系統(tǒng)發(fā)布時鐘信息，但因為系統(tǒng)時鐘會同步存在延遲的情況，所以電力監(jiān)控系統(tǒng)信息的實時性很容易受到影響。地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控范圍非常廣，規(guī)模也很大，這就在一定程度上增強了傳輸時鐘延遲的情況，對電力監(jiān)控系統(tǒng)實效性影響也會更強。如果情況比較嚴重，還會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等問題，那么監(jiān)控系統(tǒng)判斷有失準確性，整個電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全性便會受到威脅。

4 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題后的有效應對策略

4.1 進一步明確故障接報流程

第一步，地鐵值班人員在接到維修調(diào)度故障指令之后，需要在第一時間記錄清楚故障發(fā)生的時間、具體站點、故障現(xiàn)象及影響范圍等內(nèi)容。

第二步，接報人員結(jié)合故障情況，對故障類型進行初步判斷，將故障類型歸入一般故障和應急故障任一類型當中。

第三步，針對一般故障，由值班人員負責聯(lián)系就近檢修人員，檢修人員按照故障描述來診斷故障，并攜帶工具及時前往故障地點去進行處理，到現(xiàn)場之后要將故障的情況報告給值班調(diào)度。針對應急故障，要及時將故障情況上報給檢修班長，由檢修班長決定是否有必要啟動應急預案，如有必要則按照應急預案處理，安排人員到故障地點進行處理。

第四步，如果故障涉及范圍廣，涉及到了多個專業(yè)，那么就需要及時與相關專業(yè)人員聯(lián)系，與此同時，也可借助中央監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)對其故障所影響的范圍和區(qū)域進行再次精準確認，保證故障問題區(qū)域的精準度。

4.2 故障響應的情景分析

情景分析是依據(jù)現(xiàn)有的事實對將來的事態(tài)發(fā)展做出分析判斷，并做出合理假設，情景分析基于事件發(fā)生前后，依據(jù)相關的情形進行合理假設。情景分析如果是非常規(guī)性突發(fā)事件，分析發(fā)生在應急事件之后，決策要面對的事態(tài)是依據(jù)事件的演變時間順序，因此需要面對復雜的信息處理，還有時間產(chǎn)生的壓力，所以應急主體要迅速準確地判斷當前情景，并且要對未來一段時間內(nèi)的演變趨勢進行預判，從而迅速形成非程序式?jīng)Q策。

4.3 故障處理的組織

在整個地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)當中，突發(fā)事件發(fā)生概率是很低的，而且大多數(shù)突發(fā)事件都會受到局部因素或者外界因素的影響和干擾。通常情況下，外部因素會在一定程度上破壞電網(wǎng)系統(tǒng)，造成電網(wǎng)系統(tǒng)的局部破壞，由此電力技術系統(tǒng)中存在的一些內(nèi)在隱患也很容易隨之顯現(xiàn)出來，諸如電力設備、監(jiān)控設備都可能因此暴露出各種隱患。

針對地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中的突發(fā)事件，相關人員的響應及所采取的措施尤為重要，如果相關人員能夠在第一時間做出正確有效地處理，那么這些突發(fā)事件的影響范圍就會得到很大程度地縮減，故障事件本身也可以得到有效控制。所以，相關單位必須要高度重視對突發(fā)事件的應急培訓工作，不斷訓練和提升人員應對突發(fā)事件的反應能力與解決能力，以保證人員在面對一些突發(fā)故障時可以對事態(tài)發(fā)展做出精準分析，并做出有效應對。

在影響地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)故障解決效率的諸多因素當中，保持足夠順暢的通信是實現(xiàn)協(xié)調(diào)溝通的重要基礎，而且其在應急管理當中，通信的順暢性與及時性發(fā)揮著至關重要的作用。

4.4 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)故障處理中需要注意的問題

4.4.1 對故障判斷定性之前要充分考慮多重因素

一旦地鐵電力控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，并且有警報信息發(fā)生之后，相關人員在對故障問題進行判斷和定性之前需要充分考慮多重因素：首先，要根據(jù)中央控制室的信息，充分結(jié)合線路繼電保護裝置實際情況，并在清楚錄波器診斷等設備所顯示出的距離及保護測距結(jié)果之后，進行初步分析和判斷，要進一步明確故障準確地點及可能影響到的范圍。其次，在分析故障原因時還需要充分考慮到外界條件，比如電力監(jiān)控系統(tǒng)所在地區(qū)的氣候特點及實際線路環(huán)境等，再對故障線路進行判斷和處理。

4.4.2 結(jié)合故障情況來確定處理方式

在電力控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障和問題之后，檢修人員要結(jié)合故障實際情況來確定處理方式，一般情況下會采用信息化方式，針對故障數(shù)據(jù)，可以建立分享模式，以此來對檢測結(jié)果的準確性提供保障。

4.4.3 保證檢測的完整性

在檢測過程中，如果不能完全確認可以排除掉的故障，那么檢修人員要盡可能在允許范圍內(nèi)擴大檢測的范圍，檢測內(nèi)容也可適當拓展，要對線路故障數(shù)據(jù)進行全面分析和探究，需要結(jié)合故障的發(fā)生特點與規(guī)律，如果現(xiàn)實條件允許，可采取現(xiàn)場試驗的方式，以此來進一步提高故障檢測的精準度和檢修的實效性。

5 結(jié)束語

綜上所述，在地鐵運行過程中，電力監(jiān)控系統(tǒng)所發(fā)揮的價值和作用不容小覷。電力監(jiān)控系統(tǒng)是保障地鐵安全運行的關鍵因素，如果電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者發(fā)生問題，那么其對整個地鐵正常運行都會產(chǎn)生直接影響，而且影響不容小覷。因此，在實際電力監(jiān)控系統(tǒng)管理與維護工作當中，一定要正視其中存在及可能存在的問題和危險因素，及時尋找到切實可行的解決對策，全力縮短解決問題的時間，同時提高電力監(jiān)控系統(tǒng)的實用效果，進而保證地鐵運行的安全性與可靠性。