地铁供电框架泄漏保护探测技术

地铁供电框架泄漏保护探测技术

邢海岩 ,李强 ,侯翔 ,杨杰

济南轨道交通集团第一运营有限公司 山东省 济南市 250000

摘要：随着地铁线网的不断延伸，地铁运营技术管理水平要求越来越高，设备维护标准越来越细，使得运营维护成本居高不下。在保障地铁安全可靠运营的基础上，降低运营维护成本，提升设备智能化管理水平，已成为行业广泛关注和研究的热点。地铁综合监控系统（ISCS）虽提高了调度和监控系统的集成度和工作效率，但供电系统各子系统在智能运维方面的发展深度远远不够。随着网络化运营及早期运营线路的关键设备陆续进入中、大修阶段，急需构建基于设备状态监测、特征提取、状态评估、故障诊断、故障预测、维修模式优化和维修决策于一体的供电智能运维系统。本文对地铁供电框架泄漏保护探测技术进行分析，以供参考。

关键词：地铁供电；框架泄漏保护；探测技术

引言

地铁交通已经成为城市公共交通的重要组成部分，目前正处于地铁交通建设的高峰期。在这种时代背景下，提高地铁车辆自身的可靠性与安全性成为保障车辆安全运行的关键。国外学者针对感应电机的逆变器故障的研究比较深入，方法丰富，但是针对城轨列车辅助逆变器的研究还比较少。地铁供电系统故障诊断方法起步较晚，诊断技术水平参差不齐。例如提出了一种基于多源数据进行故障诊断的方法，以PSCAD和Matlab软件作为研究基础，提升故障诊断结果的可信度。提出了一种改进的粒子群(PSO)和遗传算法(GA)混合优化BP神经网络的故障诊断方法，将其应用到供电系统中，可得到比当前方法更加精准的诊断方法。

1工程概况

本装置主要在某轨道九号线直流牵引供电系统框架保护装置上改进。九号线全线采用35kV交流环网及1500V直流接触网供电。一期工程共设置28个变电所，其中包含19个包含直流系统的牵引所，该类型变电所主要包括40.5kV开关柜、1500V开关柜、整流变压器、整流器柜、钢轨电位限制装置、再生制动装置、隔离开关柜等设备。

2概述

由于运行环境等因素的影响，地铁供电接触网在应用期间，存在的不足之处也比较多：①对于露天架空接触网，如果遇到恶劣天气，弓网事故出现概率便会增大。②电客车运行弓网关系极易被多方面因素干扰，包括惯性、空气动力、受电弓抬升力等，最终出现弓网振动情况，严重干扰了接触网的正常工作，一旦情况严重，弓网事故便会随之而来。③接触网设备均没有备用，如果接触网出现问题，不得不中断车辆的运行，导致地铁运行受到影响。

3实践解析

3.1多维信息融合共享的技术平台

供电智能运维系统遵循协调互联、信息共享、补位提升等原则，通过维修中心的终端级供电智能运维设备与各运营系统互联，获取施工作业管理系统、电子工作票系统、企业资产管理（EAM）系统的相关业务数据，对中央级智能运维系统功能数据进行补位提升。供电系统数据在单个专业内各个功能板块实现信息共享和信息流动，实现各个模块的信息相互调用。智能运维中心系统将接触网、变电、轨道、桥隧、房建等专业设备、缺陷、检修、工单等数据有机融合，为管理者全面掌握运维中心各项工作开展情况提供数据平台。

3.2数字孪生的监控交互模式

数字孪生是利用物理模型、传感器更新、运行数据等集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相应的实体设备的全生命周期过程。通过建立变电所和接触网数字孪生模型，将在线监测系统数据依托设备模型进行三维可视化方式呈现，最大程度呈现现场设备真实工况，带给管理人员身临其境的全局视觉感受。除在线监测数据外，智能运维系统还通过线网的ROMA平台接口，获取相关线路应急人员、应急车辆等相关分布信息，方便运维调度人员进行应急处置的相关资源调配，为供电设备维修人员掌握变电所运行状态提供更加多元的信息。采用数字孪生模型对变电所真实场景进行实景重构，建立变电所三维实景模型，在三维模型上呈现摄像机的总体分布情况，方便供电设备维修人员快捷调取摄像机的实时视频。

4实验论证分析

4.1实验环境

本次研究针对当前地铁供电系统故障诊断方法的不足，设计了基于Bagging算法的地铁供电系统故障诊断方法，力求在当前方法的基础上获取到更高精度的故障诊断结果。将仿真软件以及数据导入上述平台中，将本文提出的Bagging诊断方法与的基于多源数据进行故障诊断的方法以及改进的粒子群(PSO)和遗传算法(GA)混合优化BP神经网络的故障诊断方法进行实验对比，以此完成对比过程。

4.2实验结果分析

通过实验结果可以看出，在Bagging诊断方法与使用过程中，均会出现故障诊断延时的问题，且在不同的故障下延时情况均有相对的差异。通过本次实验结果可知，Bagging诊断方法在不同的故障诊断过程中，诊断延时相对稳定，具有较好的可控性。因此，通过上述实验结果可知，Bagging诊断方法的使用效果较好。将本次实验过程中所得三组实验结果进行融合分析可知，Bagging诊断方法具有较高的应用性，可将其应用到实际的地铁供电系统故障诊断过程中。

5信号采集硬件

1号框架分流器串联1号接地母排，一路电流测量信号通过1号接地母排和1号框架分流器再经1号电流变送器采集至PLC控制器，2号框架分流器串联2号接地母排，另一路电流测量信号通过2号接地母排和2号框架分流器再经2号电流变送器采集至PLC控制器，电压测量信号通过1号接地母排和负极母排经电压变速器采集至PLC控制器，监视屏和指示灯设置于负极柜面板上。整流器柜体框架为两套，均与1号接地母排连接。

6框架保护装置的原理

6.1框架保护回路

（1）两套整流器柜体框架均通过电缆连接到1号接地母排，1号接地母排连接1号框架分流器后接地，1号框架分流器连接1号电流变送器，构成一路电流型框架保护；（2）上网隔离开关柜框架和直流开关柜框架均通过电缆连接到2号接地母排，2号接地母排连接2号框架分流器后接地，2号框架分流器连接2号电流变送器，构成另一路电流型框架保护；（3）电压变送器连接1号接地母排或2号接地母排，并连接负极母排，构成整体的框架电压保护。

6.2直流开关柜框架泄漏保护

直流开关柜框架发生框架泄漏故障，仍要联跳本所整流机组交流高压开关柜馈线断路器、直流进线断路器、直流馈线断路器，并闭锁合闸。本所开关跳闸后仍检测到有故障电流，经过延时判断联跳相邻所对应直流馈线断路器，造成故障所左右侧的两个区间停电，如果本所开关跳闸后故障切除，则不联跳相邻所开关，故障所左右侧的两个区间不停电。上述设置，可以有效地减少框架故障对地铁运营的影响，同时提高了运维的简便性和精确性。

结束语

综合而言，深入分析地铁供电接触网系统可靠性，能为系统检修方案的制定提供支持，也可以让故障处理更加有针对性。当前，地铁供电接触网系统在地铁运行中的作用非常重要，若想保证系统能稳定运行，需要针对现存故障，合理制定处理措施，并强化对相关技术的创新和优化，完善系统工作模式，确保可以为我国地铁行业的不断发展提供支持。

参考文献

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