軌道交通變電站運維安全及設備維護

更新時間：2023-12-05

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

摘要：加強軌道交通變電運維安全，做好設備維護管理工作，則需要建立智能巡視平臺，完善變電網絡結構，不斷提高供電系統的安全質量，從而能確保變電設備的安全運行，同時也是保證列車安全、快速、有用運行和提升客運服務質量的關鍵系統。本文將簡單分析變電運維安全及設備維護方案，探討軌道交通變電所設備安全管理工作。

關鍵詞：軌道交通；變電運維安全；設備維護

0引言

由地鐵運營中，由設備因素引起的安全問題居首，地鐵運營安全，需從“人機環管"系統性進行安全設計。在智能化時代，軌道交通供電設備具有先進性、智能化、環保性、集成性、可控性、有用性和安全性等優勢，其組合元素是各種智能化設備，這些智能設備緊密組合,從而能夠輔助加強供電設備信息數字化管理和安全建設，構建本站網絡通信平臺，實現變電運維信息共享。簡而言之，加強變電運維安全管理，做好設備維護工作，首先要多面優化變電智能輔助控制系統功能，可以有用完成變網絡息自動化采集工作，準確測量重要參數，確保供電系統變電設備的安全運行。與此同時，要建立智能巡視平臺，做好各種設備保護工作和變電遠程監控工作，提升電網自動控制水平。

1優化變電智能輔助控制系統功能

從基本功能來看，供電相關內部變電輔助控制系統對監視與智能控制進行了統一，充分借助先進的技術對供電相關內部變電設備的運行實施有用管控。優化變電智能輔助控制系統功能，多面監控變壓器和一次設備的運行情況，收集和監測環境信息，加強安防控制，優化消防安全功能，通過SVG設備或者雙向變流器實現智能無功補償，對照明系統實施自動控制，做好采暖通風、音影頻與門禁系統的集中管控工作。在供電系統，變電所輔助監控方法通過服務器、客戶端以及終端智能輔助控制主機和各種傳感設備來實現。安置智能輔助控制系統實現了對變電所內的環境和設備運行狀況智能感知、智能分析、智能控制以及監控。

2健全供電公司變電設備維修管理機制

在供電公司設備運行過程中，應注意規范使用，避免違規操作造成設備損傷，著重健全設備維修管理機制，定期對設備進行檢修以便于及時發現問題、修理故障。在維護和保養設備的過程中，需要對電氣設備運行狀態進行科學劃分，結合不同運行狀態，采取相應的保養措施。

其次，如果設備在運行過程中發生了故障，就要立刻實施多面檢查，分析故障誘因，準確判斷設備故障的等級，然后，根據故障類型與誘因采取科學、有成效的維修措施，必要時刻，要對設備參數實施相應調整，在維修工作中，應注意確保設備零部件的精度，初步完成維修工作中，應通過試驗來檢查設備運行效率與性能是否正常。再次，應針對設備的維修管理工作，制定科學、合理、統一的標準，明確設備維修工作人員的職責，完善供電公司設備安全運行管理規章制度，細化制度條文，確保制度的可行性，例如制定一套具有實效性的設備檢查制度，對供電公司設備維修保養時間制度予以規范，以便于多面監督設備的制動運行狀態，及時防止故障與事故。

另外，在設備維護管理工作中，應更加注重時間和效率。當設備運行中出現異常信息時，監控值班人員在通知變電運維人員的同時通知運維檢修部負責人，由單點作業變成多點作業，而監控、調度就是這個點，將運維、檢修、保護有成效地結合起來，由他根據信息情況安排相關檢修、保護相關人員前往現場，與變電運維人員一起進行檢查、分析、判斷和處理，這樣做，不僅可以簡化工作流程，大大縮短了設備檢查、處理時間，提高了工作效率，進一步保證設備運行安全。

3打造設備運維班組

運維班組對供電公司設備運維質量和風力發電效益的影響至關重要，做好設備運行管理工作，需要發揮班組的作用。當設備未出現故障時，作為工作人員，要認真監測系統的狀態。當系統出現了問題，工作人員要在一時間制定科學的應急處理方案，及時排除風險。在當代供電公司內部，相關技術班組的重要地位是不可忽視的，因此為保證穩定供電，需要注重打造良好的運維班組，提高班組成員的整體素養，多面做好班組安全教育工作和職業技能培訓工作。

4搭建變電智能巡視平臺

從基本構架來看，變電智能巡視平臺主要分為主站平臺和站內信息整體化平臺。當前，各變電所在設置主站平臺和站內信息整體化平臺的同時還設置了視頻監控單元、智能巡視單元、影頻分析單元、環境監測單元、智能門禁單元、智能控制單元、門禁管理單元、安全警衛單元、紅外測溫單元、火災警示單元和SCADA單元。其中，影頻監控單元由影頻監控設備組成，能夠確保變電設備運維影頻監控效果。智能巡視單元構成了智能巡檢系統，為變電設備體系設置了完善的巡檢路線和科學的巡檢預案，能夠做好整個變電所各監控點(設備、場地、不同攝影機以及同一攝影機的不同位置)的自動巡檢工作，獲取準確的巡檢圖像。巡檢內容以變壓器、刀閘、開關、臨時接地設備儀表參數和外觀。影頻分析單元有助于實現全站影頻智能化，能做好變配電場所區域入侵偵測工作、越界偵測工作、停車偵測工作、物品存留偵測工作、徘徊偵測工作等。環境監測單元配置了各種傳感器，能夠對溫度、濕度、風速和水浸進行監測與處理。智能控制單元主要是運用遠程燈光的控制主機對變電所所內部燈光予以控制，在夜巡視工作中，會自動啟用遠程燈光控制系統，巡檢機器人進入某區域后，該區域的燈光會自動開啟。門禁管理系統兼具自動化識別功能與現代安全管理功能，設置了出入權限，同時與影頻監控系統相結合，具備實時監控能力，可以對數據進行存儲。安全警衛單元是由紅外對射、紅外雙鑒、電子圍欄、振動探測器共同組成的安全警衛系統，該系統和監控警示主機相連接，一旦發現異常就會自動警示，以免造成更大損失。紅外測溫單元是運用紅外熱像儀對變電設備的溫度予以測試，如果發現溫度異常，就會將預警值傳送給警示信號系統，然后，再上傳至后臺綜合監控系統，便于及時做好維護管理工作。火災警示單元主要用于監測火災，警示主機會將警示信息及時傳送給動環監控主機，然后發揮預制規則聯動功能，將警示信息傳送給安全管理機制，準確定位火災位置，多面了解火勢，及時做好消防安全滅火工作。同時，聯動電源控制開關，自動切斷變電設備電源。SCADA單元主要是對刀閘設備運行狀況展開智能圖像分析，如果發現刀閘存在異位現象，就會自動警示，聯動影頻監控系統進行錄像和抓拍，實現事前預警、事中監控與事后追蹤[2]。

5完善變電智能監控系統

完善供電系統變電智能監控系統，首先要根據變電所的具體情況做好監控點的分布工作。在整個輸變電網中，變電所處于樞紐地位，不僅要安裝大量的一次設備，而且要做好二次設備、通信設備、計算機設備的安裝工作，這些設備均影響著變電設備體系的運行安全，與此同時，所處環境對變電設備的影響也不容忽視。因而，在分布監控點的過程中，需要根據變電所的不同電壓等級，科學配置監控點，安置數量充足的攝影機。舉例而言，在某地110kV的主變電所中，設置了40個攝影機，監控點分別位于變電所大門、圍墻、全景、主變設備地、110kV場地、110kVGIS場地、35kV場地、高壓室、室內重要區域等地方。在變電所大門，監控設備主要是對進出變電站的車輛和人員進行監控，該區域的監控點和智能門禁相匹配，會進行持卡或者刷臉和ID驗證。在變電所的圍墻區域，監控設備主要用于監視變電所的周邊環境，防止入侵，監控設備通常與安防設備、警示系統緊密相連。在變電所全景區域，監控設備用于多面監控變電站現場狀況，包括變電所建筑物、進出車輛和人員、變電所內部設備運行狀況、環境狀況等。在變電所主變場地，監控設備主要用于監視變電站主變外觀、瓷瓶、套管、檔位、油位、風扇狀態和是否存在漏油問題。在110kV場地，監控設備主要用于監控該場地的隔離開關、斷路器、并聯電抗、分/合狀態、接地刀閘外觀狀態、PT、CT、瓷瓶外觀狀態和避雷器。在35kV場地，監控設備主要用于監控隔離開關、斷路器、并聯電抗、分/合狀態、接地刀閘外觀狀態、PT、CT、瓷瓶外觀狀態和避雷器。在高壓室，監控設備用于監控高壓室的環境狀況和設備運行狀況以及外觀狀況。在室內重要區域，監控設備會對主控室、通信室、主控樓繼保室、蓄電池室、就地繼保室等室內設備和進出人員實施監控。

其次，要科學選用攝影機的型號。在選型過程中，應根據變電站各監控分布點的范圍和實際工作需要，選用監控范圍相符、影頻采集質量清晰的攝影機。一般情況下，在變電站圍墻區域，需要選用變焦鏡頭為一體的攝影機，當越界警示聯動平臺有影頻彈出窗口后，變電站圍墻區域范圍廣，工作人員可以通過變焦操作查看清晰的監控影頻。在變電站大門外，通常會選用固定的紅外槍機，這樣能夠發揮夜視功能，實現全天24小時清晰監控。對于全景監控工作，需要在主控樓頂安裝高速球機，這樣能夠大范圍區域實施監控，通常，要選用高清球機和智能化移動球。在變電站場地和高壓室區域，需要安裝高速球機，不僅能夠監控大范圍區域，而且可以對油溫和油位實施監控。在蓄電池室和通信室，需要安裝固定槍機。在主控室和繼保室，需要安裝中速球機。一般來講，在選用模擬攝像機的過程中，需要確保其清晰度高達540線以上，網絡的標清像素需要符合752*582的標準，高清像素需要達到720p以上。從攝影機的型號來看，圍墻的攝像機型號為DS-2CZ282P；大門有兩種攝影機型號，分別是DS-2CC172P-IR1,DS-2CD892P-IR1；全景區域的監控攝影機包括網絡高速智能球(型號DS-2DF1-518)、網絡高清智能球(型號DS-2DF1-672)和網絡自動移動智能球(型號iDS-2DF1-515-B)；場地和高壓室監控攝像機包括網絡高速智能球(型號DS-2DF1-518)和網絡高清智能球(型號DS-2DF1-672)；在蓄電池室和通信室，網絡攝影機型號是DS-2CD892PF；在主控室和繼保室，網絡中速球機的型號DS-2DM1-516。

再次，應做好監控點的部署工作。在具體部署過程中，需要依次做好監控支架和補光燈的安裝工作。在安裝支架時，工作人員應堅持四項基本原則：一，在變電站內有大量的高壓電器，在安裝過程中，需要兼顧所有高壓設備之間的安全距離。二，在安裝攝像機支架的過程中，需要滿足荷重與防腐防銹的要求。第三，安裝需要牢固，不能傾斜。第四，對于部分特殊位置，做好攝影機安裝工作。在安裝補光燈的過程中，需要根據監控點的具體情況進行設置，如果光線暗或者夜晚照明度低，就可以自動啟用補光燈。

另外，應有成效分析智能影頻。做好智能影頻分析工作，需要結合智能影頻分析技術，即IVS技術，該技術會啟用檢測算法對影頻進行分析和檢測，及時發出預警。舉例而言，如果影頻監控發現變電站門外有非法停車或者可疑人員，智能影頻分析技術會立刻將影頻信息發送到iDS-6002HF(/B)，發出警示信號。

6加強變電設備安全系統建設

加強變電設備安全防范管理對于供電公司變電運維工作來講，加強變電設備安全防范管理，需要設計好以下三大系統：

一，設計安全防范子系統。在變電設備安全防范系統中，智能機器人屬于重要設備系統，該系統會采用遙控或者自動化方式來巡檢室外高壓設備，及時發現設備故障問題和磨損缺失，及時修理故障，控制存在安全隱患的設備，避免已有故障繼續擴大。在整個智能機器人巡檢系統配置中，智能機器人被安裝了高精度測試儀和各種先進的傳感器，啟用智能機器人巡檢系統，可以準確識別變電設備儀表參數，做好設備紅外測溫工作，及時將巡檢數據信息傳輸給后臺軟件，然后，系統軟件會多面分析所收到的數據，結合分析結果迅速判斷是否存在異常，并及時警示。其次，智能機器人巡檢系統自帶準確的導航定位系統，能夠對變配電場所內的路徑進行合理規劃，在巡視過程中收集準確的圖像和數據信息，并提交給后臺軟件，為運維管理人員提供準確的參考。再次，智能機器人巡檢系統的核心是機器人，其組合配置了集成了各種先進的傳感器(包括紅外線熱成像器、超聲傳感儀和定點可見光攝影儀)，同時，設置了定位系統、激光雷達設備、人工智能系統、雨刷和夜間照明設備，能夠適應各種天氣，實施準確定位，自主完成巡視作業，實現多方位巡檢。即使出現了導航失效問題，運維工作人員也可以采用遙控技術實施準確的操控。另外，安全防范子系統包括紅外對射、紅外雙鑒、電子圍欄與聲光提醒，能夠連接警示電纜和RPU，發出警示信號后，RPU可以及時收到警示信息，迅速啟動聯動設備，維護變電設備安全。

二，設計火災警示系統。在變電所內部，一旦發生火災，必然會造成巨大損失，很容易引起人員傷亡事故，因此，需要設計完善的火災警示系統，加強變電設備消防安全管理。目前，變電所內部的火災報警系統具有自主性，可以在每個防火區設置相應的火災探測器、滅火設備、煙霧監測器等，這樣可以及時發現火災風險，迅速進行滅火。在火災警示系統組合中能夠經過火災警示主機系統和開關量警示電纜做好通訊工作，對火災警示信息予以及時相應。

第三，智能門禁系統。供電企業變配電場所的智能門禁系統組合包括門禁操控器、門磁、電控鎖、讀卡器、電鎖電源，該系統通常安置在變配電場所出入口和各機房的通道口，這樣可以對進出變電所內部以及各機房進行控制。一般情況下，變電所各機房配置的門禁系統可以對人員進出進行自動化感應，進行啟動或停止操作。通常，只會在機房內部必要的工作的過程中打開或者關閉，不得隨意開關，同時，禁止非工作人員進入。門禁操控器是變電站智能門禁系統的核心，負責整個門禁系統的輸入與輸出信息存儲、整合與處理工作，經過RS-485接口和RPU綜合監控系統相連接。在變配電場所內部，門禁操控器需要使用能夠支持廣域網和局域網的門禁安保操控器，同時，要采取加密技術，這樣才能確保數據的安全性。

7、概述

7.1 AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境影頻場景等需求，實現數據一個機制，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警示，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作[5]。

7.2 應用場所

適用于網絡、金融、交通、能源、醫用衛生、文體、教育科研、農林水利、商業服務、公用事業等行業變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。

7.3系統結構