可视化自动接地装置在地铁供电系统中的应用分析

可视化自动接地装置在地铁供电系统中的应用分析

胡猛

深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518000

摘要:针对目前地铁接触网人工挂接地线存在的诸多问题，本文从功能、配置，安全、经济等多方面对可视化自动接地装置进行分析，评价其在地铁供电系统中的适用性，以尽可能优化工程设计，便于工程实施和后期运营维护。

关键词:地铁供电系统可视化自动接地装置应用

1引言

地铁接触网检修及轨行区作业时，须在接触网上挂接地线，人工挂接地线主要存在占用较多人力资源、工作量大、效率低等多方面的问题，在长大区间尤为突出。随着轨道交通行业的迅猛发展，采取一种高效的解决方案已经迫在眉睫。本文针对适合轨道交通行业的可视化自动接地装置展开分析，为后续地铁建设及既有线路改造提供参考。

2系统构成及配置方案

2.1组网方式

可视化自动接地装置采用分层、分布式系统结构（如图2.1所示）。系统由中心级管理、站级管理、设备层、网络通信等层级组成，分散布置、集中管理，可实现在不同层级分权限对全系统进行远程或就地控制。

图2.1接触网可视化自动接地装置系统结构图

（1）中央管理层

OCC电调中心设置一台一体化系统工作站，对全线接触网的接地操作进行监视、控制及管理工作。车辆段接触网检修工区设置系统工作站、系统服务器、视频服务器及通信管理机。系统服务器为整个系统提供数据存储和系统应用服务；工区系统工作站与OCC系统工作站互为备用；视频服务器为车辆段接触网咽喉区可视化接地提供视频监控服务；通信管理机实现系统网络通信功能。

（2）站级管理层

站级管理层包含操作设备和通信及管理设备，可根据地铁运营部门的管理职责划分设置在正线牵引降压混合变电所或者车站控制室内。

操作设备主要包括站级操作终端、钥匙管理机，站级操作终端可进行挂墙安装或组屏安装，作为可视化直流验电接地装置的操作后台；钥匙管理机可实现对紧急钥匙的权限管理。

通信及管理设备设置视频服务器与通信管理机，实现本站的视频管理功能与通信管理功能。

（3）设备间隔层

在轨行区接触网上网隔离开关附近设置可视化验电接地装置，主要功能是将验电、放电、接地操作融合在一起，完成轨道交通中接触网接地操作。

2.2配置方案

（1）组网方式选择

笔者对目前国内外多个采用可视化自动接地装置城市地铁线路进行调研，其中80%城市地铁采用中央级、站级、就地三级监控方式，其余部分城市采用站级、就地两级监控方式。两种配置方案对比分析如表2.2，各线可根据工程实际情况及运营组织架构选择合适的组网方式。

表2.2两种配置方案对比分析表

（2）安装方式

正线区段，在设置牵引变电所车站的每两个供电分区之间,安装4套自动接地装置及1套监控终端，分别对应上下行接触网的4条供电分区线路，自动接地装置与控制终端之间采用以太网光纤直连（如图2.2）。

图2.2正线区段可视化自动接地装置系统图

车辆段（场）内，每个直流供电分区分别安装1套自动接地装置，也可对应各股道安装1套自动接地装置，利用通讯网络实现装置的监控和操作数据记录（如图2.3）。各线应根据工程实际情况及检修模式等合理选择配置方案。

图2.3车辆段（场）可视化自动接地装置系统图

可视化接地装置的接地机构与监视装置应设置在上网隔离开关处，最大限度保证接触网的接地保护范围，同时也方便后期运营维护。二次控制电缆和光缆应采用绝缘穿管敷设，并采取必要的防电磁干扰和杂散电流腐蚀措施。

3风险分析及解决方案

可视化自动接地装置属于施工安全防护设备，且因其遥控、遥信的工作方式，最核心的考察要素在于其可靠性和稳定性。根据国内地铁线路实际应用情况分析，影响其可靠运行的方面主要为：

（1）装置误动作，如带电接地、带接地合闸；

（2）装置工作状态监控缺失，如通信故障、视频监控不全；

（3）装置工作状态不满足要求，如接地电阻过大。

针对上述三个风险源，可针对性地采取相应解决方案：

（1）完善五防闭锁功能，如建立防止带电合接地开关、防止合接地开关送电、防止误入带电间隔、防止手动和电动操作并行、防止锁定位置操作隔离开关、防止掉电后通电自动接地等闭锁条件。

建立与供电系统的逻辑闭锁有两种方案：1、通过硬接线将接地开关辅助触点和隔离开关辅助触点接入对方的合分闸控制回路。2、通过逻辑编程和数字传输闭锁合分闸信号发出。鉴于方案1有状态稳定，便于观察，出现故障易于查找修复的特点，推荐采用方案1。

（2）视频监视范围应尽可能覆盖接地回路中所有接口位置，目前市场主流产品视频监视范围仅覆盖接地开关触头位置，忽略了柜内连接电缆状态监视，这种情况下将很难发现由于两端连接电缆松脱或虚接造成接触网非可靠接地的故障。

光纤传输通道应采用冗余设计，主传输通道通信中断、阻塞情况，辅助通道应乐可投入，保证数据传输通畅。

（3）制定科学的设备巡视、检修制度，有针对性地制定设备的试验项目和周期，确保设备始终处于良好的工作状态。

4效益分析

（1）提高安全保障

人工接挂地线时，可能存在由于放电不彻底存在残压，或地线挂设过程中变电所误送电，导致操作人员触电的情况。通过可视化自动接地装置，操作人员可远程操作，远离危险源。

（2）提升工作效率

以一个区间为例，传统人工接挂地线方式需3360S，采用可视化自动接地所需时间为200S，可节约3160S。按一次作业时间4小时计，维修时间可由76.7%提高到98.6%，如图4.1。

图4.1两种接地方式作业时间和专业维修时间对比表

（3）降低工作强度

人工接挂地线所需携带工具多，重量大，区间挂设点距离远，维护配合人员劳动强度非常大。通过可视化自动接地装置，操作人员只需通过按钮控制装置自动接地，大大降低作业人员工作强度。

（4）节约人工成本

以深圳地铁2号线为例，分析采用可视化接地装置的效益，如表4.1。

表4.1经济效益对比分析表

通过对比分析得出：按20年计算，采用可视化自动接地装置，可节省703.72万，平均每年节省35.19万。

5结论

综上，通过分散布置、集中管理的理念，可视化自动接地装置实现了作业可视化、操作自动化、安全保障化。在后续地铁工程建设中，通过合理选择配置方案，可有效解决目前人工挂接地线过程中存在的诸多问题和安全隐患，有效提高工作效率，降低安全隐患，节约人工成本。

参考文献:

【1】张绍静接触网可视化接地系统在轨道交通中适用性探讨【J】.江西建材，2015（6）

【2】徐劲松张建昭等地铁接触网可视化验电接地操作管理系统研究【J】.高速铁路与轨道交通，2016（4）

【3】俞景涛田科等深圳地铁三号线可视化集控式挂拆地线系统【J】.城市轨道交通，2012（3）

【4】张建昭宁波地铁车辆段检修作业安全联锁管理系统【J】.城市地铁，2015