城市轨道交通供电智能运维系统研究

城市轨道交通供电智能运维系统研究

王奋岐崔龙

呼和浩特市地铁运营有限公司 内蒙古 呼和浩特市010000

摘要：智能运维技术在轨道交通领域具有广阔的市场发展前景，相关制造行业逐渐形成了市场和服务价值高于制造的理念，随着智能传感器、大数据和人工智能等技术的发展，城市轨道交通供电系统智能运维系统应用范围将不断扩大。

关键词：城市轨道交通；供电；智能运维

1供电运维现状分析

目前国内城市轨道交通的运维模式以计划修、故障修为主，供电系统运维目前处于传统运维向智能化运维转变的过渡阶段。北京、上海、深圳、南京等地的多家地铁运营公司，近年来在通信、供电、机电等领域的自主维修、委外维修模式已经趋于成熟，现正在大力推进智能化、信息化管理建设，逐步向智能运维方向发展。

1.1传统供电运维技术

城市轨道交通供电系统由牵引/混合变电所、接触网/轨、电力电缆以及电力监控系统等内容组成，为轨道交通其他系统安全运行提供了保障。传统的维保模式以人工巡视、按计划检修、故障应急处理为主，供电系统的日常维护因设备分布散、设备数量多、设备操作频次高等因素的影响，传统运维模式的成本日益上升，已经难以满足现在市场的发展需求。以接触网检修为例(见图1),接触网大修改造一般在列车停运后4h内，需要100人以5～6人为一组进行全线范围检修，检修时间紧、安全风险高、管理压力大。

1.2现有智能运维技术

近年来，北京、上海、南京、长沙等城市轨道交通大力发展智能运维模式，在系统平台方面，大部分城市轨道交通系统专业已实现了自动化，信息化的覆盖率甚至超过了80%。但现有的智能运维子系统均按专业类别分别建设和开发，如：上海地铁维护保障公司通号分公司针对通信、信号专业积极探索数字化转型过程中的智能运维模式[7],供电分公司已相继在上海地铁17号线、5号线、8号线及18号线实践供电系统智能运维管理平台；长沙地铁集团在6号线增设一套自动扶梯智能运维系统，均是以专业管理为需求，分别开展智能运维系统的研究，暂无统一管理平台。管理者目前考虑较多的是各子系统内部的技术问题，对各系统间数据交换、数据共享、资源调配等外部关系缺乏统一的标准。在智能运维设备方面，智能装备厂商已研发出较为成熟的产品，比如接触网几何参数智能监测装置、变电站智能巡检机器人等，可以配合智能运维平台进行智能化管理，从而减少巡检人员，提升管理效率。

1.3传统供电运维模式和智能运维技术对比分析

城市轨道交通运营线路由于数量多、运量大、设备使用环境复杂、网络化程度高等综合特征，从安全、效益、效率等方面给运营带来了严峻的挑战。其中，城市轨道供电系统因设备种类多、分布范围广、检修频次高、检修安全风险高等特点，受到运维单位的广泛关注。对比传统运维技术与智能运维技术在人员、设备、数据、效益方面的区别,供电智能运维成为运维管理的发展方向。

2供电智能运维系统方案

2.1智能巡视

(1）设备状态监视。设备状态感知利用对终端上传的海量实时数据进行边缘计算，以动态数据、告警信息、趋势曲线等形式在组态画面上显示，监视供电设备运行工况，实现设备状态感知和异常告警，从而实现变电所供电设备的全面远程监视。

(2）设备视频巡检。日常巡视是运维人员每天必须执行的重要工作，目的是检查供电设备的运行状况及外部环境，掌握供电设备运行规律。通过巡视，维修人员能及时掌握设备运行状况，发现设备异常情况、变化情况，从而确保设备连续安全运行。设备视频巡检通过视频巡视子系统，统一管理各变电所的高清网络摄像头，实现变电所内供电设备的自动巡视；同时，视频巡视子系统支持与供电智能运维系统交互，接收供电智能运维系统控制指令，实现远程单点巡视、批量巡视、自动巡视、视频联动等功能。部分巡视内容通过视频巡视子系统对摄像头采集的可见图像进行分析，实现开关刀闸位置、指针类仪表、数字类仪表、指示灯、把手、压板等多种设备状态识别。

(3）设备联合巡视。供电设备日常巡视主要包含设备外观检查、环境检查、运行方式检查、设备运行参数检查等项目。设备联合巡视应融合设备状态感知信息、环境信息以及视频巡检结果，进行综合分析，结合设备状态评估功能，综合评价设备当前状态，并以简报形式发布联合巡视报告。

(4）接触轨巡视。接触轨巡视支持将三轨检测装置、“小黄蜂”、激光检测装置的数据接入供电智能运维系统，并通过综合展示界面将三者的数据进行统一展示，支持数据导出、数据录入、综合展示等功能。

2.2智能管理

(1）运维管理。运维管理功能基于对实时信息的分析，结合运维工作规程和管理规范，通过设备管理、计划管理、工单管理、操作票管理、工作票管理、维修记录管理、委外管理和培训管理等功能，实现对日常运维管理工作的支撑，为运维人员、管理人员提供数字化、智能化的运维管理手段，实现运维管理流程规范、在线闭环。

(2）能源评价。构建智能绿色城轨能源综合应用体系，通过研究能耗-客流的耦合关系，建立能源系统动态模型，建立运营综合场景的能耗关联指标体系，实现城市轨道交通能耗体系与再生制动能量吸收装置系统的节能指标评估，最终实现城市轨道交通智能化能源管理。包括但不限于：

a.用电采集。采集用电回路的电压、电流、功率因数、频率、谐波等电力参数。

b.电能质量评估。通过用电采集、电量统计、电耗分析功能，实现用电信息的实时监视、统计和分析，并能记录、分析以及评估电能质量。

c.用电评价。通过人均能耗、单位面积用电量等指标，形成用电评价模型，并基于用电评价模型对线路总体用电量进行评价。

d.负荷预测。包括预测模型参数维护、建立能耗-客流实时耦合模型、输出预测结果、负荷能力评估等。

2.3智能诊断

智能诊断针对不同的电气设备特性，结合专家经验，提取设备健康相关的特征量，建立状态评估模型以及设备寿命预测模型，对设备健康状态进行有效评估和管理，对设备寿命进行准确预测，指导运维人员根据设备健康状态制定经济合理的运维检修计划，优化运行效率并避免计划外停机。主要功能包括：设备状态评估、设备故障预判、设备寿命预测。

2.4智能决策

(1）运行分析决策。通过数据多维分析和深度挖掘技术，将供电系统的数据和模型转换为多维数据分析模型，通过多维观察及数据钻取技术，以可视化的方式多视角、全方位地展示系统信息。在分析供电系统数据时，对于同样的现象，分别从多个角度分析研究，甚至从几个角度灵活组合，进行综合分析，从而发现数据的内在规律。在分析过程中，可以在现有数据基础上，对数据进行钻取，将数据进一步细化，以获得更为精确的信息。

(2）故障辅助决策。通过构建的运维专家知识图谱，将大量既有的故障案例以知识图谱的形式固化沉淀，将多年的运维经验数据化，利用自然语言处理等技术手段实现新故障案例的自学习，实现设备故障处理的辅助决策，提升故障处理效率。

3结语

轨道交通智慧运维建设正处于发展阶段，针对设备维保专业的运维系统开发需要，结合运维方需求开展定制化建设。随着管理手段的精细化及技术手段的更新，未来将实现更多专业化、智能化、智慧化的智慧运维平台功能，以科技创新驱动管理模式和生产模式创新，实现供电系统安全管控、服务保障、效率提升。

参考文献：

[1]孟新心.轨道交通供电系统智能运维平台研究与应用[J].电气化铁道,2020,31(S1):94-96.

[2]张发明,于小坤,宋超等.城市轨道交通供电系统智能运维的设计与实现[J].设备管理与维修,2019,(23):16-18.

[3]张发明,于小坤,宋超等.城市轨道交通供电系统智能运维方案研究[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2019,(10):35-36.