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地铁接触网可视化验电系统设计方案

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摘要:基于传统接地模式下的地铁接触网检修存在低效率高危险性等问题,本文设计了一套接触网可视化验电接地系统,可通过主站远程操作,实现可靠的验电、挂拆地线操作,提高供电运行安全生产水平,提高工作效率、降低运行成本,实现安全、高效率、低成本的运营目标。

关键词:地铁;接触网;可视化接地

1概述

在检修地铁接触网过程中,在检修区段两侧需要架设接地线,以保证运营维护人员的人身安全。按照目前大多数地铁检修模式,运营维护人员在检修工作开始之前,需要将验电器和接地线人工运送到作业区域,先通过验电器验电,确认安全后再人工为接触网挂上地线,之后才能进行检修工作,待检修工作完成之后,再将接地线拆除,整个检修过程中验电接地工作将占用非常多的时间,压缩了有效的检修施工时长,并且还需要专门的人员进行挂接地线操作,整个接地过程无法监视,存在人为失误的风险。人工挂地线的弊端主要表现在以下几个方面:(1)人工操作存在漏掉验电步骤的可能,造成带电挂地线事故。(2)电调人员无法通过系统了解地线设置情况,造成带电送电事故。(3)人工挂、摘地线,耗时耗力,检修效率低下。针对人工挂地线的这些问题,接触网可视化验电接地系统可以实现自动挂、摘地线,并在挂地线前通过强制验电保证操作的安全,无需专门人员在每一处接地点操作,大大节省人力,提高检修效率。

2接触网可视化验电接地系统设计方案

地铁接触网可视化验电接地系统设置1套OCC中央监控主站,在牵引所车站车控室站级和接触网工区设置站级监控子站,接触网工区和维修调度设置复试终端。主要解决接触网作业过程中的安全问题和提高工作效率,实现全线接触网接地的远程遥控操作、强制验电和可视化,防止接地线漏挂、漏拆,提高检修天窗利用率。

2.1系统构成及配置

2.1.1系统构成系统应采用集中管理、分散布置的模式,分层、分布式系统结构。覆盖范围包含控制中心、牵引所车控室及变电所、接触网工区、维修调度等各个地点(图1)。

2.1.2中央监控主站在OCC控制中心配置1套中央监控主站,需具备全线数据处理和服务器功能,服务器应采用双机主备冗余设计原则,所有硬件设备该考虑地铁环境的特殊性,保证在地铁环境中安全、可靠地运行。

2.1.3站级监控子站牵引所车站控制室及变电所:在19个正线牵引站车控室各配置1套站级监控子站,各子站主要设备应包含但不限于以下设备:操作终端(含嵌入式主机、软件等)、通信柜(含通信管理机、交换机、网络视频服务器等,配置在变电所)、钥匙管理机等,用于本站级可视化直流验电接地装置的站级控制及监视。车辆段接触网工区:在车辆段接触网工区配置1套站级监控子站,子站主要设备应包含但不限于以下设备:工作站(含软件)、通信柜(含通信管理机、交换机、网络视频服务器等)、钥匙管理机等,同时配置1套复视终端,用于车辆段可视化直流验电接地装置的站级控制及全线监视。停车场接触网工区:在停车场接触网工区配置1套站级监控子站,子站主要设备应包含但不限于以下装备:工作站(含软件)、通信柜(含通信管理机、交换机、网络视频服务器等)、钥匙管理机等,用于停车场可视化直流验电接地装置的站级控制及监视。车辆段维修调度:在车辆段维修调度配置1套复视终端,用于全线接地柜接地状态、隔离开关分合状态监视。

2.2现场设备层

2.2.1正线接触网设备在正线每个牵混所上/下行接触网设备区每个上网点隔离开关各配置1台可视化直流验电接地装置,用于实现接触网的远方及就地验电接地功能。在正线接触网所有上网隔离开关刀闸附近设置网络高清摄像机,监视上网隔离开关刀闸分、合状态。

2.2.2车辆段/停车场接触网设备在车辆段/停车场接触网设备区每个上网点各设置1台可视化直流验电接地装置,场段越区分段绝缘器两侧各设置1台可视化直流验电接地装置,出入段线处的分段绝缘器两侧各设置1可视化直流验电接地装置,用于实现接触网的远方及就地验电接地功能。在车辆段/停车场接触网所有上网、越区隔离开关刀闸附近设置网络高清摄像机,监视上网、越区隔离开关刀闸分、合状态。

2.3网络通信层

网络通信层实现中央监控主站、站级监控子站与间隔设备层之间的通信,以及各层内部设备之间的通信。配置时需保证安全联锁数据和视频数据独立通信,系统的接口数量、标准及规约应能满足各层设备的接入要求,并应预留一定的接口扩展容量。

2.3.1远程通信网络远程通信网络指中央监控主站与站级监控子站、复试终端与站级监控子站以及监控子站与监控子站的通信网络。网络模式为光纤单环以太网,站级监控子站通信处理机通过以太网交换机配置光纤以太网远程通信口连接到相邻车站站级监控子站以太网交换机,站与站间通过光纤连接构成光纤主干网。OCC中央监控主站、复试终端通过以太网交换机配置光纤以太网远程通信口接入光纤主干网。光纤主干网络通道需敷设光纤。

2.3.2站内通信网络站级通信网络采用以太网(通信柜与可视化接地操作终端、可视化直流验电接地装置之间)方式,通过网络交换机或其它方式提供足够种类和数量的接口以满足现场设备接入的要求。

2.3.3站间通信网络系统支持站间网络通信,即在OCC控制中心设备出现故障时,相邻站间设备也可以进行数据、视频交互及通信,实现站间设备闭锁功能。同时,要求系统能够检测出通信网络中光缆断线等通信故障,以便及时处理。

3接触网可视化验电接地系统主要问题及应对措施

接触网可视化验电接地系统中,接触网通过接地装置与钢轨连接,如果在接触网带电状态下刀闸误动,或者送电时接地刀闸尚未分开,将造成检修事故。目前主要通过以下措施避免接地装置带电动作的问题:

3.1为可视化接地装置设置验电设备,并与接地刀闸闭锁,当接触网带电时,接地刀闸无法动作;并与上网开关进行闭锁,检测到上网开关处于闭合状态时,接地刀闸无法动作。只有在验电设备检测到接触网无电并且上网开关都处于打开状态这两个条件同时满足时,接地刀闸才能执行挂地线动作。

3.2可视化接地柜还将设置高清摄像头,对接地刀闸状态进行实时监视,操作人员在对接地系统进行操作时可以通过摄像头观察到接地刀闸所处状态。

3.3为了防止电调送电时接地装置处于接地状态,将设置接触网与钢轨间电阻测试装置,上网开关与该装置闭锁,检测接触网与钢轨电阻,接地刀闸闭合时电阻较小,上网开关无法闭合。

3.4接触网可视化验电接地系统,无需专门人员到现场操作,远程进行挂、拆地线工作,能有效提高检修效率。而且操作简单,供电车间的人员通过极短时间的培训就可以掌握操作方法。目前大多数地铁公司检修作业,所有专业与供电车间都是靠手签工作,工作效率很低,采用可视化接地系统之后,将大大简化工作流程,提高工作效率,而且基于全线的安全接地作业管理可与工作票、操作票等管理流程环节技术关联,大大提高接触网接地作业的安全性。目前接触网可视化接地系统还虽然可能会发生通信故障、操作系统卡滞、零部件故障等运行风险,单发生概率极低,即使发生类似故障,仍然可以采用人工挂地线方式进行检修作业。由于可视化接地装置现场运营运用尚比较少,还需要对闭锁保护,验电装置,以及和电力监控接口等当面进一步优化。

4结论

接触网可视化验电接地系统通过与验电装置及上网开关之间设置闭锁,可以保证接地装置挂、拆地线时的安全性,避免带电操作,有效保障检修人员的安全;通过接地柜中的高清摄像头对接地刀闸的监视,操作人员能及时了解接地装置的工作状态,及时发现接地故障;不需要专门的接地人员到每一处接地点去就地操作,能极大的节省人力成本,提高检修效率;可与现行的轨道交通规章制度相配套,建立一套程序化、网络化、可视化、标准化的供电可视化自动接地系统,保障供电检修安全,提高供电系统的可靠性,提高检修工作效率、降低检修运行成本,实现安全、高效率、低成本的运营目标。

参考文献

[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都:西南交通大学出版社,2003.

[4]刘向宇.DSP嵌入式常用模块与综合系统设计[M].北京:电子工业出版社,2009.

[5]马明建.数据采集与处理技术(第二版)[M].西安:西安交通大学出版社,2005.

作者:胡渊 单位:中铁第一勘察设计院集团有限公司

地铁接触网可视化验电系统设计方案责任编辑:张雨    阅读:人次
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