轨道交通电力监控系统设计与应用

地铁车站自动扶梯智能监控系统的设计及应用摘要：本文介绍了一种用于自动扶梯的智能监测系统，在底层，利用传感器收集自动扶梯的运行和维修数据，与此同时，还使用了一台智能摄像机来采集周围的地铁图像，在最上面一层，由 CPU将收集到的资料及图像经过处理后，呈现在地面上。

现场使用证明，该系统可以有效的减少轨道交通中的乘客受伤，减轻维修人员的工作负担。

关键词：地铁车站；自动扶梯；智能监控系统；设计；应用引言根据不完整的资料，目前我国城市轨道交通中，电梯乘客受伤的比例约为60%。

由于电梯的移动部分必然会与乘客直接接触，因此，电梯事故发生率是普通电梯的15倍。

由于电梯事故的发生，以及电梯设备的停机或故障，对旅客的出行及车站的经营都产生了较大的影响。

为了确保乘客在自动扶梯上具备一定的安全性，要在互联网技术的基础上，建立一种智能监测系统，而这些正是地铁车站自动扶梯智能运营维护的前提。

1自动扶梯智能监控系统的组成与功能自动扶梯是地铁站台上的重要交通方式，它的安全与舒适直接关系到列车的运行品质。

针对目前我国城市轨道交通中存在的问题，提出了一种针对城市轨道交通中自动扶梯的智能化监测系统。

本文主要介绍了自动扶梯的两个主要功能，即自动扶梯的在线监测和自动扶梯的视频分析。

自动扶梯在线监测功能，指的是利用增设的传感器，来采集自动扶梯主要电器部件及机械结构的运行状况，实施运行状况的实时监测；该功能在具体应用过程中能够有效的实现电气部件以及机械结构故障的分析，同时还能够进行相应的智能诊断和预警，通过对装置的异常振动，异常噪声，电压异常等进行监控，对组件的亚健康状况进行早期预警。

它的主要功能是：（1）远距离监控--监控全方位，能将设备状况、故障及维修等详细资料整合到一起，提升监控效果；（2）预测性的维修，能够及时的检测到潜在的危险，增强安全性能；（3）智能运营维护报表-提供资料，分析，建议；（4）客流量监控，为旅客提供客流量资料，并对重要设备进行核实。

西安地铁2号线综合监控系统集成设计地铁是城市轨道交通的一部分，随着社会、经济及科技的高速发展，为了缓解城市交通的紧张状况地铁应运而生。

地铁是在城市中修建的快速，且大量用电力牵引的轨道交通，它的线路通常设在地下隧道内，有的也在城市中心以外的地区从地下转到地面或高架桥上。

地铁与城市其他交通工具相比，具有以下特点：1)地铁是在人口密集区的地下封闭隧道中运行的，而在郊外人口不密集区则是在高架或地面封闭环境中运行的，其占用地面面积较少，能够避免城市地面拥挤，节约城市用地；2)地铁的客运量为4～6 万人／小时以上，其运输能力比一般地面交通工具大7～1O 倍；3)地铁列车以电力作为动力，对空气污染程度比较小。

而其他的地面交通工具一般采用的是汽油、柴油等，不仅消耗能源，还会造成大量污染。

地铁综合监控系统作为保证地铁正常运行的管理系统具有非常重要的作用，这里提出了主要针对西安地铁2 号线的综合监控系统设计方案。

1 地铁综合监控系统地铁综合监控系统集成了地铁各专业自动化系统，它采用统一的计算机硬件和软件平台。

无论是电力监控还是设备监控，无论是行车调度还是通信监控，它们都是建立在一个统一的计算机网络平台上，由统一的软件系统支持。

地铁综合监控系统实现了电力监控系统(SCADA)、环境与设备监控系统(BAS)、火灾自动报警系统(FAS)、屏蔽门(PSD)等系统的集成，实现了信号系统(SIG)、自动售检票系统(AFC)、广播系统(PA)、视频监控系统(CCTV)、乘客信息系统(PIS)和时钟系统(CLK)的互联。

图1 为地铁综合监控系统组成框图。

电力监控子系统可实现控制、遥信及信息处理、遥测及数据处理、遥调以及模块操作等功能，而环境与设备监控系统则实现监控、正常显示、故障显示。

城市轨道交通供电系统一、城市轨道交通供电系统介绍城市轨道交通供电系统是为城市轨道交通运营提供所需电能的系统，不仅为城市轨道交通电动列车提供牵引用电，而且还为城市轨道交通运营服务的其他设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等，应具备安全可靠、技术先进、功能齐全、调度方便和经济合理等特点。

在城市轨道交通的运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运输系统的瘫痪，还会危及乘客生命与财产安全。

因此，高度安全可靠而又经济合理的电力供给是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。

城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体。

一是电动客车运行所需要的牵引负荷。

二是车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，诸如：通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。

在上述用电群体中，有不同电压等级直流负荷、不同电压等级交流负荷，有固定负荷、有时刻在变化的运动负荷。

每种用电设备都有自己的用电要求和技术标准,而且这种要求和标准又相差甚远。

城市轨道供电系统就是要满足这些不同用户对电能的不同需求，以使其发挥各自的功能与作用。

二、城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统。

其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。

城市轨道交通供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、降压变电所及牵引降压混合变电所。

主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源,经其降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所，是专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。

降压变电所：从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电，为车站、隧道动力照明负荷提供电源。

轨道交通供电系统智能运维平台研究与应用摘要：随着轨道交通工程的持续发展，为提升轨道交通企业的运营效率与设备的可靠性，依托设备在线监测与人工智能技术，构建以设备控制为核心、全维度、智能化的设备运营管理与管理系统，已成为轨道交通企业转型发展的必然趋势。

基于此，本文通过分析轨道交通对于供电系统智能化需求，分析了供电系统智能运维平台的应用原则和主要结构，并对其进行具体设计，以满足日益高涨的行业需求。

关键词：轨道交通供电系统；智能运维平台；供电近几年，我国城镇化进程加快，城市居民数量急剧增加，为解决城市居民出行问题，需要进一步加快城市轨道建设。

根据中国城市轨道交通线路概况2020年显示，截至2020年，全国共有40个城市开通了轨道交通系统，总里程数为6333.2公里。

2021年，全国各大城市新开设轨道交通线路28条，累计增加里程数量为1025.3公里，相较于前一年，增长了23.58％。

因此，为了确保轨道交通的正常运营，给人们带来更多的绿色、有效的交通工具，作为轨道交通能量来源的电力系统的安全运营就显得非常关键[1]。

1当前城市轨道交通供电系统运维现状城市轨道交通供电系统主要包括了各供电装置、动力电缆、接触网轨、供电监控的系统。

供电供应的稳定、持续工作，对于轨道交通平稳运行和安全性具有举足轻重的作用。

由于城市轨道交通供电系统设备维护工作复杂，专业繁多，设备分布广泛，维护频率、费用和要求也在不断提高，因此，现有常规维修和维护方式，已经无法适应当前日益高涨和不断提升的轨道安全运行要求[2]。

当前，城市轨道交通供电系统存在以下几点问题：（1）各个系统之间没有相互联系，缺乏功能集成，无法构建一个全方位的监测平台；（2）运行数据整体上呈分布式，缺乏灵活的数据分析应用；（3）没有对设备运行进行闭环控制。

因此，为了保证轨道交通安全、可靠、稳定的运行，需要对当前轨道交通供电系统的运行和维修状况进行深入研究，构建一个全新的能够实现智能化运维平台成为当务之急。

上海轨道交通4号线电力监控系统和变电站综合自动化系统高占奎1)　白利军2)(1)中铁电气化局集团第一工程有限公司,200071,上海;2)新华控制工程有限公司,200245,上海∥第一作者,工程师) 上海市轨道交通4号线(明珠线二期),全长22.032km,设17座地下车站、1座停车场。

其供电系统采用集中供电方式,共设置2座110kV/35kV 主变电所、1座35kV/10kV中心降压变电所、8座牵引降压混合变电所以及10座降压变电所。

其电力监控系统(SCADA)由控制中心调度主站系统、各变电所内的变电所综合自动化系统和通信通道三部分构成,主要是对主变电所、牵引降压混合变电所和降压变电所实施实时监控,完成变电所事故分析处理和维护维修调度管理等工作。

整个系统是维系地铁各个系统供电安全、可靠运行的重要保障之一。

1　系统结构1.1　电力监控系统的结构控制中心调度主站系统采用冗余的100M以太网体系结构,网络通信协议采用TCP/IP协议。

在正常情况下,两个网同时工作,传送不同的系统信息。

当其中一个网络发生异常或故障时,系统自动将全部需传送的信息切换到另一个网络上。

控制中心调度主站系统主要包括SCADA前置机,数据库服务器(采用共享磁盘阵列实现服务器的冗余,采用RAID5逻辑磁盘组实现磁盘冗余),操作员工作站,报表工作站,维护工作站,网关等主要节点和打印机。

上述节点机主要采用64位Unix机,网关和统计报表工作站采用32位工控机。

全部节点计算机采用L CD液晶显示器。

系统结构如图1所示。

位于停车场的供电复示系统,通过通信系统提供的以太网通道与控制中心调度主站系统通信。

1.2　变电站综合自动化系统的结构变电站综合自动化系统采用分层、分散布置的模式。

各变电站系统共分为站控层(控制信号屏CP)、间隔层(不同电压等级的测控保护一体化装置)以及站内的光纤以太网通讯网络。

控制信号屏是变电站系统的核心,是电力监控调度中心与变电站各智能装置联系的纽带,既完成各变电站系统的当地监视和控制功能,又完成与调度中心的数据交换功能。

第一节、电力监控系统调试方案一、变电所综合自动化系统设备安装变电所综合自动化系统设备的安装包括供电系统设备的微机综合保护测控单元安装、中央信号屏的安装、通讯处理装置的安装和所内通信网络的构建.供电系统设备的微机综合保护测控单元在这些设备出厂前已由各厂家安装于设备柜体上，现场主要为网络线的敷设和设备的调试。

自动化系统设备的安装与变电所的整体进度保持一致同步进行,并且在变电所作保护调试时作相应的配合工作，监视后台（中央信号屏)的数据与所作保护调试结果是否一致。

二、控制中心电力监控系统安装上海市轨道交通6号线控制中心电力监控系统主要设备包括：工作站、服务器机柜、配电盘(箱)、打印机、UPS机柜及接口设备等。

1. 服务器机柜、配电盘(箱）、UPS机柜安装服务器机柜、UPS机柜和配电盘固定于安装好的基础支架上，用紧固螺栓将盘底部与基础支架连接牢固.安装后，盘面应对齐、顺直。

机柜、配电盘应可靠接地。

2.工作站、打印机及相关接口设备的安装调度员工作站，打印机等安装在调度大厅的设备依据施工图放在操作台柜内，台面上安放VDU设备（CRT、键盘和鼠标).三、供电车间复示系统供电检修车间复示系统主要设备包括：工作站、打印机、UPS机柜及接口设备等。

其安装方式与控制中心电力监控系统设备安装类同.四、线缆敷设、接续1. 变电所综合自动化系统根据招标文件，变电所综合自动化局域网通信电缆主要采用多模软光缆.2. 环网变电站中央信号屏至通信机械室采用单模软光缆，由施工单位按照施工图全线敷设接线.由于车辆段及停车场为户外，采用的是户外光缆。

3。

控制中心电力监控系统控制中心电力监控系统电缆包括设备用电源电缆、通信电缆（屏蔽双绞线）及光缆。

通信电缆及光缆敷设于架空地板下预先安装好的金属线槽或管线内；电源电缆(带铠装)敷设于架空地板下(具体敷设方式根据设计图纸确定)，穿墙及楼板采用镀锌钢管防护，在电缆竖井内敷设于电力专业安装的桥架内。