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淺談智能機(jī)器人智能電表運維管理體系在鐵路牽引變電所建設(shè)構(gòu)想
2024-04-19 13:02:02
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淺談智能機(jī)器人智能電表運維管理體系在鐵路牽引變電所建設(shè)構(gòu)想牽引變電所是鐵路機(jī)車供電的來源，是保障鐵路運行的基本環(huán)節(jié)，經(jīng)過多年的改造和發(fā)展，牽引變電所在我國大部分的鐵路線路中已經(jīng)得到了合理的覆蓋，無人值班牽引變電所在鐵路運行中的應(yīng)用也得到了較大的普及，進(jìn)而提高了牽引變電所的運行效率。隨著數(shù)字化、智能化的發(fā)展，四遙（遙控、遙測、遙信、遙調(diào)）功能已經(jīng)基本可靠，通過增加遙視功能，可逐步實心牽引變電所的無人化建設(shè)條件。在從“無人值班向“無人值守的轉(zhuǎn)變過程中，不僅要解決設(shè)備和技術(shù)上的問題，還要深入分析日常運行和維護(hù)過程中出現(xiàn)的問題，以對無人值守牽引變電所實現(xiàn)科學(xué)管理。
可以了解無人值班牽引變電所的運行模式，需對“無人值班能夠正確理解，“無人值班并不是可以脫離鐵路工作人員的管理，而是借助技術(shù)設(shè)備，通過人與機(jī)器之間的合理協(xié)調(diào)來保障牽引變電所的正常運行。在部分情形下，牽引變電所在經(jīng)過無人值班的改造之后，還需要配備現(xiàn)場值班人員，以確保設(shè)備隱患能夠可以被檢測出來，從而保證牽引變電所的安全運行。按照目前牽引變電所的設(shè)計，其運行模式在層級上可以分為四級。上層是總調(diào)度所，其下一層可以分為若干個調(diào)度臺。調(diào)度臺下屬操作臺和巡檢隊負(fù)責(zé)各個牽引變電所的具體工作。
操作隊可以設(shè)在對應(yīng)的調(diào)度所和供電段，其作用主要是負(fù)責(zé)本轄段無人值班變電所的遙控、遙測，填寫運行日志和事故異常、處理記錄，并對異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析判斷，確保供電調(diào)度能夠?qū)崟r掌握運行情況。巡檢隊一般設(shè)在變電所所在地的供電車間，其負(fù)責(zé)定期巡查所轄變電站內(nèi)的設(shè)備、設(shè)施和工具等，在常規(guī)年檢時，配合檢修車間辦理安全措施。在一些位置比較偏僻的變電所，還應(yīng)當(dāng)設(shè)立達(dá)到運維要求的值守人員，以便在巡檢人員無法及時達(dá)到時，處理各項臨時故障。操作隊和巡檢隊需要堅持24小時值班制度，并接受供電調(diào)度的指揮。
2015年10月，國自“輪式智能機(jī)器人巡測運維管理系統(tǒng)在上海鐵路局杭州供電段新上虞牽引所正式投入使用，實現(xiàn)人工巡檢到機(jī)器人智能巡測的跨越。該智能巡測運維管理系統(tǒng)核心采用一套國自輪式移動機(jī)器人，巡測覆蓋了室外變壓及室內(nèi)二次設(shè)備區(qū)域，實現(xiàn)牽引變電所單機(jī)器人室內(nèi)外全覆蓋巡視。智能巡測機(jī)器人工作主要包括：任務(wù)下達(dá)、表計識別、紅外測溫、自主充電、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、故障判斷、微氣象等內(nèi)容。機(jī)器人系統(tǒng)在運行過程中也逐步暴露了一些問題，如在電纜夾層處，由于輪式機(jī)器人的局限性，導(dǎo)致無法進(jìn)入，需要補充額外的攝像頭進(jìn)行監(jiān)測，同時在一些高壓設(shè)備內(nèi)部增設(shè)了局部放電檢測設(shè)備，所有設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入智能機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行分析。目前，智能巡測運維管理系統(tǒng)通過遙控方式，代替人員對設(shè)備進(jìn)行巡視檢測，并與供電專業(yè)綜合自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動，警報數(shù)據(jù)進(jìn)行實時共享，綜自系統(tǒng)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場機(jī)器人檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的故障及趨勢問題，真實實現(xiàn)無人值守。上虞牽引變電所機(jī)器人的應(yīng)用為國內(nèi)鐵路智能巡測系統(tǒng)，保障鐵路供電系統(tǒng)地面設(shè)備的可靠與穩(wěn)定，大幅降低管理及維護(hù)成本，為鐵路供電系統(tǒng)的智能維護(hù)提供了創(chuàng)新型的技術(shù)手段。
2018年10月，根據(jù)中國鐵路總公司發(fā)布的《牽引供變電所實施無人值班值守工作的指導(dǎo)意見》（工電函﹝2018﹞101號）所要求的內(nèi)容，杭州供電段在杭黃鐵路新建線中對富陽牽引變進(jìn)行了新一步的探索應(yīng)用，建設(shè)了以智能巡檢機(jī)器人為主的輔助監(jiān)控系統(tǒng)平臺。該系統(tǒng)平臺通過標(biāo)準(zhǔn)接口，采集所內(nèi)輔助設(shè)備信息，實現(xiàn)信息共享與告警聯(lián)動功能，并將監(jiān)控和警報信息上傳。輔助監(jiān)控系統(tǒng)包含以下子系統(tǒng)：環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范及門禁系統(tǒng)、火災(zāi)消防警報子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)（含紅外線氣體監(jiān)測及機(jī)器人巡檢系統(tǒng)等。
牽引變電所采用分層分布式輔助監(jiān)控系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)絡(luò)連接現(xiàn)場智能傳感設(shè)備，實現(xiàn)變電所的安全防范、環(huán)境監(jiān)測、火災(zāi)探測警報及聯(lián)動控制、監(jiān)控（含紅外線氣體監(jiān)測及機(jī)器人巡檢等功能于一體的安全監(jiān)視和智能控制功能，以滿足鐵路運營對牽引供電系統(tǒng)安全生產(chǎn)的要求，完成牽引變電所亭內(nèi)監(jiān)控、環(huán)境、安防、火災(zāi)探測等數(shù)據(jù)的集中采集處理，實現(xiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)的智能聯(lián)動控制，并將輔助監(jiān)控系統(tǒng)信息通過上傳至供電段及路局調(diào)度大樓主站，為決策層針對設(shè)備狀態(tài)檢修提供可靠及時的決策依據(jù)，實現(xiàn)具有革新意義的管理體系。
目前在無人值守牽引變電所的改造運行中，智能化系統(tǒng)無法得以完善的主要原因是在投入初期對資金的需求量比較大，并且還需要對相關(guān)的硬件進(jìn)行升級改造。據(jù)有關(guān)人員進(jìn)行分析，在采取4人值班的情況下，其在1-1.5年內(nèi)的資金消耗與一套完整智能機(jī)器人巡測系統(tǒng)投入相當(dāng)，但是在智能機(jī)器人巡測系統(tǒng)投入的情況下，其運行效率將會大大提高，并且其使用壽命可以保持10年以上。這就要求管理部門的人員要能夠從長遠(yuǎn)角度出發(fā)，不斷加大投入力度，根據(jù)牽引變電所實際運行的需要，逐步對軟件系統(tǒng)和相關(guān)的硬件設(shè)施進(jìn)行升級和完善，以便更好的達(dá)到無人值守的運行要求。
在對牽引變電所進(jìn)行無人值守的改造過程中，對于智能化管理工作提出了更高的要求，因此，需根據(jù)改造實施階段的不同，對管理制度進(jìn)行合理的調(diào)整。首先在制度內(nèi)容的制定上，要根據(jù)無人值守制度的特點，改進(jìn)原來的規(guī)章制度中與現(xiàn)行工作流程不相符的部分，減少因流程不符給工作人員帶來的重復(fù)工作或者操作不同的情形，切實提高工作人員日常巡檢和維修的效率。其次是要根據(jù)改造工作實施的步驟，及時對工作人員開展相關(guān)的培訓(xùn)工作，使其能夠在原有知識層次的基礎(chǔ)上深入了解無人值守模式下對檢修工作提出的要求，充分掌握檢修工作所需的基礎(chǔ)知識，快速處理檢修工作中出現(xiàn)的問題。后還要制定出針對無人值守模式運行下統(tǒng)一驗收標(biāo)準(zhǔn)，使工作人員能夠明確自身工作所應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，減少后期隱患的產(chǎn)生。
基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中心，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護(hù)系統(tǒng)的新建、擴(kuò)建和改建。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、攝像頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，設(shè)備通過RS485總線端口。
傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過交換機(jī)把數(shù)據(jù)上傳至相應(yīng)的服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時數(shù)據(jù)可存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動傳送過來的數(shù)據(jù)。
AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中心，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)
三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cos），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO
相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降CQ9電子游戲、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊
三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結(jié)露
WHD溫濕度產(chǎn)品主要用于中高壓開關(guān)柜、端子箱、環(huán)網(wǎng)柜、箱變等設(shè)備內(nèi)部溫度和濕度調(diào)節(jié)控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH
無人值守牽引變電所運行的模式是未來高速鐵路發(fā)展的大趨勢，其能夠較大提高我國鐵路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完善，在原有鐵路建設(shè)水平的基礎(chǔ)上對鐵路功能進(jìn)行再一次的升級，為人們的日常生活和社會發(fā)展提供更加有效的支持。在無人值守牽引變電所的日常運營中，將會出現(xiàn)與傳統(tǒng)運營管理不同的特點，只有深入研究這些問題產(chǎn)生的根源，采用科學(xué)的方式進(jìn)行合理的解決，才能提高無人值守牽引變電站管理水平的不斷提高。
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[3]賈晉杰.綜合自動化牽引變電所運行可靠性的提升方法[J].電子技術(shù)與軟件工程,2018(16):115.
