接触网可视化接地管理系统在城市轨道交通中的应用探讨

摘要：目前，在城市轨道交通接触网设备日常检修、故障抢修、残压放电等作业中，普遍采用传统人工挂、拆接地封线模式落实安全防护措施，即在对计划检修或抢修的供电分区进行停电及现场验电后仍需在各供电分区两端及其他来电方向人工挂拆接地封线，以保障作业人员及供电设备的安全。传统模式费时费力，操作效率低，且易造成人为安全事故，越来越无法满足接触网设备的运维管理需求。

关键词：接触网可视化接地管理系统；城市轨道交通；应用

前言

在城市轨道交通工程中使用接触网可视化接地系统，在安全方面，通过带电显示、远程验电、闭锁逻辑等功能，能够避免发生带电接地、未拆地线送电等误操作，有效保证停、送电安全；在可靠性方面，通过设置摄像头能够对接地刀闸状态实时监控，对接触网接地状态实时掌握；通过远程遥控操作，可节省接触网验电接地操作人员，同时大大提高了作业效率。

一、接触网可视化接地系统介绍

为了确保检修人员安全，轨道交通行业通常规定，在接触网设备上或靠近接触网施工时，需要对作业区域接触网设备断电，并在验电明确已停电后，须立即在作业地点的两端和与作业地点相连、可能来电的停电设备上装设接地线。如作业区段附近有其他带电设备时，在需要停电的设备上也装设接地线。验电和挂拆接地封线必须由两人进行，一人操作，一人监护。每次停电作业均需按要求完成该项操作，作业结束后也许按要求拆除底线。在作业区域较大、停电区域复杂或当天停电作业较多时，需设置接地封线数量很多，携带接地封线数量庞大，且需要安排众多验电挂拆地线人员，同时挂拆地线时间增多，严重影响检修施工工作效率。而接触网可视化接地系统可以在接触网断电后实现远程遥控完成检测验电和挂拆地线。且过程通过视频进行监控确认，确保挂拆地线操作过程可控可查。与目前人工验电、挂拆接地封线相比，大大节省了人力，提高了工作效率。

接触网可视化接地系统主要由可视化接地管理服务器、远程监控主站、复视终端、站级监控主机、可视化接地装置等组成。

中央级远程监控系统采用监控计算机实时显示全线接地装置分布图，显示监控系统构成图，动态显示接地主回路的实时状态示意图，可动态监视系统设备运行状况。能够实现遥视、遥信、遥控功能，可在同一屏幕同步显示接地开关状态、带电状态、操作模式、故障状态信息，接地刀闸操作视频等。

站级远程监控装置采用壁挂一体式监控主机，具有触摸式屏控操作及盘控操作，能够显示接地主回路的实时状态图。监控主机具备操作权限切换功能，可实现站级与中央级操作权限切换。

可视化接地装置本体设置在各接触网隔离开关处，接地开关由操作机构和接地刀闸组成，具有手动操作、电动操作及远程操作三种模式。接地装置内设置高清摄像头可明显拍摄开关刀闸动作状态，监控主机可通过视频实时清晰地观察接地开关触头的状态。接地刀闸的一端连接到接触网端，另一端连接到回流轨端，接地开关的刀闸闭合时，完成接地连接，从而替代传统的人工接地封线。

二、接地装置软件设计

接地装置的软件设计应能够满足系统的监控要求。除了操控接地装置，完成各类传感器信号的采集，显示和电机控制等操作外，还可通过电缆、光纤等介质完成远程监控主机的数据交换，远程监控。其网络通信功能的实现主要基于工业以太网技术，涉及底层硬件驱动程序的编写，以太网通信TCP／IP协议栈的建立。以及嵌入式实时操作系统软件平台，合理安排每项任务。最后，通过硬件和软件的组合来实现预期功能。

三、系统运行管理

3.1操作管理

系统运行管理是在作业开始前，施工负责人在办理请点作业时由电力调度根据工作票内容完成接触网停电后，合上工作票中所明确的可视化接地开关，并进行系统确认。作业完成后，施工负责人应告知电力调度进行销点，电力调度应拉开工作票中所明确的可视化接地开关，并进行系统确认。

3.2巡视管理

系统巡视由电力调度每天在后台系统做一次日常检查，检查项目如下：接触网遥测电压值与实际接触网电压一致，无验电电压异常告警信息，SCADA系统与可视化接地系统相应显示一致。检查接地装置视频监控界面，遥视应能清晰看到接地刀闸状态，确认刀闸分合状态并与遥信信号对比，遥视与遥信结果应一致。通过“辅助监控系统”遥信一览表确认所有接地柜都在分闸位，颜色为绿色。

本体巡视每月由专业人员主要针对外观检查、LED显示屏检查、接地装置面板指示灯检查、接地装置照明检查、接地装置密封性检查等。巡视人员需按照检修维护规定进行巡视，并按要求填写巡视记录，巡视过程中严禁擅动设备。

3.3检修管理

管理系统检修周期为1次/年，检修内容主要包括外观检查、内部检查、元器件的清洁和紧固、一次电缆及二次接线回路接线端子检查、绝缘检查、接地刀闸检修、功能测试等。

四、案例的应用模式

4.1南京2号线

操作模式：OCC电调遥控+现场操作终端遥控+就地电动手动操作。主要特点：①接地开关控制采用三级控制方式，即控制中心远程控制、站级控制、接地装置的本体控制。三种控制方式相互闭锁，以达到安全控制的目的。②带电显示、远程验电，闭锁逻辑功能。电压采集装置双重冗余，互为对比，出现故障时自动锁定装置。③接地本体装置设置分、合指示标及巡视观察窗。接地本体装置具备带电指示、接地刀闸分、合及故障状态指示。各级显示屏上均能实时查看刀闸分合状态。④实时测量并显示在网电压值。⑤遥信、遥控、遥视功能。并设置自动接地装置刀闸合闸位置刻度显示功能。

4.2青岛R3线

操作模式：正线采用接触网工区遥控+现场操作终端遥控+就地手动操作；车辆段采用DCC检调遥控+现场操作终端遥控+就地手动操作。主要特点：①与变电所电力监控信号共享实现站间设备连锁防误。②通过站间设备连锁、验电接地连锁、实时防误逻辑判断、自动验电放电接地一体化、遥控回路硬节点闭锁、接地后状态短信提醒及操作权控制、操作视频联动监视等功能，保障接地操作中人员安全和设备安全。③在车辆段库区内接触网配置了18台可视化验电接地装置，可在DCC检调遥控操作、库内操作终端遥控或就地手动操作。④操作设备与作业任务、工作票没有强制关联，仅仅针对接触网接地操作。

4.3广州4号线

操作模式：OCC电调遥控+现场操作终端遥控+就地手动操作。主要特点：系统功能上和南京地铁2号线相似，同样使用更为灵活的三层级结构，将现场遥控操作与系统性防误逻辑判断相结合，进一步保障了现场操作安全。

结束语

可视化接地系统是为了实现轨行区停电作业的可靠安全防护，其接地和拆除操作，都必须严格按照工作票、调度指令等制度和规定完成。但仅依靠接地系统本身是不够智能和完善的，如果与施工管理系统和SCADA系统相结合，则可依托于施工管理系统完整的作业流程管控，以及SCADA系统自动化监控预警功能，实现更为有效的闭环作业流程管控和设备监控预警。所以，在建设可视化接地系统时，建议与施工管理系统和SCADA系统共同建设，实现接地操作与作业流程和设备管理的结合，形成完善的作业安全保障体系。

参考文献：

[1]于松伟.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].四川：西南交通大学出版社，2008.

[2]郑淳淳，陈文师，赖沛鑫，廖权保.地铁供电系统接触网隔离开关的五防闭锁优化方案探讨[J].现代信息科技，2019，3（13）：35-36+40.