鄭州地鐵雜散電流監測系統網絡組建方案的比較

張飛 王紅廣

一、雜散電流的產生及危害

在城市地鐵和輕軌等軌道交通運輸系統中，一般采用直流牽引，走行鋼軌作為回流，由于鋼軌不可能對地完全絕緣，而且回流鋼軌存在電壓降，因而導致一部分負荷電流，從軌道流到軌枕和道床及地下鋼軌金屬設施中去，這部分電流，就是雜散電流，又稱地鐵迷流。

腐蝕不僅造成大量的金屬損失，更為嚴重的是，可能造成結構的破壞和其他系統的損害，由于腐蝕的隱蔽性和突發性，一旦發生事故，往往會造成災難性的后果；同時雜散電流對地下金屬管線造成腐蝕，并不易被發現，出現問題維修不便，出現問題更為嚴重；雜散電流使通信導線與附近大地形成電位差，會在接地的通信設備機架上形成高電位，影響通信，甚至危及設備和人員的安全。可見，若沒有更好的解決地鐵雜散電流，對地鐵設施、附近的其他附屬設備和人均造成很大危害。

二、雜散電流的防護措施

（1）監測雜散電流在地鐵隧道中的分布情況，根據監測情況做好預防和排流措施；

（2）減小回流軌的電阻；

（3）增加泄漏路徑對地電阻；

（4）改進軌道交通系統附近的地下金屬結構；

（5）控制鋼軌電壓恒定，使漏泄電流減至最小；

（6）通過向埋地電極施加支流偏壓來吸收鋼軌對地漏泄電流。

通過以上措施可以有效的改善地鐵雜散電流的現狀，接下來主要對比分析鄭州地鐵雜散電流監測系統網絡搭建方案，分析每種其中的優缺，并展望一下未來網絡搭建方案的發展。

三、雜散電流監測系統網絡搭建方案的設計

（一）獨立組網方式

地鐵各個變電所的雜散電流監測系統采用獨立組網的方式，與地鐵電力監控系統不聯系。

組網方式如下圖所示：

獨立組網的方式中，所有車站與監控中心均以光纖及以太網連接，各個車站從所在的監測區間收集雜散電流數據并通過通訊的主干網上傳至監控中心。監控中心可以通過通訊主干網對每一個車站進行數據監控并進行分析。每臺監測裝置及上位機處于同一個局域網，可以實現數據互訪。

雜散電流監測系統通信方式主要以RJ45以太網為主，可通過RJ45網線直接連接至通訊機柜的以太網口；同時雜散電流監測系統具備光電轉換功能，當監測裝置與通信機柜距離較遠（大于90米）時，采用光纖方式進行連接。

監控中心負責全線監測，可以實現保存、查看、檢索、報表、曲線、分析、預測等功能。

（二）合并于綜合監控系統

隨著綜合監控系統的發展，以及通訊網絡速度的增大，單獨的子系統均合并成一個大系統，即現在的綜合監控。

組網方式如下圖所示：

所有車站的雜散電流監測裝置主機與站內SCADA通過RJ45或者RS485端口進行數據通訊連接，由站內SCADA系統上傳至車站綜合監控系統，再由車站綜合監控系統通過通訊主干網上傳至監控中心，由綜合監控系統人機界面實現雜散電流監控系統的所有功能。

監控中心單獨設置工控機負責全線雜散電流數據的監測于分析，并實現保存、查看、檢索、報表、曲線、分析、預測等功能。

四、兩種方案的比較

雜散電流采用獨立組網方式優點是雜散電流的數據不經過SCADA系統進行轉發，可直接通過通訊的光纖網絡與監控中心上位機通信，減少了系統間的接口及通訊數據轉換，大大減少了數據流量，簡化了通訊協議，提高通訊速率，同時增強通信干擾能力，提高通信質量。

缺點為采用獨立組網的方式，不方便與其他系統進行故障判斷與分析，增加了通訊網絡設備的接口，增加了額外投入。

雜散電流采用融合于綜合監控系統的優點是與電氣設備的其他設備一樣，構成電力監控系統的一個分支，節約了通訊設備的接口以及通訊設備的投入，方便關于雜散電流系統與電力系統其他故障的分析。

缺點為數據需要經過SCADA系統進行轉發，各站之間不能直接與控制中心上位機通信，增加了系統間的接口及通訊數據轉換，大大增加了數據流量，通訊協議較繁瑣，通訊速率較低。

五、今后雜散電流監控系統方案的發展方向

隨著綜合監控系統的發展，通訊網絡速度的提高，通訊接口規約的統一，可以完全避免數據之間規約轉換的復雜，通訊速率較低的問題也隨之解決，為了分析同一時刻所有電氣數據的變化情況便于分析地鐵運行的缺陷，使雜散電流監控系統融入綜合監控系統是今后的發展方向。