城市軌道交通供電系統(tǒng)新技術(shù)研究

楊文旭

摘? 要：在社會經(jīng)濟(jì)與科技穩(wěn)定發(fā)展的背景下，其中針對城市軌道交通供電系統(tǒng)來講，要想保障其正常運行，需要注重分析供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，再加上城市軌道交通的數(shù)量與規(guī)模正在不斷增大，從而對其供電系統(tǒng)的要求也在不斷升高，需要注重新技術(shù)的應(yīng)用。文章主要圍繞智能傳感器技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)開展分析，并闡述了故障檢測與健康管理。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通供電系統(tǒng);新技術(shù);智能傳感器;大數(shù)據(jù)技術(shù)

中圖分類號：U239.5? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）36-0138-02

Abstract： In the context of the stable development of social economy and science and technology， for the power supply system of urban rail transit， in order to ensure its normal operation， we need to pay attention to analyzing the operation state of the power supply system. In addition， the number and scale of urban rail transit are increasing， so the demand for its power supply system is also increasing， and we need to pay attention to the application of new technology. This paper mainly analyzes the intelligent sensor technology and big data technology， and expounds the fault detection and health management.

Keywords： urban rail transit power supply system; new technology; intelligent sensor; big data technology

引言

城市軌道交通正朝向智能化與規(guī)模化方向發(fā)展，尤其是針對供電系統(tǒng)來講，其作為保障城市軌道交通正常運行的重要組成部分，必須要注重優(yōu)化其性能結(jié)構(gòu)，掌握運行時遇到的問題，注重先進(jìn)新興技術(shù)的應(yīng)用，處理好每一環(huán)節(jié)所涉及到的數(shù)據(jù)，及時將數(shù)據(jù)信息傳達(dá)給系統(tǒng)中的各個部門，努力實現(xiàn)智慧城市軌道交通的目標(biāo)。

1 研究背景

城市軌道交通供電系統(tǒng)主要由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)所組成，將從地方電力系統(tǒng)獲得的110kV電能轉(zhuǎn)換為城市軌道交通適用的電能，同時對電能進(jìn)行有效分配與傳輸，最終應(yīng)用到列車牽引當(dāng)中，并為車站、車輛段及控制中心提供所需動力、照明及維修等工作用電。并且落實了各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)定，其能夠監(jiān)視回路電壓電流，以及某個區(qū)域是否有故障跳閘等現(xiàn)象，并進(jìn)行開關(guān)遙控合分，但由于受相關(guān)因素影響，導(dǎo)致其無法感知檢測導(dǎo)體連接質(zhì)量以及是否有絕緣損壞等問題。城市軌道交通供電系統(tǒng)一般由工作人員進(jìn)行定期巡檢，難以提高每一環(huán)節(jié)工作的效率，而且人工巡檢其巡檢質(zhì)量受巡檢人員業(yè)務(wù)水平等自身素質(zhì)影響較大，所以對供電系統(tǒng)運行必須要注重優(yōu)化與調(diào)整，避免受人工巡檢不規(guī)范或效率不高等因素而影響供電系統(tǒng)的正常運行。

伴隨大數(shù)據(jù)技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)對城市軌道交通供電系統(tǒng)的智能運維能夠帶來一定的幫助，需要得到相關(guān)單位的重視，確保能夠合理的將這種技術(shù)融入到供電系統(tǒng)運行當(dāng)中，保障其高效運行的情況下，能夠有效解決傳統(tǒng)供電系統(tǒng)運行存在的問題，而且城市軌道交通供電系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)技術(shù)智能化運維能夠提高供電的質(zhì)量，并大幅度降低能耗。所以，在實際進(jìn)行供電系統(tǒng)優(yōu)化的過程中，應(yīng)該要注重大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，提高健康管理與故障檢測的效果，確保能夠第一時間處理好供電系統(tǒng)故障，保障其安全穩(wěn)定運行，提高城市軌道交通系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2 智能傳感器技術(shù)

傳感器作為一種數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置，在自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮一定的作用。在當(dāng)前科技發(fā)展的推動下，智能傳感器技術(shù)發(fā)展較為迅速，其能夠有效將計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)及傳感技術(shù)整合，并發(fā)揮自身的作用與優(yōu)勢。如合理的將智能傳感器應(yīng)用到變壓器、絕緣柵雙極型晶體管等，能夠直接得到設(shè)備的故障信息，并且可以對設(shè)備的壽命進(jìn)行預(yù)測，相比傳統(tǒng)傳感器來講，其能夠發(fā)揮自身高性能、感知精準(zhǔn)度高及自適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點。再加上智能傳感器主要使用微處理器開展運行，具備信息檢測與數(shù)據(jù)處理的功能，有較好的高效性與穩(wěn)定性，還可以事先自動識別的優(yōu)點，通過智能傳感器的應(yīng)用能夠提高信息獲取的效果，并且可以保證信息的準(zhǔn)確性與可靠性，合理的將其與后期信息處理銜接，實現(xiàn)傳感器內(nèi)容信息的交換與處理，解決傳統(tǒng)需要中轉(zhuǎn)站交換數(shù)據(jù)存在的問題。

因此，在城市軌道交通供電系統(tǒng)建設(shè)的過程中，為了能夠全面提高建設(shè)效率，則可以合理的運用智能傳感器技術(shù)，并將其安裝到供電系統(tǒng)較為重要的設(shè)備上，如變壓器、絕緣欄等，可以實現(xiàn)設(shè)備的故障檢測與信息的搜集，并且可以根據(jù)實際情況對其各項設(shè)備的使用壽命進(jìn)行詳細(xì)分析，為工作人員提供準(zhǔn)確的信息，以便于提高城市軌道交通供電系統(tǒng)的運行效率，確保遇到相關(guān)故障問題能夠及時解決。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的主要應(yīng)用

大數(shù)據(jù)做為科技時代發(fā)展所衍生的先進(jìn)技術(shù)，其具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，保障各項數(shù)據(jù)得到有效處理。而且合理的將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到供電系統(tǒng)平臺當(dāng)中時，可以有效發(fā)揮數(shù)據(jù)采集、儲存、處理及展示等多個環(huán)節(jié)，其中數(shù)據(jù)采集主要由數(shù)據(jù)倉儲ETL，同時可以將海量數(shù)據(jù)以日志的形式展示、傳輸及篩選。與此同時，在城市軌道交通供電系統(tǒng)當(dāng)中運用大數(shù)據(jù)的技術(shù)可以預(yù)測其能耗發(fā)展趨勢，掌握城市軌道交通能耗發(fā)展規(guī)律，從而能夠根據(jù)實際情況對其進(jìn)行改進(jìn)，建立針對性的節(jié)能措施，降低城市軌道交通能耗。另外，通過大數(shù)據(jù)分析供電系統(tǒng)運行存在的隱患和故障，了解隱患和故障的同類因素、關(guān)鍵因素，能夠有針對性的消解隱患和預(yù)防故障。除此之外，城市軌道交通運行會有高峰期與低谷期兩個時期，而且每個時段載客量具有一定的差異，所以為了保證其安全穩(wěn)定運行，必須要掌握城市軌道交通供電系統(tǒng)的供電規(guī)律，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠及時掌握供電系統(tǒng)的供電規(guī)律及相關(guān)的各類參數(shù)，全面提高供電的質(zhì)量。

3.2 故障預(yù)測與健康管理

城市軌道交通供電系統(tǒng)在實際運行的過程中，會受多種因素影響，一旦不夠注重管理，則可能會出現(xiàn)多種故障，影響城市軌道交通的正常供電。因此，為了能夠有效解決當(dāng)前城市軌道交通供電系統(tǒng)中存在的問題，應(yīng)該落實好故障預(yù)測與健康管理工作，確保能夠優(yōu)化每一環(huán)節(jié)工作，并做好全面分析，制定長期的監(jiān)測方案，形成對電壓、電流、溫度、濕度等關(guān)鍵部位關(guān)鍵數(shù)據(jù)的監(jiān)測，還可以根據(jù)實際情況構(gòu)建壽命模型，掌握其使用壽命，針對老化現(xiàn)象嚴(yán)重的，應(yīng)該及時進(jìn)行更換與維護(hù)，避免受其影響而無法保障城市軌道交通供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

基于大數(shù)據(jù)的壽命預(yù)測主要包含累積損傷技術(shù)和特征量辨識技術(shù)，其中累積損傷技術(shù)根據(jù)自身的特性對相關(guān)部件進(jìn)行檢測，掌握該部件所能承受的電壓、電流及溫度變化情況，并結(jié)合部件的自身建立失效模型，完成對關(guān)鍵部位的檢測與分析，這樣有利于對各個部件的健康狀態(tài)進(jìn)行評估。而針對特征量辨識技術(shù)來講，其在實際應(yīng)用的過程中，主要是利用供電系統(tǒng)關(guān)鍵部位的特征量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)實際情況構(gòu)建關(guān)鍵部件壽命模型，建立總體老化情況、損傷情況及安全狀態(tài)，并與實際設(shè)備確立對應(yīng)關(guān)系。

（1）數(shù)據(jù)采集

運用大數(shù)據(jù)技術(shù)對城市軌道交通供電系統(tǒng)運行情況進(jìn)行全面分析，并優(yōu)化采集方案，合理的將城市軌道交通供電系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸，儲存到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，為后期各類數(shù)據(jù)分析做好準(zhǔn)備。而且新技術(shù)的應(yīng)用如智能傳感器的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，使得故障預(yù)測與健康管理質(zhì)量得到全面提升。

（2）狀態(tài)監(jiān)控

狀態(tài)監(jiān)控這一環(huán)節(jié)工作開展的過程中，需要根據(jù)城市軌道交通供電系統(tǒng)的供電形式選擇合理的方案，制定有針對性的供電狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，利用智能傳感器技術(shù)對電流、電壓及溫度等各個環(huán)節(jié)各項數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，了解故障的形式，及時掌握供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也有利于維護(hù)管理工作的順利開展。

（3）故障預(yù)警

根據(jù)故障預(yù)測模型對關(guān)鍵部件給出準(zhǔn)確的語境信息，并在后臺控制計算機(jī)上彈出窗口與警報聲，提醒值班人員有故障出現(xiàn)，這樣能夠做好針對性故障優(yōu)化方案，避免受故障影響而無法保證城市軌道交通供電系統(tǒng)的正常運行。

（4）健康評估

健康評估環(huán)節(jié)需要得到大量數(shù)據(jù)的支撐，通過多個信息數(shù)據(jù)的分析與檢測，對某一部件的健康情況進(jìn)行分析，并做好評估報告，給出健康狀態(tài)，如故障、穩(wěn)定等，以便于工作人員掌握城市軌道交通供電系統(tǒng)的運行情況。

（5）決策輔助

其需要根據(jù)故障語境信息與健康狀態(tài)評估數(shù)據(jù)信息情況，并根據(jù)實際情況給出城市軌道交通供電系統(tǒng)運行維修要點，以便于高效開展管理工作，針對故障多發(fā)區(qū)，不僅需要對其進(jìn)行故障維修，并需要做好預(yù)防對策，以便于提高檢測維護(hù)的效率。

（6）人機(jī)交互

此環(huán)節(jié)作為城市軌道交通供電系統(tǒng)故障預(yù)測與健康評估中重要的一個環(huán)節(jié)，必須要得到重視，提高數(shù)據(jù)儲存的效率，確保上傳的數(shù)據(jù)能夠得到及時處理與發(fā)布，通常會選擇密集型軟件，發(fā)揮人機(jī)交互的效果。

4 結(jié)束語

針對城市軌道交通供電系統(tǒng)來講，合理的運用大數(shù)據(jù)技術(shù)與智能傳感器技術(shù)開展故障預(yù)測、健康管理是為了保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高城市軌道交通運行的效率，減少故障的出現(xiàn)，同時可以實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

總而言之，在城市化進(jìn)程穩(wěn)定發(fā)展的背景下，各個領(lǐng)域都提出了一定要求，尤其是新技術(shù)的應(yīng)用，供電系統(tǒng)做為城市軌道交通的重要部分，必須要加強(qiáng)供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，注重新技術(shù)的融入，落實好供電系統(tǒng)每一環(huán)節(jié)的監(jiān)控和分析，保障供電系統(tǒng)正常、安全運行，保障城市軌道交通安全運行，為人們提供安全可靠、便捷的交通工具。

參考文獻(xiàn)：

[1]張巍，美大成，楊培滋，等.淺談智能傳感器技術(shù)[J].數(shù)字通信世界，2019（4）：67.

[2]朱飛雄.智能牽引供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J].電氣化鐵道，2018，29（6）：6-8，14.

[3]王偉岸.儲能變流器直流電池電流控制研究[J].上海電氣技術(shù)，2019，12（2）：27-30，49.

[4]王友情，張海燕，齊亮.磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)研究[J].上海電氣技術(shù)，2019，12（1）：1-6.