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摘 要： 摘 要：隨著地鐵供電系統(tǒng)設備的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，可視化接地系統(tǒng)逐漸作為替代人工接掛接觸網(wǎng)地線的主流設備。解決了人工掛地線產(chǎn)生的帶電掛地線和漏拆地線、接掛地線效率低、人力成本高三大問題。隨著可視化接地系統(tǒng)運行的時間推移，逐漸出現(xiàn)一些容易造成影響地鐵行車的
摘 要：隨著地鐵供電系統(tǒng)設備的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，可視化接地系統(tǒng)逐漸作為替代人工接掛接觸網(wǎng)地線的主流設備。解決了人工掛地線產(chǎn)生的帶電掛地線和漏拆地線、接掛地線效率低、人力成本高三大問題。隨著可視化接地系統(tǒng)運行的時間推移，逐漸出現(xiàn)一些容易造成影響地鐵行車的故障及隱患，為了更好的確保可視化接地系統(tǒng)在地鐵系統(tǒng)中發(fā)揮他應有的作用，需要對可視化接地系統(tǒng)在使用中可能出現(xiàn)的故障進行分析，并給出解決方案。
關鍵詞：可視化接地系統(tǒng);地鐵;網(wǎng)絡結構
近年來，國內軌道交通項目在各個城市發(fā)展迅猛，供電系統(tǒng)設備作為軌道交通動力的來源，在其中起著不可或缺的作用。隨著地鐵線路的逐年增加，給城市帶來了先進便捷的交通方式，但同時供電系統(tǒng)設備數(shù)量也逐年呈現(xiàn)倍增趨勢，這一現(xiàn)象造成設備維修維護工作必須投入越來越多的維護力量，導致員工隊伍迅速膨脹，人力成本也逐年上升。員工隊伍的年輕化，使安全壓力越來越大。如何在供電設備數(shù)量快速增長的同時，能夠有效降低人力成本，提升員工作業(yè)安全環(huán)境。在優(yōu)化管理，規(guī)范制度的同時，也應從技術角度為降本增效，風險防范做出努力。
可視化接地系統(tǒng)可以很好的解決帶電掛地線和漏拆地線、接掛地線效率低、人力成本高三大問題。但若可視化接地系統(tǒng)設備的可靠性不足，將導致嚴重影響地鐵車輛的日常運營，通過各種方式發(fā)現(xiàn)可視化接地系統(tǒng)的隱患，整改不足，提高可視化接地設備的可靠性，是及其重要的一項工作。
1 可視化接地系統(tǒng)工作原理
可視化接地系統(tǒng)是一套可以實現(xiàn)中央級遠程操作掛拆接觸網(wǎng)地線，并能在中央級，車控室通過視頻畫面觀察地線接掛情況的設備。它的設備組成主要如圖 1 有以下模塊：
中央管理層：系統(tǒng)服務器、系統(tǒng)工作站、視頻工作站。
站級管理層：站級可視化操作終端、通信管理機、視頻硬盤錄像機、鑰匙管理機。
間隔設備層：可視化接地裝置本體，可視化接地裝置攝像機。
電力調度操作終端設備通過系統(tǒng)服務器經(jīng)過通信控制器向正線配置的可視化接地裝置發(fā)出掛拆地線指令，可視化接地裝置自動執(zhí)行接觸網(wǎng)驗電、殘壓放電、接地的步驟。當檢測到接觸網(wǎng)有電時，自動禁止接地刀閘合閘操作。同時配置在柜內的接地刀閘監(jiān)控攝像機和隧道壁上的隔開監(jiān)控攝像機不間斷實時將視頻上傳到車控室站級終端和中央級工作站終端，電調和車站作業(yè)人員可以通過視頻呈現(xiàn)的方式，確認接地刀閘分合閘狀態(tài)。接地裝置上端裝設有 LED 顯示屏，可實時顯示接觸網(wǎng)電壓，起到給軌行區(qū)作業(yè)人員安全警示作用。
2 可視化接地系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸結構的現(xiàn)狀
目前國內地鐵通用的可視化接地系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡拓撲結構如圖 2 中所示，設備網(wǎng)絡傳輸結構由調度層、網(wǎng)絡層、站級層三級組成。調度層至網(wǎng)絡層經(jīng)通訊機、交換機至 A 網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，A 網(wǎng)環(huán)網(wǎng)連接至各個站點站級層通訊機設備。站級層包含間隔層設備和站控層設備，設備本體、車站端、調度端三級控制模式，站級層設備通訊機作為站級的控制傳輸中樞，站級遠程控制與調度端遠程控制相互獨立，二者功能互不影響。
可視化接地系統(tǒng)網(wǎng)絡結構僅使用 A 網(wǎng)單通道進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，調度層通訊機通常采用 104 子站協(xié)議與綜合監(jiān)控通信及正線各站可視化接地裝置通訊。調度層進行可視化接地裝置遙控操作，當所處網(wǎng)絡通道發(fā)生圖 2 中四處地方其中一處故障點中斷時，中央級將無法監(jiān)視和控制所有站點的可視化接地裝置。特別是若故障發(fā)生于施工結束需要拆除地線，接觸網(wǎng)需要恢復供電時，調度層無法遠程操作可視化接地裝置，導致接觸網(wǎng)地線無法拆除，接觸網(wǎng)無法執(zhí)行送電操作，必須由人工分散至各個站點現(xiàn)場應急操作將可視化接地裝置分閘，繼而完成接觸網(wǎng)送電。在這種故障情況發(fā)生時，反而會大量耗費人力、物力，甚至直接影響地鐵的行車組織，存在較大安全隱患。
3 傳輸網(wǎng)絡結構冗余配置提升對策
正如上文所述，可視化接地系統(tǒng)的網(wǎng)絡傳輸結構為單通道方式，造成通道冗余度低，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡存在穩(wěn)定性與可靠性不足的問題，可能導致影響地鐵行車運營的事件發(fā)生。
從整體分析，絕大部分地鐵的綜合監(jiān)控環(huán)網(wǎng)一般使用 A、B 雙環(huán)網(wǎng)結構通訊至各個站點，根據(jù)綜合監(jiān)控網(wǎng)絡結構的思路，將可視化接地系統(tǒng)改造成雙網(wǎng)通訊模式，形成系統(tǒng)網(wǎng)絡通道的冗余度，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。
雙網(wǎng)改造后的網(wǎng)絡拓撲如圖 3 所示，于調度層增加一臺 B 網(wǎng)通訊機和 B 網(wǎng)交換機，調度層 A 網(wǎng)交換機分別與 A、B 網(wǎng)通訊機連接，B 網(wǎng)交換機也分別與 A、B 網(wǎng)通訊機連接，A、B 網(wǎng)交換機再連接至綜合監(jiān)控 A、B 網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，綜合監(jiān)控 A、B 網(wǎng)環(huán)網(wǎng)連接至各個站點站級層通訊機設備，形成了從可視化接地裝置至站級層變電所內通訊機為單通道數(shù)據(jù)傳輸，從站級層通訊機至綜合監(jiān)控 A、B 通信環(huán)網(wǎng)，綜合監(jiān)控 A、B 通信環(huán)網(wǎng)至調度層通訊機的數(shù)據(jù)傳輸均為雙通道傳輸?shù)木W(wǎng)絡結構，實現(xiàn)站級層至網(wǎng)絡層以及網(wǎng)絡層至調度層的雙網(wǎng)通信冗余配置。當站級層至調度層數(shù)據(jù)傳輸通道設備出現(xiàn)故障時，可由另一回網(wǎng)絡傳輸通道實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，不影響可視化接地裝置的遠程操作;當站內設備故障時僅影響本站設備操作，不影響其余車站可視化接地裝置的操作。
4 網(wǎng)絡傳輸結構改造后的驗證方法
4.1 中央管理層驗證
中央級全線順控測試及中央級 A、B 網(wǎng)切換測試，具體測試流程如下：
(1)對全站可視化接地裝置進行一次順控合、分閘測試，操作結束后隨意抽取三個站可視化接地裝置進行單點遙控合、分閘操作。
(2) 斷開 A 網(wǎng)交換機電源空開，3 分鐘后由電調對全線可視化接地裝置進行一次全線順控合閘→分閘操作，應操作成功。
(3)合上 A 網(wǎng)交換機電源空開，斷開 B 網(wǎng)交換機電源空開，3 分鐘后由電調對全線可視化接地裝置進行一次全線順控合閘→ 分閘操作，應操作成功。
(4)合上 B 網(wǎng)交換機電源空開，斷開 A 網(wǎng)通訊管理機電源空開，3 分鐘后由電調對全線可視化接地裝置進行一次全線順控合閘→分閘操作，應操作成功。
(5)合上 A 網(wǎng)通訊管理機電源空開，斷開 B 網(wǎng)通訊管理機電源空開，3 分鐘后由電調對全線可視化接地裝置進行一次全線順控合閘→分閘操作，應操作成功。
(6) 斷開 A 網(wǎng)交換機電源空開，3 分鐘后由電調對全線可視化接地裝置進行一次全線順控合閘→分閘操作，應操作成功。
(7)合上 A 網(wǎng)交換機電源空開，合上 B 網(wǎng)通訊管理機電源空開，斷開 B 網(wǎng)交換機電源空開，斷開 A 網(wǎng)通訊管理機電源空開，3 分鐘后由電調對全線可視化接地裝置進行一次全線順控合閘→ 分閘操作，應操作成功。
(8)合上 B 網(wǎng)交換機電源空開，合上 A 網(wǎng)通訊管理機電源空開，3 分鐘后由電調對全線可視化接地裝置進行一次全線順控合閘→分閘操作，操作結束后隨意抽取三個站可視化接地裝置進行單點遙控合、分閘操作，均應操作成功。(9)中央管理層雙網(wǎng)功能測試結束、人員出清。
4.2 站級管理層驗證
站級遙控測試及站級 A、B 網(wǎng)切換測試，詳細測試步驟如下：
(1)電力調度對全線路單站可視化接地裝置進行依次分合閘操作，應操作成功。
(2)車站斷開通訊機 A 網(wǎng)網(wǎng)線，約 1min 后電力調度對單站可視化接地裝置進行依次分合閘操作，應操作成功。
(3)車站斷開通訊機 B 網(wǎng)網(wǎng)線，連接 A 網(wǎng)網(wǎng)線，約 1min 后電力調度對單站可視化接地裝置進行依次分合閘操作，應操作成功。
(4)依次對全線各個車站重復(2)、(3)步驟執(zhí)行測試，應操作成功。
(5)站級管理層雙網(wǎng)功能測試結束、人員出清。
5 應急措施及預案
5.1 在進行站級通訊管理機安裝時誤碰運行中的 PSCADA 工況機，造成 PSCADA 工況機死機、重啟等問題，導致單站 PSCADA 系統(tǒng)無法監(jiān)控、操作本站設備。
應急措施：施工負責人應立即組織停止工作，現(xiàn)場進行排查，檢查 PSCADA 工況機、交換機電源等設備，保證設備恢復正常運行。如若 PSCADA 設備無法恢復正常運行，應安排專人進行值守保障。
5.2 中央級 A、B 網(wǎng)通訊管理機升級過程中數(shù)據(jù)文件配置錯誤，造成中央級通訊管理機與站級通訊管理機通道未建立或電調無法進行全線可視化接地柜操作。
應急措施：若在施工結束前 30 分鐘無法正常完成測試，施工負責人應立即組織設備廠家將通訊管理機數(shù)據(jù)文件還原至改造前狀態(tài)。
5.3 在完成中央級通訊管理機數(shù)據(jù)更新后電調對全線接地柜進行遙控分合閘測試出現(xiàn)異常。
應急措施：
(1)若程序更新后出現(xiàn)異常或出現(xiàn)可視化接地柜無法分閘的情況，施工結束前 30 分鐘仍無法恢復，電力調度應根據(jù)對應的現(xiàn)場應急處置方案要求，立即組織線上應急變電人員、接觸網(wǎng)人員出動至各牽引變電所就地操作分可視化接地柜。
(2)設備廠家拷貝裝置日志文件，對新的數(shù)據(jù)文件進行深入分析，查找異常原因，找到異常原因并整改測試正常后，征得地鐵公司同意后再開展下一步改造工作。
5.4 在進行 A、B 網(wǎng)通道切換測試時出現(xiàn)切換不成功的情況。應急措施：設備廠家拷貝中央級通訊管理機裝置日志文件，檢查異常原因，在原因未查明并解決前設備廠家每晚安排人員進行保障。原因查明后，征得地鐵公司同意后再開展下一步改造工作。
5.5 改造結束運行一段時間后系統(tǒng)出現(xiàn)異常。
應急措施：
原有站級通訊管理機保持在原安裝位置并保持上電狀態(tài)，僅將通訊網(wǎng)線隔離，便于異常時，原有站級通訊管理機可直接投入使用，待系統(tǒng)連續(xù)運行 1 個月穩(wěn)定后再進行拆除。
若系統(tǒng)出現(xiàn)較大異常，一方面重新將原有站級通訊管理機投入運行，將現(xiàn)有通訊管理機從系統(tǒng)中隔離;另一方面，將中央級通訊管理機數(shù)據(jù)配置文件恢復至改造前版本，在異常原因未查明并得到解決前禁止將改造后的系統(tǒng)投入運行。
6 結論
針對地鐵行業(yè)現(xiàn)行可視化接地系統(tǒng)網(wǎng)絡結構冗余度不足，導致影響地鐵運營的隱患，設計了上述雙網(wǎng)改造的方案，此改造方案已在廈門地鐵 2 號線完成實施并投入運行，整體效果較好，目前未出現(xiàn)上述同類型故障。實踐證明，本文使用的方法安全有效，能較好的實現(xiàn)可視化接地系統(tǒng)所帶來的經(jīng)濟、安全、高效的效益。——論文作者：馬 濤
參考文獻
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