軌道交通供電系統(tǒng)及電力技術(shù)探討

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摘要：一個(gè)城市的軌道交通能否可以正常、順利地運(yùn)行，關(guān)鍵在于城市軌道交通的供電系統(tǒng)是否具備穩(wěn)定性以及可靠性，對(duì)此，本文對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)的一些組成及各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于地鐵中作出詳細(xì)的介紹，并且有效分析供電系統(tǒng)中的電力技術(shù)，根據(jù)分析的問(wèn)題給出相應(yīng)的解決方式，并闡述了故障檢測(cè)與健康管理。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；供電系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)；技術(shù)

一個(gè)城市的交通是否可以正常地運(yùn)行，關(guān)鍵在于其供電系統(tǒng)，因?yàn)檫@一系統(tǒng)保證了電能的供應(yīng)以及傳輸功能的實(shí)現(xiàn)，因此整個(gè)軌道交通運(yùn)行的質(zhì)量以及效率才可以得到保障。隨著城市的不斷發(fā)展，軌道交通網(wǎng)絡(luò)也逐漸地發(fā)達(dá)，并且運(yùn)行的線路也在不斷地增加，這對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求，因此，對(duì)于供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及電力技術(shù)的分析是非常有意義且可以帶來(lái)現(xiàn)實(shí)價(jià)值的。

1研究背景

直流制以及交流制是城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的供電制式的兩種不同的形式，但是，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展、科學(xué)的進(jìn)步，對(duì)這兩種模式也逐漸研究出相結(jié)合的模式，命名為雙制式的供電系統(tǒng)，并且對(duì)于每個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集以及健康系統(tǒng)的設(shè)定也逐漸地進(jìn)行落實(shí)，主要功能是可以對(duì)于回路電壓電流或者是某個(gè)故障存在跳閘的現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)于開(kāi)關(guān)的遙控合分進(jìn)行測(cè)試，但是，在研究的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)一定的問(wèn)題，致使導(dǎo)體的連接質(zhì)量以及是否存在絕緣損壞等問(wèn)題無(wú)法感知檢測(cè)。由于城市軌道交通的供電系統(tǒng)是由人工進(jìn)行定期的巡檢，導(dǎo)致重要的工作環(huán)節(jié)的工作效率難以有效地提高，并且存在一些巡檢人員自身的業(yè)務(wù)水平本就不高導(dǎo)致其巡檢的質(zhì)量也無(wú)法得到保證，因此，對(duì)于供電系統(tǒng)的運(yùn)行的優(yōu)化以及調(diào)整一定要高度的重視，避免由于人工巡檢的質(zhì)量低下導(dǎo)致供電系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效提高，在城市軌道交通供電系統(tǒng)中也大量地應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，有效地提高了智能運(yùn)維的工作效率，因此，這項(xiàng)突破也需要得到更多相關(guān)單位的重視，從而來(lái)保證這種技術(shù)可以更好地應(yīng)用在供電系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，不但要實(shí)現(xiàn)其高效的運(yùn)行還要將供電系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中存在的問(wèn)題有效地解決。綜上，對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的優(yōu)化過(guò)程是十分重要的，所以對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用是否可以提高健康管理以及故障檢測(cè)效果至關(guān)重要。

2城市軌道交通交流牽引供電系統(tǒng)概述

牽引電機(jī)是列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中的主要?jiǎng)恿?lái)源，這種電機(jī)通常分為兩種，主要是直流牽引電機(jī)以及交流牽引電機(jī)，在列車(chē)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)于交流牽引電機(jī)的使用數(shù)量是最多的，因?yàn)檫@一牽引電機(jī)的功率的承受能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直流牽引電機(jī)，因?yàn)橹绷鳡恳姍C(jī)存在換向環(huán)等機(jī)械機(jī)構(gòu)，但是，交流牽引電機(jī)不存在機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此，其可以在較高的轉(zhuǎn)速情況下穩(wěn)定地工作，所以在軌道交通列車(chē)中用交流牽引電機(jī)逐漸地取代了直流電機(jī)。單向鏈接是交流牽引供電系統(tǒng)的主要鏈接方式，有兩臺(tái)變壓器為其工作，雙繞組單相變壓是其變壓方式，它的結(jié)構(gòu)從外部來(lái)看，像一個(gè)開(kāi)口的三角形，電網(wǎng)的兩端存在高低電壓，接地的一端為低壓，電網(wǎng)的接入端為高壓，母線負(fù)責(zé)鏈接其他的端口，因?yàn)榻K端供電需要進(jìn)行降壓，因此，加設(shè)了降壓系統(tǒng)，但是由于列車(chē)需要照明，在需要照明的地方加了偏高一點(diǎn)的電壓，建立了增壓系統(tǒng)，使得電器可以正常地運(yùn)行。

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

從某種程度上說(shuō)，數(shù)據(jù)的有效分析離不開(kāi)大數(shù)據(jù)，但是大數(shù)據(jù)又來(lái)源于各種各樣的數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)中，可以獲得存在價(jià)值的信息。它是這個(gè)高科技時(shí)代的產(chǎn)物，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，使得各項(xiàng)數(shù)據(jù)的有效處理得到保證。并且可以將大數(shù)據(jù)在供電系統(tǒng)平臺(tái)合理地應(yīng)用起來(lái)，將數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存以及處理等各個(gè)環(huán)節(jié)充分地發(fā)揮出來(lái)，并且可以通過(guò)日志的形式將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的展示、傳輸以及篩選等功能的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用在城市軌道交通供電系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)能源消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)，掌握能源消耗的城市軌道交通的發(fā)展規(guī)律，以便它可以根據(jù)實(shí)際情況，改進(jìn)和建立有針對(duì)性的節(jié)能措施，降低城市軌道交通的能源消耗。此外，通過(guò)對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行中存在的隱患和故障進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，可以了解隱患和故障的相似性和關(guān)鍵因素，有針對(duì)性地消除隱患，預(yù)防故障。城市軌道交通運(yùn)營(yíng)高峰和低谷兩次，每次都存在一定的差異，所以為了確保安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須掌握城市軌道交通供電系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)可以及時(shí)地掌握電源的供電系統(tǒng)和相關(guān)的各種參數(shù),全面提高電力供應(yīng)的質(zhì)量。

3.2故障預(yù)測(cè)與健康管理

針對(duì)正在建設(shè)或者計(jì)劃未來(lái)建設(shè)的城市軌道交通新路線，在建設(shè)之前，進(jìn)行詳細(xì)的電能質(zhì)量評(píng)估是非常有必要的，尤其對(duì)于其中的重要參數(shù)，要在評(píng)估后進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，進(jìn)而為后續(xù)進(jìn)行供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供良好的數(shù)據(jù)支持和理論基礎(chǔ)。而在預(yù)測(cè)算法上，一般會(huì)采用ARIMA時(shí)間序列算法對(duì)電能質(zhì)量中的有功功率進(jìn)行評(píng)估，并且根據(jù)所得數(shù)據(jù)與所采集的電能質(zhì)量穩(wěn)定指標(biāo)建立一個(gè)算法模型，進(jìn)而進(jìn)行更加精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。此外，在城市軌道交通供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，也會(huì)存在不同因素造成的問(wèn)題，這些問(wèn)題一旦得不到重視，最終會(huì)導(dǎo)致故障的發(fā)生，一旦出現(xiàn)故障必然會(huì)導(dǎo)致城市軌道的正常供電受到影響。因此，為使存在的問(wèn)題得到有效地解決，對(duì)故障的預(yù)測(cè)以及健康管理的工作要不斷地落實(shí)，保證每個(gè)環(huán)節(jié)的工作得到有效的優(yōu)化，并且對(duì)于遇到的問(wèn)題要進(jìn)行全面的分析，對(duì)故障的預(yù)測(cè)以及健康管理工作認(rèn)真地落實(shí)，保證每個(gè)工作環(huán)節(jié)切實(shí)得到優(yōu)化。這就需要計(jì)劃長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)方案，不但要對(duì)電壓、電流、溫度、濕度等關(guān)鍵的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行壽命模型的建立，牢牢地掌握其使用的壽命，對(duì)于老化問(wèn)題的出現(xiàn)，要及時(shí)地進(jìn)行零件的更換以及維護(hù)，避免由于這一問(wèn)題的出現(xiàn)，導(dǎo)致城市軌道交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到影響。（1）充分利用大數(shù)據(jù)對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)的分析情況，并優(yōu)化采集方案，合理地將城市軌道交通供電系統(tǒng)的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸，儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后期各類(lèi)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(cè)與健康管理質(zhì)量得到全面提升。（2）在進(jìn)行狀體監(jiān)控這一環(huán)節(jié)展開(kāi)工作的過(guò)程中，首先，要根據(jù)城市軌道交通的供電系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)供電方案的合理選擇，并且制定出具有針對(duì)性的供電狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，充分地利用智能傳感器技術(shù)對(duì)電流、電壓以及溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，及時(shí)高效地把握住供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于管理工作的順利開(kāi)展有著非常重要的意義。（3）各大城市發(fā)展速度飛快，城市面積不斷擴(kuò)張，城市人口也不斷增加，也就給城市交通帶來(lái)了巨大的壓力，提供一個(gè)更加便捷并且更加快速的交通方式就成為一個(gè)迫在眉睫的任務(wù)，因此，預(yù)測(cè)并管理好這些故障是非常重要的。（4）進(jìn)行決策輔助一定要根據(jù)故障的相關(guān)語(yǔ)境信息以及健康的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息情況的評(píng)估，還要依照現(xiàn)實(shí)情況制定出供電系統(tǒng)運(yùn)行維修的關(guān)鍵點(diǎn)，這是高效開(kāi)展管理工作的主要方法，對(duì)于經(jīng)常發(fā)生故障的區(qū)域，不但要進(jìn)行故障的維修工作，還要做好事故發(fā)生之前的預(yù)防工作，以此檢測(cè)維護(hù)的效率得到有效的提高。（5）在短時(shí)間尺度上進(jìn)行故障預(yù)測(cè)與快速診斷、在中時(shí)間尺度上進(jìn)行健康評(píng)估與剩余壽命預(yù)測(cè)、在長(zhǎng)時(shí)間尺度上進(jìn)行系統(tǒng)可靠性評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并根據(jù)健康狀態(tài)制定系統(tǒng)的狀態(tài)維修策略，保障軌道交通系統(tǒng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。本成果國(guó)際領(lǐng)先。本成果適用于新一代信息技術(shù)、軌道交通和節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在城市化不斷發(fā)展的前提下，對(duì)各行各業(yè)都提出了更高的要求，作為城市軌道交通的重要組成部分之一的供電系統(tǒng)，一定要加強(qiáng)其穩(wěn)定性，對(duì)新技術(shù)的融入要不斷地加強(qiáng)，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)要高度重視監(jiān)控并做好分析工作，保證系統(tǒng)可以安全有效地運(yùn)行，為人們的出行提供安全可靠的保證。

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作者：王金永 單位：科華恒盛股份有限公司