接触网可视化接地系统应急功能设置的必要性研究

摘 要：可视化接地系统是用于实现接触网远方及就地验电接地功能的可视化直流验电接地装置，系统可采集对应隔离开关的位置信号、接触网电压信号，通过计算机及相关硬件实现隔离开关状态判断及验电闭锁。然而，在日常使用过程中，可能存在由于隔离开关信息反馈不正确等原因，造成接地逻辑判断不通过的情况。现从运营维护的角度出发，讨论一种在确保安全的前提下，降低因通信异常等故障带来的大面积可视化接地刀闸无法合闸影响的实现方案。

关键词：接触网;可视化接地;應急操作;运营维护

1    可视化接地系统概况

1.1    网络结构

系统网络模式为光纤单环以太网，站级管理层之间通过光纤连接成光纤主干网。OCC中央管理层通过交换机接入光纤主干网，区间牵引所通过接入邻站交换机后统一接入光纤主干网。系统示意图如图1所示。

1.2    防误逻辑判断原则

可视化防误逻辑判断分为中央级和站级两种，中央级闭锁逻辑基本原则为：（1）地线最长防护范围不能超过两个越区隔离开关，不能超过3个供电区;（2）接地柜合闸时，其所在供电臂所有来电方向的隔离开关均分闸;（3）无分闸条件。

站级闭锁逻辑基本原则为：（1）接地柜站级合闸逻辑仅与本供电区上网及越区隔离开关进行联锁;（2）无分闸条件;（3）车辆段/停车场站级闭锁逻辑与中央级闭锁逻辑相同。

根据以上闭锁原则，在中央级进行正线接地柜合闸操作时，最多需要判断4个站的隔离开关状态。

1.3    防误系统判断流程

系统防误模块中配置了防误逻辑公式，监控模块请求操作接地柜设备时，防误模块对逻辑公式进行校验，通过了防误逻辑校验才会允许监控模块进行遥控操作。流程步骤如下：

（1）监控模块将整票（程控、并控序列）发防误模块;

（2）防误模块根据设备是否存在、状态是否一致、防误逻辑校验进行判断，成功则提示校验成功，不成功则禁止操作;

（3）监控模块发送单步操作请求;

（4）防误模块再次进行逻辑校验，校验成功进行下一步操作，不成功则禁止操作;

（5）防误模块发送解锁命令，接地柜进行解锁;

（6）解锁成功，防误模块通知监控模块进行遥控操作;

（7）监控模块进行遥控选择及执行操作;

（8）接地柜接收到命令后，判断隔离开关状态并进行验电，符合条件进行遥控操作;

（9）遥控成功后，监控模块、防误模块收到变位，不成功则返回提示;

（10）防误模块收到变位后，闭锁;

（11）接地柜实时上传遥视图像。

2    优化必要性

2.1    历史案例

下面就3次因邻站隔离开关信号问题影响本站可视化接地柜操作的情况进行必要性说明。

2.1.1    站级可视化通信柜故障

2019年1月，中央级执行全线接地操作时，出现3个站点接地刀闸合闸不成功故障，其他站点正常。

后经检查分析，故障原因为：3站点的中间站管理机到主干网交换机的网线水晶头与通信机网口接触不良，导致通信存在中断。由于该站隔离开关状态与邻站存在逻辑判断关系，故导致多站无法进行操作。

2.1.2    隔离开关故障

2019年4月，由于某站隔离开关分闸程控执行失败，刀闸显示未定义状态。受此影响，当天本站、邻站可视化接地操作失败。排除隔离开关故障后，可视化刀闸操作正常。

2.1.3    可视化接地装置故障

2019年7月，由于某站1#可视化柜失电，系统无法读取该可视化接地柜各项信息，无法判断所关联的隔离开关状态，导致邻站可视化逻辑校验不通过。

2.2    应急难度大

随着轨道交通的快速发展，越来越多的线路变得距离长、站点多、站间距大，停电作业时，需挂地线站点较多。结合案例经验，当出现类似故障时，存在以下应急难度：

2.2.1    影响范围大

由于接地装置与隔离开关闭锁逻辑较多，当某站点出现故障时，势必影响相邻站点的接地操作。

2.2.2    应急时间长

当区间所或无专业人员值守站点出现故障时，在郊区线路将难以安排人员立即到位处理。

2.2.3    保障人力少

面对大量的挂地线点，若需对其实现驻人保障，将无法满足其他设备生产需求。

3    实现方案

在保持原有操作模式的基础上，增加应急功能，使用同一张接线图，通过软件界面按钮实现两种模式切换。

3.1    基本功能

（1）站级以及OCC系统应可分别独立进入应急模式;（2）可以选择解除任意单站软闭锁及硬闭锁;（3）提供应急逻辑公式配置功能;（4）保留判断上网隔离开关状态及强制验电闭锁功能。

3.2    功能实现方式

（1）在系统权限配置界面，对特定用户配置应急权限，具有该功能权限的用户，方可进入、退出应急模式;（2）进入、退出应急模式，系统记录相应的日志;（3）进入应急模式后，图形界面有明显警示标志或提示;（4）在逻辑配置界面中实现应急模式逻辑公式的增加、修改、删除、保存等功能;（5）在系统中增加应急模式五防校核接口。

3.3    方案风险评估

（1）应急功能不对原有模式做任何改动，两模式独立运行，不会相互影响;（2）软件更新前进行充分测试;（3）使用过程中发现不稳定或不可知的系统缺陷，启用应急预案，紧急恢复备份系统，确保系统正常运行;（4）升级前，编制详细的升级说明书。

4    安全可靠性分析

4.1    技术可靠性

（1）应急模式下，保留接地柜与本区上网刀闸的闭锁关系，保留接地柜验电功能，确保接地柜在本区上网刀闸分位且验明接触网无电时，方可进行合闸操作，避免带电挂地线;

（2）在软件上对应急操作进行明确的权限划分，必须具备相应操作资格的人员方可进行应急操作，所有登陆及操作信息均被记录且可追溯;

（3）应急模式下，在软件用户界面中设置相应的提醒及警示标示，用以提醒操作人员注意反复确认当前合闸条件是否满足。

4.2    管理可靠性

（1）培训操作人员。对于各级设备可进行应急操作的人员进行培训，并对培训内容进行考试及成绩备案，以保证操作人员具备确认设备安全操作的能力。

（2）界定操作条件。進入应急模式前，必须确认相关设备状态，应急模式下对隔离开关状态的确认必须以综合监控为准，符合操作条件方可进行接地柜操作。

（3）修订操作规章。应急功能正式投入运行前，必须对相关操作规章进行修订，规章内对上述操作资格及条件进行详细明确。

（4）完善操作预案。应急功能正式运行前，须完善相关应急预案，主要有两方面内容：一是在既有预案上增加进入应急模式条件;二是针对进入应急模式后出现的应急情况进行详细剖析，用以应对应急操作出现异常的情况。

5    结语

本文的论述旨在提高可视化接地系统应急能力，即在确保安全的前提下，缩小因通信异常等故障带来的大面积可视化接地刀闸无法合闸的影响范围，提高应急速度，降低影响程度。通过对实现方案进行风险评估及可靠性分析，可将所产生的影响控制在安全范围内。

[参考文献]

[1] 胡渊.地铁接触网可视化验电接地系统设计方案研究[J].科学技术创新，2019（19）：100-101.

[2] 张绍静.接触网可视化接地系统在轨道交通中适用性探讨[J].江西建材，2015（6）：110.

[3] 杨康.地铁接触网可视化自动挂拆地线系统研究[D].徐州：中国矿业大学，2016.

收稿日期：2020-03-26

作者简介：吴超亮（1991—），男，广东化州人，助理工程师，主要从事城市轨道交通供电系统技术管理工作。