軌道交通供電系統(tǒng)及電力技術探討
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摘要：一個城市的軌道交通能否可以正常、順利地運行，關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，對此，本文對城市軌道交通供電系統(tǒng)的一些組成及各項技術應用于地鐵中作出詳細的介紹，并且有效分析供電系統(tǒng)中的電力技術，根據(jù)分析的問題給出相應的解決方式，并闡述了故障檢測與健康管理。
關鍵詞：城市軌道交通；供電系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)；技術
一個城市的交通是否可以正常地運行，關鍵在于其供電系統(tǒng)，因為這一系統(tǒng)保證了電能的供應以及傳輸功能的實現(xiàn)，因此整個軌道交通運行的質(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)絡也逐漸地發(fā)達，并且運行的線路也在不斷地增加，這對供電系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求，因此，對于供電系統(tǒng)的結構及電力技術的分析是非常有意義且可以帶來現(xiàn)實價值的。
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，隨著社會的不斷發(fā)展、科學的進步，對這兩種模式也逐漸研究出相結合的模式，命名為雙制式的供電系統(tǒng)，并且對于每個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集以及健康系統(tǒng)的設定也逐漸地進行落實，主要功能是可以對于回路電壓電流或者是某個故障存在跳閘的現(xiàn)象進行監(jiān)視，對于開關的遙控合分進行測試，但是，在研究的過程中也會出現(xiàn)一定的問題，致使導體的連接質(zhì)量以及是否存在絕緣損壞等問題無法感知檢測。由于城市軌道交通的供電系統(tǒng)是由人工進行定期的巡檢，導致重要的工作環(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)務水平本就不高導致其巡檢的質(zhì)量也無法得到保證，因此，對于供電系統(tǒng)的運行的優(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)量低下導致供電系統(tǒng)無法正常運行。隨著大數(shù)據(jù)技術的有效提高，在城市軌道交通供電系統(tǒng)中也大量地應用大數(shù)據(jù)技術，有效地提高了智能運維的工作效率，因此，這項突破也需要得到更多相關單位的重視，從而來保證這種技術可以更好地應用在供電系統(tǒng)的運行過程中，不但要實現(xiàn)其高效的運行還要將供電系統(tǒng)在運行的過程中存在的問題有效地解決。綜上，對于大數(shù)據(jù)技術的應用，實現(xiàn)供電系統(tǒng)的優(yōu)化過程是十分重要的，所以對于大數(shù)據(jù)技術的應用是否可以提高健康管理以及故障檢測效果至關重要。
2城市軌道交通交流牽引供電系統(tǒng)概述
牽引電機是列車在運行過程中的主要動力來源，這種電機通常分為兩種，主要是直流牽引電機以及交流牽引電機，在列車實際運行的過程中，對于交流牽引電機的使用數(shù)量是最多的，因為這一牽引電機的功率的承受能力遠遠大于直流牽引電機，因為直流牽引電機存在換向環(huán)等機械機構，但是，交流牽引電機不存在機械結構，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中用交流牽引電機逐漸地取代了直流電機。單向鏈接是交流牽引供電系統(tǒng)的主要鏈接方式，有兩臺變壓器為其工作，雙繞組單相變壓是其變壓方式，它的結構從外部來看，像一個開口的三角形，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，母線負責鏈接其他的端口，因為終端供電需要進行降壓，因此，加設了降壓系統(tǒng)，但是由于列車需要照明，在需要照明的地方加了偏高一點的電壓，建立了增壓系統(tǒng)，使得電器可以正常地運行。
3大數(shù)據(jù)技術
3.1大數(shù)據(jù)技術的主要應用
從某種程度上說，數(shù)據(jù)的有效分析離不開大數(shù)據(jù)，但是大數(shù)據(jù)又來源于各種各樣的數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)中，可以獲得存在價值的信息。它是這個高科技時代的產(chǎn)物，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，使得各項數(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)平臺合理地應用起來，將數(shù)據(jù)的采集、儲存以及處理等各個環(huán)節(jié)充分地發(fā)揮出來，并且可以通過日志的形式將大量的數(shù)據(jù)進行有效的展示、傳輸以及篩選等功能的實現(xiàn)。同時，大數(shù)據(jù)技術的應用在城市軌道交通供電系統(tǒng)可以預測能源消費的發(fā)展趨勢，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)實際情況，改進和建立有針對性的節(jié)能措施，降低城市軌道交通的能源消耗。此外，通過對供電系統(tǒng)運行中存在的隱患和故障進行大數(shù)據(jù)分析，可以了解隱患和故障的相似性和關鍵因素，有針對性地消除隱患，預防故障。城市軌道交通運營高峰和低谷兩次，每次都存在一定的差異，所以為了確保安全穩(wěn)定運行，必須掌握城市軌道交通供電系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)可以及時地掌握電源的供電系統(tǒng)和相關的各種參數(shù),全面提高電力供應的質(zhì)量。
3.2故障預測與健康管理
針對正在建設或者計劃未來建設的城市軌道交通新路線，在建設之前，進行詳細的電能質(zhì)量評估是非常有必要的，尤其對于其中的重要參數(shù)，要在評估后進行準確的記錄，進而為后續(xù)進行供電系統(tǒng)設計提供良好的數(shù)據(jù)支持和理論基礎。而在預測算法上，一般會采用ARIMA時間序列算法對電能質(zhì)量中的有功功率進行評估，并且根據(jù)所得數(shù)據(jù)與所采集的電能質(zhì)量穩(wěn)定指標建立一個算法模型，進而進行更加精準的預測。此外，在城市軌道交通供電系統(tǒng)的實際運行過程中，也會存在不同因素造成的問題，這些問題一旦得不到重視，最終會導致故障的發(fā)生，一旦出現(xiàn)故障必然會導致城市軌道的正常供電受到影響。因此，為使存在的問題得到有效地解決，對故障的預測以及健康管理的工作要不斷地落實，保證每個環(huán)節(jié)的工作得到有效的優(yōu)化，并且對于遇到的問題要進行全面的分析，對故障的預測以及健康管理工作認真地落實，保證每個工作環(huán)節(jié)切實得到優(yōu)化。這就需要計劃長期的監(jiān)測方案，不但要對電壓、電流、溫度、濕度等關鍵的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，還要根據(jù)實際的情況進行壽命模型的建立，牢牢地掌握其使用的壽命，對于老化問題的出現(xiàn)，要及時地進行零件的更換以及維護，避免由于這一問題的出現(xiàn)，導致城市軌道交通的安全穩(wěn)定運行受到影響。（1）充分利用大數(shù)據(jù)對城市軌道交通系統(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)的各類數(shù)據(jù)進行采集、傳輸，儲存到數(shù)據(jù)庫中，為后期各類數(shù)據(jù)分析做好準備。而且新技術的應用如智能傳感器的應用，能夠進一步保障數(shù)據(jù)采集的準確性，使得故障預測與健康管理質(zhì)量得到全面提升。（2）在進行狀體監(jiān)控這一環(huán)節(jié)展開工作的過程中，首先，要根據(jù)城市軌道交通的供電系統(tǒng)進行相關供電方案的合理選擇，并且制定出具有針對性的供電狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，充分地利用智能傳感器技術對電流、電壓以及溫度等進行實時的數(shù)據(jù)監(jiān)控，及時高效地把握住供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對于管理工作的順利開展有著非常重要的意義。（3）各大城市發(fā)展速度飛快，城市面積不斷擴張，城市人口也不斷增加，也就給城市交通帶來了巨大的壓力，提供一個更加便捷并且更加快速的交通方式就成為一個迫在眉睫的任務，因此，預測并管理好這些故障是非常重要的。（4）進行決策輔助一定要根據(jù)故障的相關語境信息以及健康的狀態(tài)進行數(shù)據(jù)信息情況的評估，還要依照現(xiàn)實情況制定出供電系統(tǒng)運行維修的關鍵點，這是高效開展管理工作的主要方法，對于經(jīng)常發(fā)生故障的區(qū)域，不但要進行故障的維修工作，還要做好事故發(fā)生之前的預防工作，以此檢測維護的效率得到有效的提高。（5）在短時間尺度上進行故障預測與快速診斷、在中時間尺度上進行健康評估與剩余壽命預測、在長時間尺度上進行系統(tǒng)可靠性評估與風險評估，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)濟高效運行。本成果國際領先。本成果適用于新一代信息技術、軌道交通和節(jié)能環(huán)保領域。
4結語
綜上所述，在城市化不斷發(fā)展的前提下，對各行各業(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)，一定要加強其穩(wěn)定性，對新技術的融入要不斷地加強，對各個環(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
