轨道交通电力运行安全的思考

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建立安全防御体系，尽量避免安全隐患

轨道交通电力系统运行安全的一切根源在于设计和建设阶段，设计建设阶段的成果决定的运营时期的基础条件。所以解决电力系统运行安全的最根本的源头在于电力系统的设计和建设阶段。设计阶段时，应充分考虑网络化运营以及安全运营的需求，增加相应的设计考虑。而目前的轨道交通电力系统监控和管理，主要是采用传统的电力监控系统。而传统的电力监控系统只是为运营的监视和控制考虑，它强调实时性，无法为安全运营考虑，同时无法为电力维保服务。同时众多故障分析的数据都在设备端，无法通过相应系统实时自动提取到故障处置人员手中，导致系统处置效率低下。因此设计阶段应充分考虑安全运营的需求，建立相应的安全运营的分析和辅助决策系统。设计阶段，应对电力营运相关的部门进行充分调研，充分考虑技术管理、电力调度、电力维保等多部门的使用需求；从设计阶段就将安全运营的需求纳入系统设计，使得设计出的系统就能满足多方的使用需求，提高各方的处置效率。以保证运营时期的安全运营。电力系统设计阶段，应充分挖掘电力系统使用方的需求，包括车辆、信号、售检票、站务等，并能够与各相关系统进行深度融合。目前的电力系统设计，往往只通过保护等装置进行极限状况的保护，但未能与实际使用方深入融合。举一个最简单的例子，列车发车时，大多时候接触网的跳闸是由于行车调度未能避开电流的高峰发车造成。如果能与行车系统建立协同机制，行车时，避开电流高峰发车，可以大大提升电力系统的运行安全。建设阶段是对设计阶段的具体实现，需要在建设阶段进行质量的严格控制，以保证建设与设计完全匹配。建设阶段需选择合格的建设单位、合格的产品、合格的施工工艺，以保证电力系统的质量。结合运行和维修的历史数据，建立优秀供应商制度和黑名单制度。对于设备运行稳定，返修率低的优秀设备供应商，进行激励，进入优秀供应商，新项目招投标时可适当加分。对设备故障率高、运行不稳定的设备或系统供应商，建立黑名单制度，这些供应商将不再建立合作关系。通过这些管理措施，从根源上，提升供电系统的稳定性。电力系统在正式运营之前，需针对设计和建设时期的具体情况，进行运营前的风险评估，以便于对电力系统的实际情况以及存在的风险源有个初步的认知，并在正式运营后能够有针对性的进行管理和控制。同时，在运营的过程中，能够根据运行情况，不断地识别新的风险源，不断地根据实际情况对风险源进行再识别和控制，以保证对系统的清晰认知，规避相应风险。电力系统运行安全的保障很大一部分是靠人，而人的行为不安全往往是造成电力系统运行不安全的很重要的因素。根据对事故统计，电力系统的故障很大一部分是因为保养不到位、操作不规范、使用不规范等人为因素造成。

建立安全预警体系，即时发现安全隐患

电力运行的安全预警体系主要通过自动和人工相结合的方式。希望通过相应的系统，自动的判别电力相关系统和设备的运行状态，有异常时能够根据设定的模式，进行预警；同时接入人工进行二次判别。通过自动和人工结合的方式，能够在电力安全事故发生之前能够提前进行预警，以便提前应对，在事故萌芽阶段或者尚未发展成为较大事故之前能够及时发现并及时处理。电力运行安全的预警机制的前提条件是能够实时采集和实时监视电力系统和电力设备的运行现场状态，在此基础条件下，才能够对电力系统运行的现状有个全面掌控，才能够进行提前预警。轨道交通电力相关系统目前的实时采集和实时监视，只建立了电力SCADA系统，远远无法做到对电力系统运行状态的实时采集和实时监视的目的。电力SCADA系统建立的初衷是保证正常运营，而不是安全和高效运营。众多现场实际的数据无法采集。比如列车的启动、加速、减速等不同运行态下，电网实时的负载情况，比如异常状态下故障的录波，这些相关数据，现有的电力SCADA系统无法实时采集和实时监视，所以依靠现有电力SCADA系统无法建立起满足预警要求的实时采集和实时监视系统。针对安全预警体系，电力相关系统需建立更多的安全相关的实时采集和实时监视系统，比如实时的行车负荷监视系统，弓网在线检测系统等等。只有建立这些相应的电力运行安全的实时采集和实时监视系统，才能满足安全预警的要求。电网的运行状态，往往通过电流、电压等数据的现象反映问题；同时设备的运行状态也能反应系统的运行状态。结合对电网设备信息、电网的运行状态信息，以及电网使用的工况信息（如列车的行车状态等），建立相应的数据分析模型，通过对历史数据的挖掘，可以对电网当前的运行状态进行相应的评判和预测。例如，电的信息结合实时的行车信息，可以对电网的当前负荷状态以及后续的负荷状态进行评测，并通过调整行车计划进行干涉，错开电流高峰，则可以避免牵引供电的超负荷运转，避免触网供电跳闸和触网设备故障等安全事故的产生。实时的数据分析和实时的安全评测系统可通过计算机自动判别和人工判别结合的方式运作。在每条线建立计算机的实时数据分析和实时安全评判系统，系统结合经验库、计算模型以及计算方法，实时自动的进行数据分析，并进行安全评估，初步判定电力系统的运行状态；计算机识别后，各条线控制中心的电力专业人员可进行人工的二次分析，对于少数人工无法判别异常现象，可提交更高等级的电力行业专家进行辅助识别。通过计算机、每条线控制中心电力专业人员、后台电力行业专家构成三层安全预警的防线，以保证及时的发现异常现象并及时预警。对电力系统的运行状态进行判别后，需要能够及时响应及时处置，以达到迅速消灭隐患的目的。根据以往的事故分析，很多电力相关的次生灾害，是由于没有提前预报，没有缓冲时间来处置；或预报了，但没有引起重视，没有及时处置所造成。所以预警体系的很重要的一个环节就是及时预报和及时处置。及时预报层面，能够将不同的信息及时预报给对应的相关人员，如行车调度、电力调度和电力维保调度人员，使得使用人员、维修人员能够采取措施及时应对。其中与运行相关的数据，应及时报送给运行管理方。如接触网的负荷预警信息，及时报送给行车调度人员，行车调度人员可及时调整行车计划，错开负荷高峰，避免事故的发生。设备异常、故障相关信息，除报送运行管理部门外，还应及时报送给电力维保部门，以便于电力维保部门及时进行故障分析、及时赶赴现场、及时应对处置，避免安全事故的产生。预警体系，除了通过计算机和人工结合的方式来发现故障隐患并预警外，还可采取纯人工的方式建立风险巡查和风险管理体系，以补充信息系统的不足。根据运营前风险评估的结果和运营中动态的风险评估的结果，有针对性的对当前存在的风险源（及故障隐患点）进行定期的排查，关注重点区域，发现可能存在的问题，并对巡查结果进行系统的管理和跟踪，以达到弥补信息系统的不足。风险巡检和风险管理主要是对于某些信息系统无法发现和排除的隐患，仍然需要技术人员去现场查看。现场巡视工作可以分为日常巡视、根据数据情况的针对性巡视。

建立安全支持体系，即时排除安全隐患

防御体系、预警体系的有效运转，需要组织架构、相应流程以及考核体系的支撑，才能保证发现问题的最高效的处置。所以需要一个高效的安全支持体系，才能够实现安全运营的目标。支持体系构建的目标是希望达到“机构合理、训练有素、反应迅速、高效联动”的目标。根据防御体系、预警体系实际存在的需求，提出以下的组织管理体系方案，以形成具有完善数据采集、数据管理分析、现场风险巡检、风险排查、风险评估、异常情况预报警、专家会商诊断及应急抢险等一系列功能的，可以充分调动系统中相关人员责任心，多层次、多途径、多方面，环环相扣的电力系统运行防御网和功能完整的轨道交通电力运行安全组织管理体系。组织体系应整合运行管理、维护管理的多个部门，整合在一个组织体系下面协同工作，打破部门壁垒，构建分级管理的模式。整个电力系统运行安全管理组织架构为三级管理体制，即COCC为领导层，每条线控制中心、电力专业维护调度中心为协调层，区域维保为现场执行层。COCC侧重于总体协调；电力专业维护调度中心侧重于运维资源的协调以及维护人员的调度；OCC运管电调侧重于发现和跟踪管理故障；OCC维保远动侧重于维护和管理；区域电力维保侧重于现场具体事务的执行。规范化流程管理体系，发生问题时，可按照流程规范的进行处理，避免因配合问题造成的处置效率低下。针对电力系统运行安全，应围绕防御、预警体系建立对应的处置流程。核心的流程应包括设计、建设阶段的风险评估及管理流程、运营阶段风险管理流程、巡视巡查流程、人工报修流程、预报警处置流程等。在流程体系确定的过程中，需要关注流程中的分级授权机制以及过程控制机制。1）分级授权和责任分担：在流程确定的过程中，应避免工作量的不平衡，避免某个环节工作量巨大导致无法有效执行。流程制定过程中，应建立分级授权制度，即不同等级的事务有不同层面的人去处理。分级授权制度同样也是对责任的分担。比如预报警的处置流程，对于一般的预警，可由现场层面的人去处置，后台专家提供远程技术支持；复杂的问题，才由专家现场去处理。这样就可以避免有经验的专业人员四处救火，疲于奔命的状态。同时，针对不同的授权，建立责任考核机制，当发生问题时，可以根据信息系统对工作流程的记录，可进行责任考核，使得任何事故都可以追责到人。2）过程跟踪和过程控制：具备良好执行效果的制度不仅需要制度本身合理，还需要执行过程的严密控制。好的制度如果没管好执行过程，一样起不到好的效果。结合信息系统建立过程跟踪和过程控制的机制，使得工作流程及信息透明化，让管理者能够通过信息系统对流程执行环节和过程一目了然，可以对于未及时处理的、未尽责的进行客户及时的处罚。使得过程监督机制建立起来，加强人的责任心。

建立安全应急体系，及时高效应急处置

轨道交通电力运行防御和预警系统不能100％的保证不发生安全事故，任何事件都有不可控因素，当发生这些突发事故时，如何高效救援并把损失降到最低，是建立安全应急体系的目标。5．1组织管理和流程管理电力运行应急体系遵循常规应急体系建设的方式，分别构建组织体系、预警预防、事故信息报告、应急响应、后期处理、应急保障、培训与演练八大模块。5．2应急辅助决策系统应急辅助决策系统可以通过信息化手段让有经验的技术人员可以远程获知现场情况，可以远程提供技术支持，提升应急救的援效率。应急辅助决策系统一般包含以下几部分内容：1）故障定位和分析：发生供电应急处置时，系统能自动分析故障原因，并对故障进行定位；提供相应的故障录波分析工具，提高故障处置效率。2）变电站视频联动：发生供电应急处置时，自动调出与事件相关的变电站现场实时图像,直观的展示现场图像情况。3）可疑设备提醒：应急处置时，当无法进行精确定位时，系统提供可疑故障对象，供运管电调参考，让运管电调能够有目标有方向的进行故障排除和故障分析。4）关联图纸资料：当发生应急处置时，系统自动调出相关文档资料，帮助使用者快速查找和使用相关文档、资料，提高工作效率。（逻辑图、闭锁情况、继保整定单、站场平面图）5）关联类似案例参考：当发生应急处置时，系统可自动匹配以往发生的类似事件的处置案例供技术人员或决策者参考。6）关联历史维修记录：当发生应急处置时，系统会自动提供事故对象以往的维保记录信息，供技术人员和维保人员参考。7）故障检测和恢复指导：应急处置时，对特定故障，系统提供相应应急操作方法或处置预案，供运管电调参考操作。8）工单生成和自动发送：进行应急处置时，系统可自动生成对应的工单，并自动发送给对应部门或车间。同时工单执行过程中，相关各方可跟踪工单执行情况，并对工单执行情况进行交流。9）综合调度：收集实时电力数据，在电网发生故障的情况下，对供电系统状态进行分析、故障定位与隔离，恢复正常区域供电，并为列车控制系统提供逐渐恢复正常运行的可行性方案，为操作人员提供调度策略参考，快速、低损、高效地恢复列车正常运行。10）远程专家在线支持：提供平台，使得抢险现场与后台专家团队能够实时互动，并对现场抢险提供技术支持。

随着轨道交通网的铺开，电力系统运行安全越来越成为急迫的问题。轨道交通电力系统的运行安全是一个体系工程，需要从防御、预警、处置、应急等多个方面共同配合。这是一个环环相扣的工程，任何一个环节的疏忽都可能发展成为大事故。同时轨道交通电力系统的运行安全需要相应安全保障系统和人的紧密配合、协同工作。光靠安全保障系统或者光靠人，都无法保证电力系统的运行安全。

本文作者：赵时旻工作单位：上海申通地铁集团有限公司