1、第6 期学专公城市轨道交通牵引变电所健康状态综合评估裴丽君1章达蔡彬彬赵晨张长开（1.南京地铁建设有限责任公司，2 1 0 0 1 2，南京；2.南京南瑞继保电气有限公司，2 1 1 1 0 2，南京；3.中铁二院工程集团有限责任公司，6 1 0 0 3 1，成都/第一作者，高级工程师）谢晨琳3摘要为提高城市轨道交通牵引变电所的可靠性，选取TEV（局部放电检测）瞬时值、超声波瞬时值、SF。（六氟化硫）气压表压力、SF。气压表温度、SF。气压表密度、开关触头温度和电缆接头温度作为牵引变电所SF。开关柜的评价指标，建立牵引变电所健康状态综合评价模型。以我国东部某城市轨道交通公司建立的牵引变电所示范
2、站为研究对象，整理和归纳牵引变电所在实际运行中各项评价指标的实时监测数据并对其进行分析，采用层次分析法和熵权法相结合的方法确定其权重，得出对牵引变电所健康状态影响较大的评价指标；对该牵引变电所在不同时段的健康状态评分。结果表明：在SF。开关柜的影响因素中,开关触头温度对牵引变电所健康状态影响较大；我国南方地区在每年的2、3、4月份气候最为潮湿，7、8 月份气温较高，不利于城轨牵引变电所的健康运行。建议在牵引变电所的运营中，应着重做好开关触头温度的监测工作，同时做好牵引变电所的检修和维护，以提升牵引变电所的健康状态，确保牵引变电所处于良好的运行环境之中。关键词城市轨道交通；牵引变电所；健康状态；
3、评估中图分类号U224:U231.8DOI:10.16037/j.1007 869x.2023.06.004Comprehensive Evaluation of Urban RailTransit Traction Substation Health StatusPEI Lijun,ZHANG Da,CAI Binbin,ZHAO Chen,ZHANG Changkai,XIE ChenlinAbstract To improve the reliability of urban rail transit trac-tion substation,TEV（t r a n s i e n t
4、e a r t h v o lt a g e）i n s t a n t a n e o u svalue,ultrasonic instantaneous value,SF,（s u lf u r h e x a f lu o-ride)pressure gauge pressure,SF,pressure gauge temperature,SF,pressure gauge density,switch contact point temperature,and cable joint temperature are selected as evaluation indicatorsfo
5、r traction substation SF,switchgear.A comprehensive evalu-ation model of traction substation health status is established.Taking the traction substation demonstration station establishedby an urban rail company in eastern China as the research ob-ject,the real-time monitoring data of various evaluat
6、ion indica-tors of the traction substation in actual operation are sorted andanalyzed.The weights are determined by combining the AHP(analytic hierarchy process)and EWM(entropy weight meth-od),and the evaluation indicators that have a significant im-pact on traction substation health status are obta
7、ined.Thehealth status scores of the traction substation in different periodsare also evaluated.Results show that among the factors affect-ing the SF,switchgear,switch contact point temperature has agreat impact on traction substation health status.The southernregion of China is the most humid in Feb
8、ruary,March,and A-pril each year,and the temperature is higher in July and Au-gust,all are not conducive to the healthy operation of urbanrail traction substation.The monitoring of the switch point con-tact temperature should be emphasized,and the maintenanceand repair of traction substation should
9、be carried out to im-prove its health status and ensure that it operates in a good en-vironment.Key words urban rail transit;traction substation;health sta-tus;evaluationFirst-authors addressNanjing Metro Construction Co.,Ltd.,210012,Nanjing,China城市轨道交通（以下简称“城轨”）直流牵引供电系统通过在一次设备上加装智能监控设备、传感器等在线监控装置，能
10、够及时获取牵引变电所设备的状态量并实现快速预警。文献 1 采用FTA（故障树分析）和FMEA（故障模式影响分析）法综合评估城轨牵引供电系统的可靠性。文献 2 采用GO法（一种以成功为导向的系统可靠性分析方法）分析得到各元件对牵引变电所可靠性的影响，并从定量和定性两个方面评估了牵引变电站的可靠性。文献 3 主要考虑了城轨牵引变电所的电缆、开关柜和牵引变压器，分析了牵引变电所的可靠性。文献 4利用层次分析法构建了城轨牵引供电系统的健康评价模型，并通过模糊统计的方法进行了综合评估。文献 5 将组合赋权与模糊灰色聚类相结合来评价牵引变电所的健.17口城市轨道交通翼康状态。上述研究大部分针对牵引变电所的
11、牵引变压器和电缆的状态进行健康评价，并未涉及开关柜、室内监测和室内环境参数等因素。城轨牵引变电所内设有牵引变压器、SF。（六氟化硫)开关柜、直流开关柜、电缆和整流器等关键设备。本文以我国东部某城轨公司建立的牵引变电所示范站为研究对象,对SF。开关柜、牵引变压器、室内监测及室内环境参数等进行了详细分析；根据在线监测系统获取城轨运行过程中牵引变电所的实时数据，构建城轨牵引变电所健康状态评价指标体系；采用层次分析和熵权法作为城轨牵引变电所评分的依据 6 ,综合评价城轨牵引变电所的健康状态。结果可为城轨牵引变电所的运行维护提供参考。1牵引变电所健康状态综合评价模型本文选用城轨牵引变电所的部分重要参数描
12、SF.开关柜监测参数TEV蓝超声波瞬时值时值1112Fig.1 Comprehensive evaluation model of urban rail substation health status2主客观赋权的全局评价2.1主客观赋权的全局评价模型收集整理城轨牵引变电所健康状态评价指标数据,对这些指标参数进行量纲一化。本次评价对一级指标采用AHP（层次分析法）计算，将AHP和熵权法结合计算二级评价指标权重 6)。对不同时段城轨牵引变电所的健康状态进行评分并得出结论。主客观赋权的全局评价模型见图2。2.2数据量纲一化对原始指标进行数据量纲一化,是进行城轨牵引变电所健康状态综合评价的基础。量
13、纲一化能够消除不同指标维度造成的差异。对城轨牵引变电所健康状态综合评价指标进行量纲一化时的指标隶属度分类见表1。线性函数量纲一化计算式见式（1）一式(3）。.182023年述其健康状态。首先选取TEV（局部放电检测）瞬时值、超声波瞬时值、SF。气压表压力、SF。气压表温度、SF。气压表密度、开关触头温度和电缆接头温度作为牵引变电所SF。开关柜的评价指标。局部放电采用TEV法检测放电脉冲采用压电传感器检测超声波。牵引变电所示范站可对SF。开关柜充气设备内部气体压力、温度及微水含量变化进行一体化实时监测。采用无线测温传感器检测开关触头和电缆接头的温度。牵引变压器评价指标选取其振动噪声和电缆接头温度
14、。室内监测指标选取SF。质量浓度和电缆隧道漏水量。牵引变电所示范站电缆隧道设置水浸传感器，用来检验漏水的严重程度。此外，还需考虑室内环境参数，良好的运行状态需要适宜的环境温度和湿度。城轨牵引变电所健康状态综合评价模型见图1。变压器监测参数气压表压力气压表温度11314图1 城轨变电所健康状态综合评价模型Fig.2 Comprehensive evaluation model with subjective andobjective weighting“极大型 指标xi,max量纲一化的计算式为：室内监测参数气压表密度开关触头温度16117室内环境监测参数电缆接头温度振动噪声121电缆接头温度1
15、22室内SF。质量浓度131评价指标量纲一化隶属度分类线性函数量纲一化法城轨变电所健康状态一级评价指标权重主观赋权-AHP城轨变电所健康状态二级评价指标权重主观赋权-AHP客观赋权-焰权法组合赋权-AHP结合炳权法城轨牵引变电所健康状态综合评价打分通过量纲一化值和权重计算图2 主客观赋权的全局评价模型电缆隧道漏水量132城轨牵引变电所数据量纲一化温湿度度141142第6 期表1城轨变电所健康状态评价指标量纲一化方法分类Tab.1Normalization method classification of urban railsubstation health status evaluation
16、 indicators指标类型SF。气压表压力、SF。气压表温度、SF。气压表“区间型”指标密度TEV瞬时值、超声波瞬时值、SF。开关柜开关触头温度、SF。开关柜电缆接头温度、牵引变“极小型”指标压器振动噪声、牵引变压器电缆接头温度、室内SF。质量浓度、电缆隧道漏水量Xi,maxX;-XI=1,2,mXh-X式中：第i个原始参数值；Xh一该指标参数的极大值；X一一该指标参数的极小值。“极小型”指标xi,min量纲一化的计算式为：Xh-Xi,i=1,2,mXi,minXh-Xi“区间型”指标量纲一化的计算式为：d,-x;max(d,-xixi-d,)X1，X;-d2,max(d,-xixn-d,)式中：d.d.-评价指标阅值的上限。2.3AHP对于一级指标,采用 AHP 赋权 7 。首先构建判断矩阵,分别以上一层指标为基准,两两对比本层和上层相关的指标，根据比较结果赋予本层指标不同的值以表示评价指标的相对重要性，并依据判断矩阵1 到9 级标度及含义来对指标赋值。判断矩阵的一致性指标Ic采用式（4）描述,矩阵一致性比例Rc计算式见式(5）。如果通过计算得到 Rc0.1,表征判断矩阵的一致性
