多专业信息融合的铁路供电智能运维关键技术与应用

北京交通大学

一、主要科技创新

我国电气化铁路大规模、高密度成网运行条件下，保证其安全可靠运行至关重要。既有铁路供电各专业（牵引供变电、接触网、电力变配电）独立运行、信息彼此孤立、智能化建设参差不齐，无法实现维修资源统筹规划；在“牵引供变电、接触网、电力变配电”三个专业的铁路供电智能运维建设过程中，存在“建设标准化的架构、状态数据化的技术、管理无人化的平台”三大技术难题。为解决上述难题，项目主要创新点如下：

构建多专业（牵引供变电、接触网、电力变配电）信息融合的铁路供电智能运维架构，解决了铁路供电智能运维系统“建设标准化”问题。针对铁路供电系统缺少数据规划、各专业各装备间数据不规范、不统一等问题，首次编制涵盖牵引供变电、接触网、电力变配电多专业的数据字典，实现了三个专业数据标准化、规范化，为铁路供电智能运维提供全面、标准数据支持；基于多态感知与数字化技术，依托“国铁集团-铁路局-供电段-车间/工区”四级管理架构，提出“物理-感知-边缘-传输-数据-决策”六层信息架构，并以此构建多专业信息融合的铁路供电智能运维架构。

发明铁路供电系统故障辨识、故障预测与健康管理技术，解决了铁路供电系统/设备服役“状态数据化”问题。发明接触网故障预测与健康管理技术。提出基于季节性差分自回归滑动模型等的预测方法，实现接触网缺陷频度的准确估计；提出基于动态贝叶斯网络的接触网零部件故障预测方法；提出机-电-热等多状态监测与抽检试验相结合的评估方法，实现接触网关键零部件的剩余寿命估计；提出基于可信性的评价方法，实现接触网系统健康状态的评估；提出双端行波故障预警、辨识与定位技术。基于现场故障实测数据和实验数据，结合神经网络算法，建立故障行波指纹库；基于小波变换等方法，提取实时行波特征量，快速判断故障类型；基于卫星授时实现行波监测装置时钟同步技术，实现故障精确定位。提出牵引变电所智能辅助监控技术。研发牵引变电所智能辅助监控系统，实现对牵引变电所视频巡检、安全防范等远程监控与管理。提出基于机器视觉技术读数识别补偿方法和基于深度学习算法的状态指示灯识别方法。基于上述技术与方法实现牵引变电所无人化。

首创多专业融合的铁路供电智能运维信息管理平台，保障了铁路供电运维“管理无人化”顺利推进。研制了牵引变电所智能辅助监控系统。研制了一次设备智能组件、智能断路器、智能隔离开关、智能GIS开关柜等装备；研制了接触网检测、故障预测与健康管理系列装备；研制了架空线/电缆故障监测与定位系列装置；首创了多专业融合的铁路供电智能运维信息管理平台。打造了从数据汇集到统一管理全过程的全寿命周期供电数据生态，开发了包括数据中心、检测监测、维修管理等6大功能的可视化与业务应用系统，实现供电多专业融合管理和供电履历全数字化运维。

二、项目评价

接触网故障预测与健康管理系统达到国际领先水平，铁路自闭贯通线路智能故障监测装置（系统）和牵引变电所辅助监控系统达到国际先进水平。

三、取得成果和效益

制定技术标准12项，授权发明专利31件、实用新型12件，获软件著作权28项，发表SCI/EI论文35篇，出版专著3部。

接触网故障预测与健康管理系统已在赣深等高铁应用；电力线路与接触网智能故障监测与定位装置已在南宁、上海等铁路局应用，并推广应用到贵州电网等电力公司；牵引变电所智能辅助监控系统已在贵广、鲁南等高铁应用。首创的多专业融合铁路供电智能运维信息管理平台已在广州铁路局集团应用。

近3年，新增销售额24.47亿元，新增利润5.65亿元，新增税收1.53亿元。