郑州地铁杂散电流监测系统网络组建方案的比较

张飞 王红广

一、杂散电流的产生及危害

在城市地铁和轻轨等轨道交通运输系统中，一般采用直流牵引，走行钢轨作为回流，由于钢轨不可能对地完全绝缘，而且回流钢轨存在电压降，因而导致一部分负荷电流，从轨道流到轨枕和道床及地下钢轨金属设施中去，这部分电流，就是杂散电流，又称地铁迷流。

腐蚀不仅造成大量的金属损失，更为严重的是，可能造成结构的破坏和其他系统的损害，由于腐蚀的隐蔽性和突发性，一旦发生事故，往往会造成灾难性的后果；同时杂散电流对地下金属管线造成腐蚀，并不易被发现，出现问题维修不便，出现问题更为严重；杂散电流使通信导线与附近大地形成电位差，会在接地的通信设备机架上形成高电位，影响通信，甚至危及设备和人员的安全。可见，若没有更好的解决地铁杂散电流，对地铁设施、附近的其他附属设备和人均造成很大危害。

二、杂散电流的防护措施

（1）监测杂散电流在地铁隧道中的分布情况，根据监测情况做好预防和排流措施；

（2）减小回流轨的电阻；

（3）增加泄漏路径对地电阻；

（4）改进轨道交通系统附近的地下金属结构；

（5）控制钢轨电压恒定，使漏泄电流减至最小；

（6）通过向埋地电极施加支流偏压来吸收钢轨对地漏泄电流。

通过以上措施可以有效的改善地铁杂散电流的现状，接下来主要对比分析郑州地铁杂散电流监测系统网络搭建方案，分析每种其中的优缺，并展望一下未来网络搭建方案的发展。

三、杂散电流监测系统网络搭建方案的设计

（一）独立组网方式

地铁各个变电所的杂散电流监测系统采用独立组网的方式，与地铁电力监控系统不联系。

组网方式如下图所示：

独立组网的方式中，所有车站与监控中心均以光纤及以太网连接，各个车站从所在的监测区间收集杂散电流数据并通过通讯的主干网上传至监控中心。监控中心可以通过通讯主干网对每一个车站进行数据监控并进行分析。每台监测装置及上位机处于同一个局域网，可以实现数据互访。

杂散电流监测系统通信方式主要以RJ45以太网为主，可通过RJ45网线直接连接至通讯机柜的以太网口；同时杂散电流监测系统具备光电转换功能，当监测装置与通信机柜距离较远（大于90米）时，采用光纤方式进行连接。

监控中心负责全线监测，可以实现保存、查看、检索、报表、曲线、分析、预测等功能。

（二）合并于综合监控系统

随着综合监控系统的发展，以及通讯网络速度的增大，单独的子系统均合并成一个大系统，即现在的综合监控。

组网方式如下图所示：

所有车站的杂散电流监测装置主机与站内SCADA通过RJ45或者RS485端口进行数据通讯连接，由站内SCADA系统上传至车站综合监控系统，再由车站综合监控系统通过通讯主干网上传至监控中心，由综合监控系统人机界面实现杂散电流监控系统的所有功能。

监控中心单独设置工控机负责全线杂散电流数据的监测于分析，并实现保存、查看、檢索、报表、曲线、分析、预测等功能。

四、两种方案的比较

杂散电流采用独立组网方式优点是杂散电流的数据不经过SCADA系统进行转发，可直接通过通讯的光纤网络与监控中心上位机通信，减少了系统间的接口及通讯数据转换，大大减少了数据流量，简化了通讯协议，提高通讯速率，同时增强通信干扰能力，提高通信质量。

缺点为采用独立组网的方式，不方便与其他系统进行故障判断与分析，增加了通讯网络设备的接口，增加了额外投入。

杂散电流采用融合于综合监控系统的优点是与电气设备的其他设备一样，构成电力监控系统的一个分支，节约了通讯设备的接口以及通讯设备的投入，方便关于杂散电流系统与电力系统其他故障的分析。

缺点为数据需要经过SCADA系统进行转发，各站之间不能直接与控制中心上位机通信，增加了系统间的接口及通讯数据转换，大大增加了数据流量，通讯协议较繁琐，通讯速率较低。

五、今后杂散电流监控系统方案的发展方向

随着综合监控系统的发展，通讯网络速度的提高，通讯接口规约的统一，可以完全避免数据之间规约转换的复杂，通讯速率较低的问题也随之解决，为了分析同一时刻所有电气数据的变化情况便于分析地铁运行的缺陷，使杂散电流监控系统融入综合监控系统是今后的发展方向。