曠凌云 艾毅

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，目前智能低壓配電系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)為智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高能化和小型化等，并將電子、計(jì)算機(jī)等相關(guān)高新技術(shù)有機(jī)結(jié)合。本文主要介紹了智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)之上提出了地鐵配電電能管理系統(tǒng)方案。

【關(guān)鍵詞】低壓配電系統(tǒng);應(yīng)用分析;低壓

地鐵低壓配電系統(tǒng)主要是為地鐵除牽引負(fù)荷外的所有運(yùn)營(yíng)所需要的機(jī)電設(shè)備提供低壓電源。按照功能分類可以分為降壓變電所和環(huán)控電控兩部分，降壓變電所主要是為車站內(nèi)的通信信號(hào)、電梯及監(jiān)控等供電，而環(huán)控電控的大部分主要是為各類風(fēng)機(jī)、冷卻塔等供電。若無法保證供電的可靠性，則地鐵將無法正常安全運(yùn)行。

1.地鐵配電系統(tǒng)

地鐵配電低壓系統(tǒng)是地鐵供電網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)系統(tǒng)的重要組成部分，主要任務(wù)是為電動(dòng)車組以外所有的低壓負(fù)荷提供電能以及保證所有動(dòng)力照明設(shè)備配電的安全、可靠和有效。地鐵設(shè)備系統(tǒng)較多，一般而言，車站環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)備用電容量占整個(gè)地鐵配電系統(tǒng)的中所有設(shè)備容量的一半左右。

若根據(jù)車站的規(guī)模和設(shè)備分布，因此一般在換乘車站以及車站長(zhǎng)度超過200m的較大規(guī)模的車站比較適合采用兩座降壓變電所的方案，主要是負(fù)荷容量較大，供電距離較長(zhǎng)造成的。而車站長(zhǎng)度低于200m的一般規(guī)模的車站，一般采用一座降壓變電所就可以滿足供電需求。

車站配電主要是根據(jù)負(fù)荷的分布狀況劃分為不同的供電區(qū)域，大體可以分為降壓變電所和經(jīng)風(fēng)機(jī)環(huán)控電控室供電兩種形式。一般情況下，在靠近環(huán)控機(jī)房旁設(shè)置環(huán)空電控室，主要是負(fù)責(zé)環(huán)控設(shè)備的供電。

智能化低壓配電系統(tǒng)能夠通過測(cè)定系統(tǒng)和站點(diǎn)的電能質(zhì)量，可以發(fā)現(xiàn)一些潛在的電能質(zhì)量危害。還能夠用于捕捉系統(tǒng)的越線情況和能源消耗異常等，并能發(fā)出警報(bào)信息，可以減少設(shè)備的誤動(dòng)作，從而降低能源的成本，提高生產(chǎn)的效率。

低壓配電系統(tǒng)能夠有效管理能源的消耗，主要包括能源監(jiān)視、分析以及控制能源的使用。這樣不但能夠降低車站和線路能源整體的使用成本，而且能夠?qū)⒛茉磾?shù)據(jù)升華為有價(jià)值的信息，從而能夠掌握各個(gè)部分的能源使用情況。

2.地鐵中低壓配電與照明系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

由于地鐵動(dòng)力負(fù)荷中有大量的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備，如空調(diào)機(jī)組、車站排熱風(fēng)機(jī)等，當(dāng)然還設(shè)有大量的水泵設(shè)備，因而需要有專門的控制室等進(jìn)行監(jiān)視和控制。車站的照明系統(tǒng)的分類繁多，主要分為正常照明、應(yīng)急照明和值班照明三種。其中正常照明包括工作照明、節(jié)電照明、廣告照明等，應(yīng)急照明主要包括疏散照明和備用照明等。通過收集能源數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)的分析可以得知，這些領(lǐng)域發(fā)展節(jié)能的空間比較大。根據(jù)地鐵中低壓配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的特點(diǎn)，因而要充分考慮低壓配電系統(tǒng)的系統(tǒng)化和智能化。

3.智能低壓配電系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能低壓配電系統(tǒng)一般主要是由智能元件、現(xiàn)場(chǎng)總線和通信控制器等元器件組成。具有較高的性能和可靠性，具有遙測(cè)、遙控、遙訊和遙調(diào)的功能。智能化低壓配電系統(tǒng)主要由三個(gè)部分共同組成：由計(jì)算機(jī)同一控制分散的配電系統(tǒng)，由通訊網(wǎng)絡(luò)提高計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)設(shè)備的監(jiān)控能力，由智能型低壓開關(guān)柜和控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。

智能化低壓配電系統(tǒng)的具體要求主要是：能夠使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)集中控制，具有較高的自動(dòng)化程度;具有很高的可靠性，具有監(jiān)測(cè)功能;安全性能程度較高，能夠減少由于現(xiàn)場(chǎng)操作帶來的不安全的因素;具有較高的工作效率。

3.1 降壓變電所低壓部分智能系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用

電力監(jiān)控系統(tǒng)降壓變電所的低壓部分遙控的對(duì)象主要包括母聯(lián)斷路器、進(jìn)線斷路器和三級(jí)負(fù)荷的低壓總開關(guān)。目前，在中國(guó)地鐵的降壓變電所低壓系統(tǒng)的主要形式為：

在實(shí)現(xiàn)對(duì)母聯(lián)斷路器、進(jìn)線斷路器和三級(jí)負(fù)荷的低壓總開關(guān)的遙測(cè)、遙控等基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步對(duì)全部饋出回路的遙測(cè)等有所增加。智能系統(tǒng)主要包括以太網(wǎng)、智能開關(guān)以及智能化的數(shù)字儀表等。母聯(lián)斷路器、進(jìn)線斷路器和三級(jí)負(fù)荷的低壓總開關(guān)的遙控主要通過斷路器來實(shí)現(xiàn)，而遙信和遙測(cè)主要通過數(shù)字化的儀表實(shí)現(xiàn)的。

3.2 環(huán)控電控低壓部分智能系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用

環(huán)控電控的低壓部分只能夠保護(hù)、監(jiān)控、測(cè)量配備有軟起動(dòng)力功能和變頻器一類電動(dòng)機(jī)等的回路，而其它饋出的回路的電機(jī)的保護(hù)控制可以采取斷路器、熱繼電器和交流接觸器相結(jié)合的方式。環(huán)控電控的低壓只能夠?yàn)橥L(fēng)以及空調(diào)設(shè)備提供電源，也能夠保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載和短路的情況，這種電機(jī)的控制功能主要是通過BAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。

4.智能低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用比較分析

傳統(tǒng)的配電低壓系統(tǒng)的功能比較單一，主要是在電機(jī)過載和短路時(shí)才能夠起到保護(hù)作用，主要限制于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接的監(jiān)控系統(tǒng)。并且大量控制電纜的使用造成現(xiàn)場(chǎng)接線復(fù)雜以及調(diào)試量大的特點(diǎn)，帶來很多的不便。同時(shí)，低壓配電系統(tǒng)的日常維護(hù)的工作量很大，增加了地鐵工作人員巡檢的工作量，并且由于現(xiàn)場(chǎng)元器件太多的原因?qū)е孪到y(tǒng)可靠性不高。

由于智能低壓元件技術(shù)的快速發(fā)展，因而對(duì)于電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)和測(cè)量等方面的保護(hù)控制器也得到了全面的發(fā)展和應(yīng)用。智能低壓系統(tǒng)由于采用智能化數(shù)字儀表等更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的各種保護(hù)工作，比如過載、過電壓、欠電壓、裝置故障報(bào)警等。同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)不同起動(dòng)控制方式，主要包括直接起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制、雙速控制等。并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有供配電回路的測(cè)量、監(jiān)視、故障分析等功能。比傳統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)的控制接線更加簡(jiǎn)化，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)化程度，提高了工作的效率。

5.智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用前景

由于傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足產(chǎn)業(yè)升級(jí)的要求，因而必須向智能化和節(jié)能化發(fā)展，這是低壓配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，更需要有新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用來支持地鐵行業(yè)的發(fā)展。電氣設(shè)備正在逐步向小型化和多功能方向發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展也將會(huì)提高智能低壓配電系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上的兼容性以及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

智能化的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，其主要的控制功能主要由設(shè)備層智能化元件進(jìn)行，從而會(huì)形成網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)，這樣才能滿足系統(tǒng)有效運(yùn)行的需求。智能低壓配電系統(tǒng)中運(yùn)用的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，能夠不依賴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就可以獨(dú)立運(yùn)行，極大地提高了系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和可靠性，能夠有效滿足低壓電器設(shè)備運(yùn)行的需求。

中高壓系統(tǒng)的綜合保護(hù)及SCADA在電力系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)有了較快的發(fā)展，然而相對(duì)于低壓系統(tǒng)智能化的研究則較晚。所以，當(dāng)前低壓電氣行業(yè)的主要任務(wù)就是能夠研究智能低壓系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式以及技術(shù)難題。因此，在研究低壓配電系統(tǒng)智能化的進(jìn)程當(dāng)中，必須從系統(tǒng)工程的思路出發(fā)，將電力、電子、計(jì)算機(jī)以及信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制等高新技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，這樣才能夠讓通電系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)觀測(cè)、綜合判斷、進(jìn)行操作等指令，從而提高整個(gè)配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和節(jié)能性等。

6.結(jié)語(yǔ)

目前，地鐵行業(yè)的供電若不能得到保證，地鐵將無法正常運(yùn)行，會(huì)給人們的出行帶來極大的不便。所以，地鐵行業(yè)供電的可靠性顯得尤為重要。智能化低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用在我國(guó)不同城市的應(yīng)用也不同，由于智能化低壓配電系統(tǒng)能夠?yàn)榈罔F提供更加可靠和安全的供電，其應(yīng)用前景會(huì)越來越廣泛。

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