前言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進程速度的加快，導致對電力能源的需求量越來越大，尤其是城市地鐵的運營實際的需電量和耗電量也是非常大的，因此變電站系統(tǒng)工程建設成了目前所要關注的首要問題。地鐵變電站的自動化系統(tǒng)功能的強弱，直接關系到整個地鐵系統(tǒng)使用的安全、平穩(wěn)，因此必須在了解變電站工作系統(tǒng)構成的同時，更加準確地分析系統(tǒng)的功能。

現(xiàn)代城市的發(fā)展一日都離不開電，對電的需求量也在不斷攀升，這就要求變電站供電系統(tǒng)能夠有效地供應足夠的電力資源，并且能夠保障所有電力設備的正常運行。由于目前電網(wǎng)的覆蓋面積比較大，自身的結構也結構也比較復雜，接入變電站的設備種類和數(shù)量也在不斷增多，因此對變電站自動化系統(tǒng)的要求也越來越高?，F(xiàn)代科學技術發(fā)展到了今天，在變電站自動化系統(tǒng)的方案設計上已經(jīng)日趨成熟，能夠完成對電網(wǎng)運行的智能化遠程管理和控制，不但大大節(jié)省了相應的人力資源，而且也很大程度上增強了系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

一、地鐵變電站自動化系統(tǒng)的構成

地鐵變電站自動化系統(tǒng)的構成比較復雜，雖然還沒有完全統(tǒng)一確定為同樣的一種模式，但是除了一些結合具體情況而采用的特殊設計方案外，通常不會有太大構成和功能上的差別，因此本文以北京地鐵二號線的變電站自動化系統(tǒng)為例，簡要介紹地鐵變電站自動化系統(tǒng)的構成。它主要利用的是分層分布式的結構，從縱向分布排列上看包括了網(wǎng)絡管理層級、數(shù)據(jù)的傳輸層級與基礎的設備層級。網(wǎng)絡管理層級上的所有設備都是利用開放分布的設計理念，相互協(xié)調(diào)來完成對地鐵站的內(nèi)部實施全程監(jiān)控，對設備運行過程中所處的狀態(tài)進行實時的監(jiān)控，對相關信息進行詳細的記錄和分析，確保一旦發(fā)生故障或者出現(xiàn)相應的故障危險，設備可以對系統(tǒng)進行靈活合理的處理，以更好地確保整個系統(tǒng)的安全性。數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶蛹壣系脑O備主要利用的是開放分類的設計理念，對于一些關鍵性的核心設備利用網(wǎng)絡交換機和具體的通信服務器來連接，將基礎設備的數(shù)據(jù)信息轉為雙網(wǎng)的信息，從而更好地實現(xiàn)地鐵運行信息的傳輸。位于系統(tǒng)最底端的基礎設備層級主要采用的是間隔分布的配置方式，為了縮減對二次接線電纜的使用數(shù)量和節(jié)省具體的資金投入，所有的設備在各自相互獨立的情況下都與大地直接的接觸，同時也與通信網(wǎng)絡管理保持聯(lián)系，從而避免了在主控室內(nèi)重復連接監(jiān)控和保護電纜的投入。大體上我們可以根據(jù)功能分類將變電站系統(tǒng)分割為網(wǎng)絡監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信、保護和監(jiān)控系統(tǒng)等幾個主要的組成部分。

二、地鐵供電變電站自動化系統(tǒng)的功能

對于地鐵供電變電站自動化系統(tǒng)的實施，目前還沒有形成一套統(tǒng)一并且適用于所有地方的標準方案或者實施模式，只是能夠滿足系統(tǒng)本身所具有的功能與其實際的性能要求而已。從邏輯意義上講變電站自動化系統(tǒng)可分為變電站本身層、各部分的間隔層和運行過程層，還包含了如時鐘同步和自檢的支撐功能，參數(shù)配置和測試的維護功能，如全程遙控的控制功能，如數(shù)據(jù)采集的自動化處理功能，如聯(lián)鎖的自動化支撐功能，如電壓控制的自動化功能等。大體上地鐵變電站自動化系統(tǒng)主要包含了遙控功能、網(wǎng)絡通信功能、繼電保護功能這三種典型基本功能。

1、遙控功能

自動化的供電遠動系統(tǒng)對變電站系統(tǒng)的功能要求包含了遙控、遙測和自檢等六項基本的內(nèi)容，地鐵變電站的自動化系統(tǒng)，可以按照所控制的具體對象而被分成單控，即只針對一個控制對象的控制，還可以分成程控，即針對整個運行過程中的多個對象進行控制這樣兩種類型，二者均包含了聯(lián)鎖和控制這樣兩個部分。單控聯(lián)鎖功能的實現(xiàn)主要由被控制的各個不同間隔層完成，如合閘出口的繼電器在正式的投入使用前，必須檢測開關的分位情況、手車的運行情況、合閘閉鎖信號有無情況等，還要對線路進行檢測無誤后才能合閘。程控功能的實現(xiàn)主要通過判斷操對象與聯(lián)鎖情況判斷來完成，它們可以在一個或者多個變電站的內(nèi)部，當變電站的動力變壓器進行停電或恢復，就需要依靠對不同的斷路器進行操作。如果要對接觸網(wǎng)或接觸軌進行越區(qū)供電，那么就需將不同的直流斷路器進行分段的隔離操控。

2、網(wǎng)絡通信功能

它是地鐵變電站自動化系統(tǒng)的基本功能，也是區(qū)別于傳統(tǒng)的遠動終端設備的重要標準，更是將來變電站自動化系統(tǒng)的主推方向，目前各大城市的地鐵建設都具備了這種功能，無論是通信的硬件技術還是軟件技術的應用都已經(jīng)達到了一定的程度。地鐵變電站自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信功能與普通的大型電網(wǎng)之間有很大的分別，由于各種原因還不能完全做到大型電網(wǎng)的統(tǒng)一網(wǎng)絡通信標準，只能利用系統(tǒng)中的間隔設備的數(shù)據(jù)傳輸功能，來支撐各類網(wǎng)絡通信所需的硬件與網(wǎng)絡協(xié)議。

3、繼電保護功能

繼電保護設備是地鐵變電站自動化系統(tǒng)一項非常關鍵的核心設備，也是發(fā)揮系統(tǒng)繼電保護功能的主要設備。IEC 60870-5-103的問世已經(jīng)將二者融為一個統(tǒng)一體，地鐵自動化系統(tǒng)中除了牽引變電站的繼電保護功能是采用直流饋線而比較特殊以外，其他如降壓變電站等與大型電網(wǎng)的繼電保護功能基本是完全一致。地鐵變電站自動化系統(tǒng)的繼電保護所使用的直流斷路器，一定要實施大電流流脫扣保護安裝和逆流保護以及框架保護，并且還需根據(jù)實際情況合理選配其他保護裝置。

三、結語

隨著社會的不斷發(fā)展以及高新科學技術的不斷涌現(xiàn)，城市地鐵的變電站自動化系統(tǒng)的功能也逐步越來越完善，并且正在朝向全自動智能化的發(fā)展趨勢發(fā)展，在總體的系統(tǒng)功能配置方面也越發(fā)成熟，未來的地鐵自動化系統(tǒng)將給地鐵的使用帶來巨大的方便，在保障整個變電站供電安全的同時，一定會帶來巨大的社會效益，加快城市經(jīng)濟建設的發(fā)展。由于變電站的自動化系統(tǒng)功能質(zhì)量的高低，直接影響了變電站為地鐵的實際供電效果，因此必須采取一系列合理的措施，更大限度地提升和完善系統(tǒng)功能，不斷探索出新的發(fā)展出路。

（作者單位：中鐵二十二局集團電氣化工程有限公司）