智能低壓配電系統在地鐵中的應用分析

曠凌云 艾毅

【摘要】隨著經濟水平的發展，目前智能低壓配電系統的主要發展趨勢為智能化、網絡化、高能化和小型化等，并將電子、計算機等相關高新技術有機結合。本文主要介紹了智能低壓配電系統在地鐵中的應用，并在此基礎之上提出了地鐵配電電能管理系統方案。

【關鍵詞】低壓配電系統;應用分析;低壓

地鐵低壓配電系統主要是為地鐵除牽引負荷外的所有運營所需要的機電設備提供低壓電源。按照功能分類可以分為降壓變電所和環控電控兩部分，降壓變電所主要是為車站內的通信信號、電梯及監控等供電，而環控電控的大部分主要是為各類風機、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行。

1.地鐵配電系統

地鐵配電低壓系統是地鐵供電網絡中服務系統的重要組成部分，主要任務是為電動車組以外所有的低壓負荷提供電能以及保證所有動力照明設備配電的安全、可靠和有效。地鐵設備系統較多，一般而言，車站環控系統的設備用電容量占整個地鐵配電系統的中所有設備容量的一半左右。

若根據車站的規模和設備分布，因此一般在換乘車站以及車站長度超過200m的較大規模的車站比較適合采用兩座降壓變電所的方案，主要是負荷容量較大，供電距離較長造成的。而車站長度低于200m的一般規模的車站，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負荷的分布狀況劃分為不同的供電區域，大體可以分為降壓變電所和經風機環控電控室供電兩種形式。一般情況下，在靠近環控機房旁設置環空電控室，主要是負責環控設備的供電。

智能化低壓配電系統能夠通過測定系統和站點的電能質量，可以發現一些潛在的電能質量危害。還能夠用于捕捉系統的越線情況和能源消耗異常等，并能發出警報信息，可以減少設備的誤動作，從而降低能源的成本，提高生產的效率。

低壓配電系統能夠有效管理能源的消耗，主要包括能源監視、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，而且能夠將能源數據升華為有價值的信息，從而能夠掌握各個部分的能源使用情況。

2.地鐵中低壓配電與照明系統的主要特點

由于地鐵動力負荷中有大量的通風空調設備，如空調機組、車站排熱風機等，當然還設有大量的水泵設備，因而需要有專門的控制室等進行監視和控制。車站的照明系統的分類繁多，主要分為正常照明、應急照明和值班照明三種。其中正常照明包括工作照明、節電照明、廣告照明等，應急照明主要包括疏散照明和備用照明等。通過收集能源數據和設備狀態的分析可以得知，這些領域發展節能的空間比較大。根據地鐵中低壓配電系統和照明系統的特點，因而要充分考慮低壓配電系統的系統化和智能化。

3.智能低壓配電系統在國內的應用現狀

智能低壓配電系統一般主要是由智能元件、現場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、遙控、遙訊和遙調的功能。智能化低壓配電系統主要由三個部分共同組成：由計算機同一控制分散的配電系統，由通訊網絡提高計算機對整個設備的監控能力，由智能型低壓開關柜和控制設備實現系統的功能。

智能化低壓配電系統的具體要求主要是：能夠使計算機實現集中控制，具有較高的自動化程度;具有很高的可靠性，具有監測功能;安全性能程度較高，能夠減少由于現場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的實踐應用

電力監控系統降壓變電所的低壓部分遙控的對象主要包括母聯斷路器、進線斷路器和三級負荷的低壓總開關。目前，在中國地鐵的降壓變電所低壓系統的主要形式為：

在實現對母聯斷路器、進線斷路器和三級負荷的低壓總開關的遙測、遙控等基礎之上，進一步對全部饋出回路的遙測等有所增加。智能系統主要包括以太網、智能開關以及智能化的數字儀表等。母聯斷路器、進線斷路器和三級負荷的低壓總開關的遙控主要通過斷路器來實現，而遙信和遙測主要通過數字化的儀表實現的。

3.2 環控電控低壓部分智能系統的實踐應用

環控電控的低壓部分只能夠保護、監控、測量配備有軟起動力功能和變頻器一類電動機等的回路，而其它饋出的回路的電機的保護控制可以采取斷路器、熱繼電器和交流接觸器相結合的方式。環控電控的低壓只能夠為通風以及空調設備提供電源，也能夠保護電動機的過載和短路的情況，這種電機的控制功能主要是通過BAS系統實現的。

4.智能低壓配電系統的應用比較分析

傳統的配電低壓系統的功能比較單一，主要是在電機過載和短路時才能夠起到保護作用，主要限制于點對點方式連接的監控系統。并且大量控制電纜的使用造成現場接線復雜以及調試量大的特點，帶來很多的不便。同時，低壓配電系統的日常維護的工作量很大，增加了地鐵工作人員巡檢的工作量，并且由于現場元器件太多的原因導致系統可靠性不高。

由于智能低壓元件技術的快速發展，因而對于電動機綜合保護和測量等方面的保護控制器也得到了全面的發展和應用。智能低壓系統由于采用智能化數字儀表等更容易實現對電動機的各種保護工作，比如過載、過電壓、欠電壓、裝置故障報警等。同時，還能夠實現電動機不同起動控制方式，主要包括直接起動、正反轉控制、雙速控制等。并能夠實現對所有供配電回路的測量、監視、故障分析等功能。比傳統低壓配電系統的控制接線更加簡化，從而提高了系統的可靠性和自動化程度，提高了工作的效率。

5.智能低壓配電系統在地鐵中的應用前景

由于傳統的低壓配電系統已經無法滿足產業升級的要求，因而必須向智能化和節能化發展，這是低壓配電系統的發展趨勢。因此，更需要有新技術的研發與應用來支持地鐵行業的發展。電氣設備正在逐步向小型化和多功能方向發展，現場總線技術的發展也將會提高智能低壓配電系統在網絡上的兼容性以及系統運行的可靠性。

智能化的監控系統應當具有較強的抗干擾能力，其主要的控制功能主要由設備層智能化元件進行，從而會形成網絡集成式全分布控制系統，這樣才能滿足系統有效運行的需求。智能低壓配電系統中運用的現場總線技術，能夠不依賴計算機網絡就可以獨立運行，極大地提高了系統運行的實時性和可靠性，能夠有效滿足低壓電器設備運行的需求。

中高壓系統的綜合保護及SCADA在電力系統的應用已經有了較快的發展，然而相對于低壓系統智能化的研究則較晚。所以，當前低壓電氣行業的主要任務就是能夠研究智能低壓系統的實現方式以及技術難題。因此，在研究低壓配電系統智能化的進程當中，必須從系統工程的思路出發，將電力、電子、計算機以及信息神經網絡和模糊控制等高新技術進行有效結合，這樣才能夠讓通電系統通過計算機與網絡實現狀態觀測、綜合判斷、進行操作等指令，從而提高整個配電系統的可靠性、安全性和節能性等。

6.結語

目前，地鐵行業的供電若不能得到保證，地鐵將無法正常運行，會給人們的出行帶來極大的不便。所以，地鐵行業供電的可靠性顯得尤為重要。智能化低壓配電系統的應用在我國不同城市的應用也不同，由于智能化低壓配電系統能夠為地鐵提供更加可靠和安全的供電，其應用前景會越來越廣泛。

參考文獻

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