智能低壓配電系統在地鐵中的應用

辛京偉

摘要：科技發展步伐的加快，對地鐵行業低壓配電系統也提出更高需求，在傳統的地鐵低壓配電系統中，其運行方面還存在一些安全隱患，故此應用智能低壓配電系統，不僅可以在地鐵中實現電氣監控，還可以提高地鐵的經濟效益與運行安全。因此在地鐵建設中應用智能低壓配電系統，已成為目前地鐵低壓配電中的首要選擇。

關鍵詞：智能化 智能低壓配電系統 地鐵

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0105-02

隨著我國科學技術的發展，提升地鐵低壓配電系統自動化應用水平，因此強化地鐵智能低壓配電系統中的智能控制，提高自動化水平，將智能技術應用到低壓配電系統的控制中，可以提高地鐵低壓配電系統對自動化控制的適應性，優化當前地鐵低壓配電系統的綜合智能控制水平，有效促進地鐵低壓配電系統自動化的快速發展。以下就介紹智能低壓配電系統在地鐵中的應用。

1 介紹地鐵低壓配電系統

在我國地鐵的運行中，低壓配電系統主要給地鐵運營提供所需的低壓電源，除牽引負荷外的所有機電設備，都是由低壓配電系統控制的。低壓配電系統中，可以分為降壓變電所低壓部分與環控電控部分，其中，地鐵車站的通信設備、信號設備、綜合監控設備、自動售檢票設備、電扶梯設備等供電，都是由降壓變電所低壓部分提供的；而對于通風空調設備如空調的各類風機、風閥以及空調冷卻塔、空調冷水機組等供電，都是環控電控低壓部分提供的。在地鐵行業，確保低壓供電的可靠性，不僅可以避免地鐵因停電而無法安全運行的事故發生，也可以控制地鐵安全有序的運營。

2 應用地鐵智能低壓配電系統的意義

在地鐵運營中，設計智能低壓配電系統，不僅可以提高地鐵供電、低壓配電的可靠性與安全性，也可以滿足對地鐵動力負荷用電的智能化控制；而對于傳統的低壓配電系統，已無法滿足當前地鐵行業的快速發展要求，因此發展智能低壓配電系統，可以提高其智能化、節能化，給地鐵行業的發展創造更穩定、更強大的系統應用方案[1]。再者，在地鐵中，其低壓電氣設備的故障多種多樣，既包括突發性附件設備故障，也包括：電機絕緣故障、停運等故障；并且在地鐵低壓供電系統中，還容易出現局部放電、輔機電源停電等故障，這些都將會嚴重影響到地鐵的正常運行；因此在我國地鐵運營中，監控管理低壓配電系統，可以在遠程及時的發現系統運行故障，從而可以提高地鐵建設的社會效益[2]。最后，就是在地鐵中，實現應用地鐵智能低壓配電系統，可以確保地鐵的高性能化、高可靠化的供電運營。由于地鐵照明系統分類繁多，地鐵車站設備監控、火災報警等都必須要滿足安全穩定的供電需求，因此應用智能低壓配電系統，不僅可以滿足地鐵用電的智能化控制，也可以有效監管地鐵低壓用電安全，具有實際的應用意義。

3 智能低壓配電系統中的技術

采用智能技術實現對地鐵低壓配電系統的自動智能控制，提高電力系統的智能控制水平，有效降低地鐵電力控制的造價成本，以下就來介紹地鐵低壓配電系統中對智能技術的應用。

3.1 模糊理論

在地鐵低壓配電系統中，可以引入模糊理論，采取語言變量、近似模糊邏輯形成完備的推理體系，可以解決對地鐵低壓配電系統中復雜電力系統的控制問題，有效提高地鐵電力設備的自動化控制[3]。對于地鐵電力系統中的輸入量以及輸出量，通過使用非線性模型模擬，簡單有效的通過模仿人的邏輯來實現對系統的控制，分析總結地鐵低壓配電系統中的自動化控制決策。智能技術在地鐵智能低壓配電系統中，通過硬件芯片直接實現對系統的模糊控制算法，提高智能低壓配電系統的自學習能力以及容錯能力，完成對模糊知識的抽取，及時找出正確的解決方案，對具有不確定性的低壓配電問題，也可以給出合理的解釋。

3.2 專家系統控制

對于地鐵智能低壓配電系統中，對處在警告狀態、緊急狀態的電氣設備，專家系統控制可以給予充分的辨識能力，在控制電壓、隔離故障、自動配電以及警報電力系統的短期負荷等方面，提供緊急處理，確保系統恢復控制，可以有效促進當前地鐵智能低壓配電系統的自動化進程。

3.3 神經網絡

神經網絡具有非線性特性，由大量簡單神經元連接而成的神經網絡，還具有并行處理能力，有著強魯棒性和自組織自學習的能力，因此神經網絡技術在地鐵智能低壓配電系統中，將發揮重要的作用，并且在地鐵智能低壓配電系統中，利用神經網絡還可以將大量的信息隱藏在連接權值中，確保通過神經網絡實現空間內的復雜非線性映射，還適合處理對非結構化信息的控制，感知數據進行解釋處理，為地鐵智能低壓配電系統提供很好的決策。

3.4 綜合智能

在地鐵智能低壓配電系統中，采用綜合智能系統進行控制，有效的將智能控制以及現代控制相結合，實現各種智能控制方法之間結合，對電力系統的控制能力得到大大的提高，并且應用綜合智能系統，對復雜的電力系統，具有更好的控制效果。綜合智能控制中，應用較多的就是將神經網絡與專家系的結合、將專家系統與模糊控制相互結合，以提高當前地鐵智能低壓配電系統的自動化控制。利用最優控制手段，實現遠距離監控輸電線路的輸電能力，還可以改善電路的動態品質問題，可以發揮著重要的作用，提高地鐵低壓配電系統的線性最優化，提高地鐵低壓配電系統的抗干擾能力。

4 分析地鐵站智能低壓配電系統的應用

地鐵智能低壓配電系統中，可以采用現場總線技術、智能斷路器應用模式，實現與遠程計算機數據的實時連接，從而有效完成對電參量的測量、顯示、設置開關保護定值以及故障維護信息管理、過程控制等工作，還將會管理控制地鐵的照明、動力、安保、軌道、信號、消防、環控等功能，能夠有效監測控制地鐵設備的運行狀態，實現對地鐵供配電設備的保護。

4.1 地鐵智能低壓配電系統的設計原則

在設計地鐵智能低壓配電系統中，應提升系統的可靠性、智能性，使地鐵智能低壓配電系統具有遙測、遙控、遙訊、遙調的功能。在地鐵智能低壓配電系統設計中，可以采取由計算機、通訊網絡、智能元件、現場總線、通信控制器、能型低壓開關柜以及控制設備等原件，設計組成應用系統。具體設計需求中，不僅要提高鐵智能低壓配電系統的自動化程度；還應該提高系統的可靠性，能夠在實際應用中進行實時監測，具有安全性與實用性。endprint

4.2 降壓變電所低壓

按照（GB 50157）20035地鐵設計規范[4]，在地鐵電力監控系統中，對于其低壓部分，應該控制進線斷路器、母聯斷路器以及三級負荷低壓的開關。實際的智能低壓配電系統中，在降壓變電所低壓控制中，表現為兩個模式，模式一中，可以利用遙測、遙控方式，實現對地鐵低壓配電系統中線斷路器以及母聯斷路器、三級負荷、開關控制，還可以監控電源的使用情況，其系統結構如圖1所示。

在模式二中，主要由以太網網關、PLC控制器、智能開關以及智能化數字儀表組成，實現對進線斷路器以及母聯斷路器、三級負荷總開關遙測、遙控基礎上，還增加對反饋回路的遙測、遙信功能，其結構圖如圖2所示。

4.3 環控電控低壓控制

模式一中，實現對、變頻器電動機回路的保護、測量、監控，對電動機進行過載保護，可以對其它反饋回路電機采用斷路器、交流接觸器的保護和控制，其系統結構圖如圖3所示。

模式二中，實現對軟起動、變頻器電機回路的綜合測量監控，實時刷新上傳采集到的數據，實現對地鐵通風模式的控制，具體系統結構圖如圖4所示。

4.4 比較應用智能低壓配電系統的價值

在智能低壓配電系統中，對于其降壓變電所低壓部分的應用中，在系統的智能化控制部分比較，模式一系統具有功能單一、可靠性高、投資低、現場接線較復雜、運營維護復雜[5]；模式二系統具有功能全面、可靠性高、投資較高、現場接線簡單、運營維護簡便；故此，在實際應用中，提高地鐵低壓配電管理的靈活性、協調性、實時性以及智能，提高低壓配電系統的綜合自動化發展，提高系統運行的安全，可以根據實際情況，在地鐵構建中設計合理的智能低壓配電系統，滿足實際使用需求。

在地鐵智能系統中的環控電控低壓部分，由于傳統低壓系統的功能單一，只能實現對電機過載和短路保護的功能，模式一系統功能單一，可靠性低，現場接線復雜，系統間接口交叉，數據實時性好，運營維護復雜；模式二系統功能全面，可靠性高，現場接線簡單，系統間接口清晰，數據實時性好，運營維護簡便。

故此，在實際應用中，轉變傳統采用接觸器和繼電器控制的模式，應用智能控制，并且在信號系統與數據傳輸系統的共同作用下，還可以對地鐵供電系統中的各個部分進行遠程協調監視，以確保整個供電系統的日常運作；可以通過聲頻、工頻控制系統的大負荷，使用可編程序微型機作為遠動裝置，實現對遠程地鐵內低壓配電系統的實時監控。地鐵低壓配電系統智能化中，可以實現配電的信息的實時輸送，通過遙控、遙信、遙測實現遠動傳輸，實現電力系統的自動化控制，提高地鐵配電系統的自動化發展進程。不僅可以提高系統功能，還可以簡化控制接線，提高地鐵配電管理的可靠性和自動化程度，也可以大大縮短低壓配電系統安裝調試時間，具有實際應用價值。

5 結論

綜上所述，為推進城市地鐵的建設，提升我國電力系統的自動化進程，可以將智能技術運用到電力系統中，應用地鐵智能低壓配電系統，提高對地鐵低壓設備的智能化控制；根據城市地鐵建設的具體情況，運用智能技術強化地鐵電力系統的自動化程度，優化地鐵低壓供電系統的可靠性，提升系統在運營維護方面的便利性，可以有效促進我國地鐵低壓配電系統的自動化進程。

參考文獻

[1] 杜偉波.智能化技術在廣州地鐵低壓配電系統中的應用[J].石油化工建設，2011（2）：77-79.

[2] 陳平，王宏.智能低壓配電系統的分析及實現[J].低壓電器，2010（21）：25-28.

[3] 2003地鐵設計規范[S].GB 50157，2003.

[4] 袁建紅.智能低壓配電系統在地鐵中的應用[J].低壓電器，2010（1）：20-22.

[5] 吳燕，吳俊勇，鄭積浩.高速受電弓-接觸網系統動態受流性能的仿真分析[J].北京交通大學學報，2012，7（18）：41-42.endprint