城市軌道交通供電系統與相關系統聯調聯試的分析研究

任澤華

摘要：21世紀以來，我國一直保持著經濟的快速發展，城鎮化建設的不斷推進，客運量的大幅度增長，相比如今在一些特大城市每日數百萬的客流量，常規公共交通系統已經不能適應我國城市發展的實際需求，城市軌道交通更高的運輸效率促使其成為不可或缺的運輸工具。供電系統是城市軌道交通的重要組成部分，隨著大量高新技術得到推廣應用，供電系統結構已經產生了很大的變化，聯調聯試作為施工組織的最后一個階段，擔負著至關重要的地位，本文就供電系統與相關系統聯調聯試的內容和重要性進行了闡述。

關鍵詞：城市軌道交通；供電系統；聯調聯試

Abstract：Since twentyfirst Century，China has maintained a rapid economic development，urbanization construction and increasing passenger traffic.Nowadays，compared to in some big city millions of daily traffic，public traffic system has been unable to meet the actual demand of China's city development.Higher transport efficiency has brought the urban rail transit to an indispensable means of transport.The power supply system is an important part of urban rail traffic，with a large number of hightech application，the structure of power supply system has been changed.As the last stage of the construction organization，the Joint commissioning test plays an important role.This paper describes the content and importance of Joint commissioning test of the power supply system and related systems.

Key words：urban rail transit；power supply system；Systems Integration test

1 緒論

隨著我國經濟建設的不斷推進，各大、特大城市都呈現著每日客流量的持續增長態勢，特別是上、下班高峰時段，交通堵塞更是屢見不鮮。城市軌道交通使用電能，不排放污染物，清潔、環保、節約；速度快、運行頻繁（一般2～3分鐘一趟），具有多節車廂，載客量遠大于常規公共交通；建設在固定的地下軌道，不會發生堵車情況。因此，在常規公共交通已經不堪重負的時候，城市軌道交通已經開始占據主導地位。

可能有人認為，城市軌道交通能夠做到這樣的高效運行，列車技術的進步最重要。其實，技術的進步只是一方面，首先城市軌道交通的能夠保證運行安全，這樣觀點已經深入人心，在此基礎上，才能夠體現出城市軌道交通高效的優點；所以一旦有突發情況出現，人們的反應才會比較強烈。因此，運營人員通過通過通信、信號系統進行指揮，通過消防系統進行應急反應等配套系統的存在是城市軌道交通的基本保障。

供電系統是城市軌道交通的一個重要組成部分，它為幾乎其他所有系統提供基本的動力——電能，能夠平穩、持續的得到供電是城市軌道交通正常運轉的基本條件之一。但是，能對供電設備的運行安全造成影響的并且不可控的因素很多，自然發生的例如雷劈、水淹等損壞設備或者電纜，其他如塑料袋、廣告布等異物掛在接觸網等已經在全國出現多起案例，即使我國供電設備的技術進步也無法做到完全避免。

一旦供電系統某個環節出現問題，會造成很多相關系統失電癱瘓，危害小的可能造成一個區間列車減速或停駛，乘客大量滯留；如果供電系統的上級環節如主變等出現問題，則造成的損失將極為巨大。目前我國為能夠確實應對這些突發狀況，就是在所有相關系統在各自安裝、調試完成后，發起聯調聯試。

2 供電系統與相關系統的聯調聯試的簡介

上海軌道交通是我國建設較早，技術較成熟的大城市，上海申通地鐵集團已經專門出臺《上海軌道交通建設機電系統聯調聯試管理規定（暫行）》（以下簡稱《規定》），已經在各建設項目中試行，不斷積累經驗和修訂改進。

聯調聯試是在試運行階段進行的，屬于施工組織的最后一個階段，各專業自測均已完成，具備模擬正式運營各種狀況的條件，且未正式運營不會引起城市軌道交通的混亂，出現的問題也可以迅速請到各專業技術人員處理，具有極其重要的作用。本文圍繞供電系統聯調聯試進行敘述，屬于集中供電模式和架空接觸網供電方式。

對《規定》中的要求進行解讀，可以總結出供電系統與相關系統聯調聯試的重要目的，是為了驗證供電系統能否達成受電系統或設備的功能需求，以及在運營開始后能夠更快速應對出現的各種供電故障。為達到要求，聯調聯試采取的方法目前可分為兩種：

（1）驗證各相關系統與供電系統接口設備的應急功能；

（2）通過演練而加快控制中心調度系統的應急反應速度。

根據《規定》的要求進行分類，進行供電系統與通信系統、售檢票系統、FAS/BAS/門禁系統、應急照明系統、電梯/自動扶梯系統、屏蔽門/安全門系統、風水電系統等低壓系統進行接口的聯調聯試，驗證各相關系統與供電系統接口設備的應急功能；

進行供電系統與主變電所、與行車接口的的聯調聯試，通過演練而加快控制中心調度系統的應急反應速度，下面我們分兩部分進行討論。

3 供電系統與相關系統的聯調聯試的內容與重要性

3.1 通過聯調驗證各相關系統與供電系統接口設備的應急功能

對于各相關系統與供電系統的接口設備，具有的應急功能一般可分為兩類：

第一類功能是最大可能保持相關系統設備的運轉。對于電梯/自動扶梯系統、屏蔽門/安全門系統、風水電系統等低壓系統，供電系統給與兩路電源，通常I段主用II段備用；對于通信系統、售檢票系統、FAS/BAS/門禁系統、各車站應急照明燈等，則是再添加一重保障，將兩路電源供給UPS設備和EPS設備，再由UPS/EPS設備進行供電，保證電源的持續不斷。具體過程如下：

為驗證各相關系統設備的應急功能是否正常，供電系統與相關系統的聯調聯試工作可以分為前期準備和正式調試兩部分進行。前期準備工作是一致的，需要檢查供電系統0.4kV設備和相關系統設備的開關容量及整定值的配合情況。根據設計院發布的整定值表及圖紙規定的開關額定容量及整定值，由各專業自行調節，由牽頭專業組織檢查。調節方法舉例如下：開關額定容量250A，設計給出的整定值200A，一般抽屜斷路器的脫扣器旋鈕滿值為100，將旋鈕調節至80，則有250A*80%=200A，整定值一般要求上級開關大于（或等于）下級開關，不能小于下級開關，否則會發生送電后上下級開關同時跳閘的情況。

正式調試時，為模擬供電系統自投功能沒有實施的狀況，開始后首先將供電系統0.4kV設備自切功能撤除。調試過程分兩步進行，將供電系統0.4kV設備I段母線停電，一段時間后再送電（各相關系統設備是I段主用II段備用），對設備分布較散數目較多的專業，重復上述步驟，由各專業調試配合人員檢查負荷側開關自投自復功能是否實現和設備工作是否正常，最后匯總結果。EPS設備和UPS設備功能測試除上述過程外，還有應急電源相關的測試：

EPS設備應繼續進行下面步驟：

將EPS設備兩路進線電源斷開，配合專業應觀察到設備面板上顯示應急電源供電狀態，且應急照明燈一閃后恢復照明，則設備正常完成模式切換，電池一般可持續供電2小時；之后恢復兩路進線電源，觀察設備面板上顯示市電供電狀態。如果在以上測試過程中配合專業觀察到熄燈情況出現，則應急照明設備存在故障。

UPS設備功能測試類同EPS設備，但也有其特點：不論哪一路進線電源，都是經整流裝置先向電池供電，再由電池向用戶供電，即使在進行模式切換的時間間隔中，電池供電也未停止。所以，如果在測試過程中配合專業觀察到交流電源不能恢復向電池供電，或產生失電現象，則不間斷供電設備存在故障。

第二類功能是消防系統獨有，為了在出現火災時，消防系統能夠給供電系統傳達指令，快速關閉電梯、通風系統等供電系統三類負荷，抑制災情蔓延。

在供電系統與消防系統聯調聯試時，為模擬火災產生，由消防系統安裝單位在車站不同的兩處煙霧傳感器附近制造煙霧并產生感應，FAS設備產生的信號經接口電纜傳至供電系統0.4kV母聯柜，進而通過控制電路使供電系統三類負荷開關分閘，達到應急功能的要求。如果配合專業沒有觀察到三類負荷跳閘，或未曾全部跳閘，則需再調試兩系統接口設備。

3.2 通過聯調聯試的演練加快控制中心調度系統的應急反應速度

為模擬正式運營后各種原因牽引變電所變壓器、直流系統退出運行后，單臺變壓器供電，單邊供電和越區供電的情況，進行供電系統與與行車接口聯調聯試。

進行供電系統與行車接口聯調聯試的供電區間，應至少有3座牽引變電所，系統圖如圖1所示，三種應急供電的狀況都可以模擬出來，數據也有可比性。模擬順序按照單臺變壓器供電——單邊供電——越區供電的順序依次進行。下面介紹具體聯調聯試的過程：

（1）模擬1#牽引變電所2號整流變退出運行，由1號整流變單獨向牽引網供電；變電站值班員向電力調度員申請分開1#牽引變電所“2號整流變35kV開關”；由電力調度負責遠動操作，使1#牽引變電所由1號整流變單臺運行供電。

列車行車方式按當日列車套跑方案執行。相關人員記錄相關整流器、直流柜及軌道電位限制器試驗數據，測試結束后恢復正常供電方式。

（2）模擬2#牽引變電所直流系統退出運行，由1#、3#牽引變電所向2#站方向單邊供電；

變電站值班員向電力調度員申請分開2#牽引變電所211～214直流開關及相應觸網閘刀，由電力調度負責遠動操作，由1#牽引變電所向2#站方向單邊供電、由3#牽引變電所向2#站方向單邊供電。

列車行車方式按當日列車套跑方案執行。相關人員記錄相關整流器、直流柜及軌道電位限制器試驗數據，測試結束，暫不恢復2#站牽引變電所正常供電方式，立即執行下一步越區供電的操作。

（3）模擬2#站牽引變電所故障退出運行，將3#站至1#站實現越區供電；上一步DC1500V斷路器211～214；隔離開關2111～2114已退出運行，變電站值班員向電力調度員申請合上2#站2131、2142越區隔離閘刀，由電力調度負責遠動操作，使3#站至1#站上下行區間接觸網通過2#站2131、2142越區閘刀實現越區供電。

相關人員記錄相關整流器、直流柜及軌道電位限制器試驗數據，測試結束，恢復3#站至1#站區間內接觸網正常供電方式。

注：電力設備遠動操作期間以及后續恢復正常供電期間，需由電力調度員根據運營間隔短時調整供電方式，待遠動操作調整完畢后，列車再根據運營圖分別進入3#至1#區間。電力調度遠動調整供電方式期間，3#至1#上下行區間內不得安排列車進入。

上述三種應急供電狀況下的數據可看作車輛正常跑圖運行所得，由設計人員對數據進行分析，確認供電系統是否做到了操作對正常運營無影響，操作前后無需扣車（即列車正常跑圖運行過程中可直接遠動操作）。

進行與主變電所接口的聯調聯試，除了能作為控制中心調度系統的一次正式演練，其在供電系統所有相關調試中影響范圍最大，能夠測試和驗證的內容也最多：能夠進行主變電所非正常運行狀態容量檢測；能夠驗證環網變電所與主變電所的接口正常；還能夠測試線路上所有變電所的相關高、低壓設備自投、自復功能，是供電系統正式運營前一次最大的考驗，能夠順利完成這項聯調聯試，供電系統就已經具備竣工驗收的條件。

本項調試的操作并不復雜，全程由電力調度員遠動操作。如下圖2為開關站和環網變電所及環網開關的示意圖，為便于理解，進行編號敘述：

斷開1#主變電所向1#開關站的一路出線電源，開關站母聯開關沒有自投功能，需手動操作故不會自動合閘。此時，合上1#、2#……環網變電所的環網開關（正常運行狀態時處于分閘狀態），由2#主變電所經2#開關站和1#、2#……環網變電所將電能反送至1#開關站高壓母線。相關人員記錄相關主變電所、環網變電所的試驗數據，測試結束，恢復供電系統正常供電方式。

以上操作在1#開關站一路電源失電后以及支援供電完成后，線路上處在1#開關站供電區間的變電所會自動進行相關高、低壓設備的自投自復動作，藉此完成對供電系統的檢驗。

上述兩項聯調聯試的進行，可以檢測出供電系統自身問題，同時使控制中心調度系統加快在這些非常狀況下的應急反應速度，縮短車輛減速和停駛的時間，具有重要意義。

4 結語

通過供電系統與相關系統聯調聯試，對控制中心調度系統是正式運營前的重要演練，對各相關系統也是查漏補缺的機會。由于地下環境潮濕，有些時候各相關系統的設備在各自完成安裝調試之后，可能還會零星出現損壞情況，各專業慎重對待，還能抓住聯調聯試的機會亡羊補牢。

聯調聯試工作還在隨著各建設工程的實施而不斷完善，除了施工組織外，我們還要深入運營維管中不斷發現非常狀況以及挖掘潛在隱患并給予排除；同時，還要考慮到使調度系統能做出最快的反應，把設備和人員的提升雙管齊下，逐漸細化各相關系統聯調聯試內容。我們可以相信，隨著聯調聯試的日益完善，運營中出現問題對城市軌道交通影響越來越小，城市居民的上下班生活將越來越安全、快捷、舒適。

參考文獻：

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