智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用問題分析

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)以及低壓配電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展與完善，人們對低壓配電系統(tǒng)供電的可靠性及安全性提出了越來越高的要求，因此智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用問題也已得到相關(guān)部門的普遍關(guān)注。根據(jù)智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的實(shí)際應(yīng)用情況，在闡述地鐵中低壓配電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)的一般原則基礎(chǔ)上，對地鐵智能低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用模式進(jìn)行了深入的分析研究，對于優(yōu)化提高地鐵低壓配電系統(tǒng)可靠性，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：智能化；低壓配電系統(tǒng)；地鐵；應(yīng)用問題；分析

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，供電及配電的穩(wěn)定性已成為變電運(yùn)行中的關(guān)鍵，進(jìn)而低壓配電系統(tǒng)的智能化，不僅是電力企業(yè)部門的一項(xiàng)重要任務(wù)，同時也是相關(guān)部門的將要面對的一項(xiàng)重大課題。地鐵低壓配電系統(tǒng)一般主要包括降壓變電所低壓部分和環(huán)控電控低壓部分。一般前者主要為車站內(nèi)通信設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及電扶梯等設(shè)備供電，而后者則主要為通風(fēng)空調(diào)等設(shè)備供電。在地鐵行業(yè)，加強(qiáng)智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用，保障供電的可靠性相當(dāng)重要，因?yàn)榈罔F供電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，地鐵將無法安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成城市交通事故。因此，要提高地鐵中低壓配電系統(tǒng)供電可靠性及安全性，首先應(yīng)該熟悉地鐵配電網(wǎng)本身所具有的特點(diǎn)，研究它存在的問題，最后有針對的采取相應(yīng)的手段去解決這些問題。

2 地鐵中低壓配電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

由于地鐵系統(tǒng)中包括很多子系統(tǒng)，而且各個子系統(tǒng)設(shè)備繁多，配合緊密，加之地鐵具有公益性強(qiáng)以及地下建筑復(fù)雜等特點(diǎn)，因此這樣就對其供電、低壓配電的可靠性及安全性提出了更高更強(qiáng)的要求。地鐵中包含著大量的動力負(fù)荷，如車站排熱風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組、冷水機(jī)組等通風(fēng)空調(diào)設(shè)備，以及污水泵、廢水泵、出入口處潛水泵等水泵設(shè)備。這些大的動力負(fù)荷設(shè)備不僅要求對其地控制外，而且還要求車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)以及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在車站綜控室進(jìn)行控制，有些設(shè)備甚至還需要在中控室進(jìn)行監(jiān)視和控制。

此外地鐵照明系統(tǒng)也具有分類繁多，功能齊全等特點(diǎn)。地鐵照明系統(tǒng)按其功能進(jìn)行分類通常包括正常照明、應(yīng)急照明以及值班照明三類。一般正常照明包括工作照明、區(qū)間照明、節(jié)電照明、廣告照明、導(dǎo)向標(biāo)志照明以及附屬用房照明等，而應(yīng)急照明通常包括備用照明和疏散照明等。通常情況下照明控制不僅要求在就地進(jìn)行控制，有的還需要在照明配電室進(jìn)行控制（站臺、站廳出入口的標(biāo)志照明、公共區(qū)照明）。正常情況下應(yīng)急照明由開關(guān)就地控制，但在故障情況下應(yīng)由FAS進(jìn)行控制。為了節(jié)約用電，在運(yùn)營高峰時段，站廳、站臺公共區(qū)的工作照明及節(jié)電照明全部開啟，但在高峰時段過后，應(yīng)將其全部關(guān)閉。

3 地鐵智能低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則

在進(jìn)行地鐵智能低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)優(yōu)先考慮其可靠性以及其智能性，應(yīng)具有遙測、遙控、遙訊和遙調(diào)功能。通常情況下地鐵智能化低壓配電系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)以及智能型低壓開關(guān)柜和控制設(shè)備三部分。其中計(jì)算機(jī)用來完成對分散的配電系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制，通訊網(wǎng)絡(luò)用來提高計(jì)算機(jī)的監(jiān)控能力，最后由低壓開關(guān)柜與控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)其具體的系統(tǒng)功能。因此地鐵智能化低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循如下原則：首先，地鐵智能低壓配電系統(tǒng)自動化程度應(yīng)有較高的水準(zhǔn)；其次，地鐵智能低壓配電系統(tǒng)可靠性應(yīng)當(dāng)滿足一定的要求，正常狀況下應(yīng)能夠進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，不正常狀況時應(yīng)能夠快速鑒別，及時切斷故障；最后，其安全性能應(yīng)達(dá)到一定的程度，要求其操作設(shè)置簡單，能夠及時排除不安全因素。

4 地鐵智能低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用模式分析

目前地鐵智能低壓配電系統(tǒng)主要采用現(xiàn)場總線技術(shù)和智能斷路器共同應(yīng)用模式。地鐵智能配電系統(tǒng)中的智能化斷路器可利用現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)連接，來完成電參量測量與顯示、開關(guān)保護(hù)定值設(shè)置、過程控制、故障與維護(hù)信息管理以及電能質(zhì)量綜合監(jiān)測等功能。地鐵智能低壓配電系統(tǒng)是直接向照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、安保系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)等其它系統(tǒng)提供電能的子系統(tǒng)，此外智能低壓配電系統(tǒng)還是對各種動力負(fù)荷以及照明設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測控制的重要子系統(tǒng)。由于通信網(wǎng)絡(luò)采用了現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)的地鐵智能低壓配電系統(tǒng)處于整個控制系統(tǒng)的最底層，因此其電量參數(shù)以及開關(guān)量都可通過現(xiàn)場總線發(fā)送至上位機(jī)，以此來實(shí)現(xiàn)對供配電設(shè)備的變頻、保護(hù)、實(shí)時監(jiān)視、故障診斷和控制等功能。

4.1 智能斷路器在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用

智能斷路器是集電子技術(shù)、零飛弧技術(shù)、電氣自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)及其軟件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一身的高性能電氣設(shè)備。智能化斷路器一般采用模塊式結(jié)構(gòu)，克服了許多傳統(tǒng)斷路器的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)、測量、監(jiān)控于一體。

目前地鐵智能低壓配電系統(tǒng)大都采用了這種高性能的智能化斷路器（一般包括西門子3WL智能斷路器和ABB的E系列智能化萬能式斷路器），以此來提高地鐵低壓配電系統(tǒng)的智能化以及自動化。在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中智能斷路器基本工作模式是根據(jù)監(jiān)測到的不同類型的故障電流，自動選擇操作機(jī)構(gòu)及滅弧裝置預(yù)先設(shè)定的工作條件。為了能夠達(dá)到電氣和機(jī)械性能上的最佳分閘效果，智能斷路器會在電流較小（正常運(yùn)行）時低速分閘，電流較大（系統(tǒng)短路）時高速度分閘。

智能斷路器在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的工作過程是：當(dāng)?shù)罔F配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護(hù)裝置發(fā)出分閘信號或工作人員發(fā)出操作信號后，智能斷路器首先會啟動智能識別模塊，以此來判斷當(dāng)前智能斷路器所處的運(yùn)行條件，進(jìn)而發(fā)出不同的控制信息調(diào)整操動機(jī)構(gòu)的參數(shù)，以獲得與當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)相適應(yīng)的運(yùn)動特性，然后讓斷路器動作，及時切除地鐵配電系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。

4.2 現(xiàn)場總線技術(shù)在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用

現(xiàn)場總線也稱現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線?，F(xiàn)場總線技術(shù)在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用，加大了低壓配電系統(tǒng)中各中電氣設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，保障了計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時更新，以便能夠更好的對地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，保護(hù)和控制。現(xiàn)場總線同時也解決了地鐵智能低壓配電系統(tǒng)設(shè)備之間的開關(guān)信號、接點(diǎn)信號和模擬信號信息傳遞問題?，F(xiàn)場總線通過通訊的數(shù)字化，使時間分割、多重化、多點(diǎn)化成為可能，從而實(shí)現(xiàn)地鐵智能低壓配電系統(tǒng)高性能化、高可靠化、保養(yǎng)簡便化。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)加大現(xiàn)場總線技術(shù)在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用。

5 結(jié)束語

傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)已無法滿足地鐵行業(yè)快速發(fā)展的要求，低壓配電系統(tǒng)必須向智能化、節(jié)能化方向發(fā)展。根據(jù)不同城市地鐵發(fā)展的不同要求，如何給地鐵行業(yè)創(chuàng)造出更穩(wěn)定、更強(qiáng)大、更適合的系統(tǒng)方案，才是地鐵中智能低壓配電系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)所在。

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作者簡介：紀(jì)強(qiáng)（1984-），男，籍貫：陜西咸陽人，職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，主要研究方向：電力電子技術(shù)及應(yīng)用、軌道交通電氣化與自動化。