智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

辛京偉

摘要：科技發(fā)展步伐的加快，對(duì)地鐵行業(yè)低壓配電系統(tǒng)也提出更高需求，在傳統(tǒng)的地鐵低壓配電系統(tǒng)中，其運(yùn)行方面還存在一些安全隱患，故此應(yīng)用智能低壓配電系統(tǒng)，不僅可以在地鐵中實(shí)現(xiàn)電氣監(jiān)控，還可以提高地鐵的經(jīng)濟(jì)效益與運(yùn)行安全。因此在地鐵建設(shè)中應(yīng)用智能低壓配電系統(tǒng)，已成為目前地鐵低壓配電中的首要選擇。

關(guān)鍵詞：智能化 智能低壓配電系統(tǒng) 地鐵

中圖分類(lèi)號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（b）-0105-02

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提升地鐵低壓配電系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用水平，因此強(qiáng)化地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中的智能控制，提高自動(dòng)化水平，將智能技術(shù)應(yīng)用到低壓配電系統(tǒng)的控制中，可以提高地鐵低壓配電系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化控制的適應(yīng)性，優(yōu)化當(dāng)前地鐵低壓配電系統(tǒng)的綜合智能控制水平，有效促進(jìn)地鐵低壓配電系統(tǒng)自動(dòng)化的快速發(fā)展。以下就介紹智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用。

1 介紹地鐵低壓配電系統(tǒng)

在我國(guó)地鐵的運(yùn)行中，低壓配電系統(tǒng)主要給地鐵運(yùn)營(yíng)提供所需的低壓電源，除牽引負(fù)荷外的所有機(jī)電設(shè)備，都是由低壓配電系統(tǒng)控制的。低壓配電系統(tǒng)中，可以分為降壓變電所低壓部分與環(huán)控電控部分，其中，地鐵車(chē)站的通信設(shè)備、信號(hào)設(shè)備、綜合監(jiān)控設(shè)備、自動(dòng)售檢票設(shè)備、電扶梯設(shè)備等供電，都是由降壓變電所低壓部分提供的；而對(duì)于通風(fēng)空調(diào)設(shè)備如空調(diào)的各類(lèi)風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥以及空調(diào)冷卻塔、空調(diào)冷水機(jī)組等供電，都是環(huán)控電控低壓部分提供的。在地鐵行業(yè)，確保低壓供電的可靠性，不僅可以避免地鐵因停電而無(wú)法安全運(yùn)行的事故發(fā)生，也可以控制地鐵安全有序的運(yùn)營(yíng)。

2 應(yīng)用地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的意義

在地鐵運(yùn)營(yíng)中，設(shè)計(jì)智能低壓配電系統(tǒng)，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(duì)地鐵動(dòng)力負(fù)荷用電的智能化控制；而對(duì)于傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)，已無(wú)法滿足當(dāng)前地鐵行業(yè)的快速發(fā)展要求，因此發(fā)展智能低壓配電系統(tǒng)，可以提高其智能化、節(jié)能化，給地鐵行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更穩(wěn)定、更強(qiáng)大的系統(tǒng)應(yīng)用方案[1]。再者，在地鐵中，其低壓電氣設(shè)備的故障多種多樣，既包括突發(fā)性附件設(shè)備故障，也包括：電機(jī)絕緣故障、停運(yùn)等故障；并且在地鐵低壓供電系統(tǒng)中，還容易出現(xiàn)局部放電、輔機(jī)電源停電等故障，這些都將會(huì)嚴(yán)重影響到地鐵的正常運(yùn)行；因此在我國(guó)地鐵運(yùn)營(yíng)中，監(jiān)控管理低壓配電系統(tǒng)，可以在遠(yuǎn)程及時(shí)的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行故障，從而可以提高地鐵建設(shè)的社會(huì)效益[2]。最后，就是在地鐵中，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用地鐵智能低壓配電系統(tǒng)，可以確保地鐵的高性能化、高可靠化的供電運(yùn)營(yíng)。由于地鐵照明系統(tǒng)分類(lèi)繁多，地鐵車(chē)站設(shè)備監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警等都必須要滿足安全穩(wěn)定的供電需求，因此應(yīng)用智能低壓配電系統(tǒng)，不僅可以滿足地鐵用電的智能化控制，也可以有效監(jiān)管地鐵低壓用電安全，具有實(shí)際的應(yīng)用意義。

3 智能低壓配電系統(tǒng)中的技術(shù)

采用智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵低壓配電系統(tǒng)的自動(dòng)智能控制，提高電力系統(tǒng)的智能控制水平，有效降低地鐵電力控制的造價(jià)成本，以下就來(lái)介紹地鐵低壓配電系統(tǒng)中對(duì)智能技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 模糊理論

在地鐵低壓配電系統(tǒng)中，可以引入模糊理論，采取語(yǔ)言變量、近似模糊邏輯形成完備的推理體系，可以解決對(duì)地鐵低壓配電系統(tǒng)中復(fù)雜電力系統(tǒng)的控制問(wèn)題，有效提高地鐵電力設(shè)備的自動(dòng)化控制[3]。對(duì)于地鐵電力系統(tǒng)中的輸入量以及輸出量，通過(guò)使用非線性模型模擬，簡(jiǎn)單有效的通過(guò)模仿人的邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，分析總結(jié)地鐵低壓配電系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制決策。智能技術(shù)在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中，通過(guò)硬件芯片直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的模糊控制算法，提高智能低壓配電系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)能力以及容錯(cuò)能力，完成對(duì)模糊知識(shí)的抽取，及時(shí)找出正確的解決方案，對(duì)具有不確定性的低壓配電問(wèn)題，也可以給出合理的解釋。

3.2 專家系統(tǒng)控制

對(duì)于地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中，對(duì)處在警告狀態(tài)、緊急狀態(tài)的電氣設(shè)備，專家系統(tǒng)控制可以給予充分的辨識(shí)能力，在控制電壓、隔離故障、自動(dòng)配電以及警報(bào)電力系統(tǒng)的短期負(fù)荷等方面，提供緊急處理，確保系統(tǒng)恢復(fù)控制，可以有效促進(jìn)當(dāng)前地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的自動(dòng)化進(jìn)程。

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線性特性，由大量簡(jiǎn)單神經(jīng)元連接而成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，還具有并行處理能力，有著強(qiáng)魯棒性和自組織自學(xué)習(xí)的能力，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中，將發(fā)揮重要的作用，并且在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還可以將大量的信息隱藏在連接權(quán)值中，確保通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)的復(fù)雜非線性映射，還適合處理對(duì)非結(jié)構(gòu)化信息的控制，感知數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋處理，為地鐵智能低壓配電系統(tǒng)提供很好的決策。

3.4 綜合智能

在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中，采用綜合智能系統(tǒng)進(jìn)行控制，有效的將智能控制以及現(xiàn)代控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各種智能控制方法之間結(jié)合，對(duì)電力系統(tǒng)的控制能力得到大大的提高，并且應(yīng)用綜合智能系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜的電力系統(tǒng)，具有更好的控制效果。綜合智能控制中，應(yīng)用較多的就是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系的結(jié)合、將專家系統(tǒng)與模糊控制相互結(jié)合，以提高當(dāng)前地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。利用最優(yōu)控制手段，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控輸電線路的輸電能力，還可以改善電路的動(dòng)態(tài)品質(zhì)問(wèn)題，可以發(fā)揮著重要的作用，提高地鐵低壓配電系統(tǒng)的線性最優(yōu)化，提高地鐵低壓配電系統(tǒng)的抗干擾能力。

4 分析地鐵站智能低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用

地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中，可以采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、智能斷路器應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連接，從而有效完成對(duì)電參量的測(cè)量、顯示、設(shè)置開(kāi)關(guān)保護(hù)定值以及故障維護(hù)信息管理、過(guò)程控制等工作，還將會(huì)管理控制地鐵的照明、動(dòng)力、安保、軌道、信號(hào)、消防、環(huán)控等功能，能夠有效監(jiān)測(cè)控制地鐵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵供配電設(shè)備的保護(hù)。

4.1 地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中，應(yīng)提升系統(tǒng)的可靠性、智能性，使地鐵智能低壓配電系統(tǒng)具有遙測(cè)、遙控、遙訊、遙調(diào)的功能。在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以采取由計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、智能元件、現(xiàn)場(chǎng)總線、通信控制器、能型低壓開(kāi)關(guān)柜以及控制設(shè)備等原件，設(shè)計(jì)組成應(yīng)用系統(tǒng)。具體設(shè)計(jì)需求中，不僅要提高鐵智能低壓配電系統(tǒng)的自動(dòng)化程度；還應(yīng)該提高系統(tǒng)的可靠性，能夠在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，具有安全性與實(shí)用性。endprint

4.2 降壓變電所低壓

按照（GB 50157）20035地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[4]，在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)于其低壓部分，應(yīng)該控制進(jìn)線斷路器、母聯(lián)斷路器以及三級(jí)負(fù)荷低壓的開(kāi)關(guān)。實(shí)際的智能低壓配電系統(tǒng)中，在降壓變電所低壓控制中，表現(xiàn)為兩個(gè)模式，模式一中，可以利用遙測(cè)、遙控方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵低壓配電系統(tǒng)中線斷路器以及母聯(lián)斷路器、三級(jí)負(fù)荷、開(kāi)關(guān)控制，還可以監(jiān)控電源的使用情況，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在模式二中，主要由以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、PLC控制器、智能開(kāi)關(guān)以及智能化數(shù)字儀表組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)線斷路器以及母聯(lián)斷路器、三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)遙測(cè)、遙控基礎(chǔ)上，還增加對(duì)反饋回路的遙測(cè)、遙信功能，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

4.3 環(huán)控電控低壓控制

模式一中，實(shí)現(xiàn)對(duì)、變頻器電動(dòng)機(jī)回路的保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)控，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，可以對(duì)其它反饋回路電機(jī)采用斷路器、交流接觸器的保護(hù)和控制，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

模式二中，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟起動(dòng)、變頻器電機(jī)回路的綜合測(cè)量監(jiān)控，實(shí)時(shí)刷新上傳采集到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵通風(fēng)模式的控制，具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

4.4 比較應(yīng)用智能低壓配電系統(tǒng)的價(jià)值

在智能低壓配電系統(tǒng)中，對(duì)于其降壓變電所低壓部分的應(yīng)用中，在系統(tǒng)的智能化控制部分比較，模式一系統(tǒng)具有功能單一、可靠性高、投資低、現(xiàn)場(chǎng)接線較復(fù)雜、運(yùn)營(yíng)維護(hù)復(fù)雜[5]；模式二系統(tǒng)具有功能全面、可靠性高、投資較高、現(xiàn)場(chǎng)接線簡(jiǎn)單、運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)便；故此，在實(shí)際應(yīng)用中，提高地鐵低壓配電管理的靈活性、協(xié)調(diào)性、實(shí)時(shí)性以及智能，提高低壓配電系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化發(fā)展，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全，可以根據(jù)實(shí)際情況，在地鐵構(gòu)建中設(shè)計(jì)合理的智能低壓配電系統(tǒng)，滿足實(shí)際使用需求。

在地鐵智能系統(tǒng)中的環(huán)控電控低壓部分，由于傳統(tǒng)低壓系統(tǒng)的功能單一，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)過(guò)載和短路保護(hù)的功能，模式一系統(tǒng)功能單一，可靠性低，現(xiàn)場(chǎng)接線復(fù)雜，系統(tǒng)間接口交叉，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性好，運(yùn)營(yíng)維護(hù)復(fù)雜；模式二系統(tǒng)功能全面，可靠性高，現(xiàn)場(chǎng)接線簡(jiǎn)單，系統(tǒng)間接口清晰，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性好，運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)便。

故此，在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)采用接觸器和繼電器控制的模式，應(yīng)用智能控制，并且在信號(hào)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的共同作用下，還可以對(duì)地鐵供電系統(tǒng)中的各個(gè)部分進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)監(jiān)視，以確保整個(gè)供電系統(tǒng)的日常運(yùn)作；可以通過(guò)聲頻、工頻控制系統(tǒng)的大負(fù)荷，使用可編程序微型機(jī)作為遠(yuǎn)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程地鐵內(nèi)低壓配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。地鐵低壓配電系統(tǒng)智能化中，可以實(shí)現(xiàn)配電的信息的實(shí)時(shí)輸送，通過(guò)遙控、遙信、遙測(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)傳輸，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，提高地鐵配電系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程。不僅可以提高系統(tǒng)功能，還可以簡(jiǎn)化控制接線，提高地鐵配電管理的可靠性和自動(dòng)化程度，也可以大大縮短低壓配電系統(tǒng)安裝調(diào)試時(shí)間，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)論

綜上所述，為推進(jìn)城市地鐵的建設(shè)，提升我國(guó)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化進(jìn)程，可以將智能技術(shù)運(yùn)用到電力系統(tǒng)中，應(yīng)用地鐵智能低壓配電系統(tǒng)，提高對(duì)地鐵低壓設(shè)備的智能化控制；根據(jù)城市地鐵建設(shè)的具體情況，運(yùn)用智能技術(shù)強(qiáng)化地鐵電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，優(yōu)化地鐵低壓供電系統(tǒng)的可靠性，提升系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面的便利性，可以有效促進(jìn)我國(guó)地鐵低壓配電系統(tǒng)的自動(dòng)化進(jìn)程。

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