智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

杜炎

中交城市軌道交通設(shè)計(jì)研究有限公司 湖北 武漢430100

摘要 隨著地鐵技術(shù)的發(fā)展，地鐵在規(guī)模、運(yùn)行水平不斷提升的同時(shí)對(duì)低壓配電系統(tǒng)也具有了更高的要求。在本文中，將就智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用進(jìn)行一定的研究與分析。

關(guān)鍵詞：智能低壓配電系統(tǒng)；地鐵；應(yīng)用；

0引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shí)也是相關(guān)部門的將要面對(duì)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(duì)的采取相應(yīng)的手段去解決這些問題。

1 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(gè)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(duì)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(dòng)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(dòng)力負(fù)荷設(shè)備不僅要求對(duì)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。

2 智能低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 降壓變電所智能系統(tǒng)

根據(jù)我國(guó)相關(guān)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，電力監(jiān)控下降壓變電所低壓部分遙控對(duì)象具有進(jìn)線斷路器、三極負(fù)荷低壓總開關(guān)以及母聯(lián)斷路器，目前，我國(guó)在降壓變電所系統(tǒng)所具有的形式為在上述三類對(duì)象為基礎(chǔ)，進(jìn)一步對(duì)遙測(cè)以及饋出回路遙信進(jìn)行增加。在智能系統(tǒng)中，則具有PLC控制器、智能開關(guān)以及以太網(wǎng)等。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖1 變電所智能低壓配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從上圖中我們可以看到，進(jìn)線斷路器、三極負(fù)荷總開關(guān)以及母聯(lián)斷路器需要通過斷路器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，而遙測(cè)與遙信功能則需要通過數(shù)字儀表進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。備用電源方面，其則主要由PLC實(shí)現(xiàn)控制。

2.2 環(huán)控電控智能系統(tǒng)

在環(huán)控電控低壓部分中，其智能對(duì)具有變頻器、啟動(dòng)功能的電動(dòng)機(jī)回路實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、測(cè)量以及綜合保護(hù)等功能，而其他饋出回路保護(hù)機(jī)制則可以選擇熱繼電器、交流接觸器同斷路器相結(jié)合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在環(huán)控電控中，其所具有的低壓部分僅僅能夠?qū)照{(diào)以及通風(fēng)設(shè)備提供電源，同時(shí)也具有電動(dòng)機(jī)短路、過載的保護(hù)作用，其通過BAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制功能。

3 智能低壓配電系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用

對(duì)于傳統(tǒng)的低壓系統(tǒng)來說，其所具有的功能較為單一，僅僅能夠在電機(jī)出現(xiàn)短路、過載情況下才體現(xiàn)出保護(hù)作用，且僅僅能夠以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接。在這種情況下，在系統(tǒng)建設(shè)時(shí)往往會(huì)具有非常多數(shù)量的電纜，并因此使工程量、系統(tǒng)調(diào)試量以及接線具有著非常復(fù)雜的情況，對(duì)于調(diào)試工作量來說也是一種較大的提升。同時(shí)，從現(xiàn)今部分地區(qū)地鐵管理、運(yùn)行方面則可以看到除了饋線斷路器、三級(jí)符合開關(guān)以及母聯(lián)短路這幾者不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控之外，在對(duì)日常對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的維護(hù)量也非常大。同時(shí)，由于設(shè)備更多的是繼電器同接觸器的控制方式，則可能因此由于現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備過多而使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性受到了一定的影響。

4 地鐵智能低壓系統(tǒng)技術(shù)解決方案

4.1 應(yīng)急照明控制

對(duì)于系統(tǒng)以往自帶的蓄電池?zé)艟邅碚f，不能夠?qū)K端燈具以及系統(tǒng)線路實(shí)施監(jiān)控。而在集中供電式應(yīng)急照明系統(tǒng)中，雖然能夠以自動(dòng)的方式對(duì)電源進(jìn)行檢測(cè)，但是卻不能對(duì)終端燈具以及系統(tǒng)線路實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控管理。對(duì)于地鐵應(yīng)急照明系統(tǒng)而言，其不僅需要以一套電源通過集中、統(tǒng)一的方式進(jìn)行供電，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)能夠?qū)﹄姵?、線路、終端照明等進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控管理。根據(jù)上述要求，我們則可以按照以下原則對(duì)該照明控制系統(tǒng)進(jìn)行建立：第一，需要使用電力載波技術(shù)，通過電力線對(duì)終端設(shè)備以及應(yīng)急回路進(jìn)行控制；第二，需要能夠支持多種協(xié)議格式，并能夠同F(xiàn)AS以及BAS實(shí)現(xiàn)集成；第三，需要具備智能疏散指示控制功能；第四，需要具備自動(dòng)巡檢系統(tǒng)，系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展能力要強(qiáng)，各主站、分站設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)一管理。

4.2 控制設(shè)備構(gòu)成

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備方面，有傳感器與就地控制箱，并根據(jù)主站設(shè)備對(duì)通風(fēng)、空調(diào)、配電室、環(huán)控室、電氣控制機(jī)房等進(jìn)行設(shè)置；通風(fēng)電氣低壓開關(guān)控制室內(nèi)，具有通風(fēng)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能模塊以及空調(diào)等設(shè)備。其中，智能模塊通過BAS控制器以及智能通信管理同現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行連接，而內(nèi)部職能模塊、智能通信設(shè)計(jì)以及低壓成套開關(guān)設(shè)備則由專業(yè)低壓工作人員進(jìn)行負(fù)責(zé)；照明配電房?jī)?nèi)，設(shè)置有一套遠(yuǎn)程控制柜，負(fù)責(zé)節(jié)能照明、廣告照明、監(jiān)控區(qū)域照明、管理區(qū)域照明以及電源狀態(tài)等方面的監(jiān)控。如果在監(jiān)控過程中發(fā)現(xiàn)有火災(zāi)隱患，F(xiàn)AS控制器則會(huì)對(duì)控制命令進(jìn)行發(fā)出，保證電梯在火災(zāi)情況下能夠安全的運(yùn)行到安全層。同時(shí)，其也負(fù)責(zé)對(duì)故障信號(hào)、水位報(bào)警信號(hào)以及泵運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；應(yīng)急照明方面，其在同F(xiàn)AS連接后通過現(xiàn)場(chǎng)總線控制器的應(yīng)用對(duì)照明電源可能存在的故障信號(hào)以及電源狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而在區(qū)間泵房位置，則設(shè)置有遠(yuǎn)程控制箱，負(fù)責(zé)故障信號(hào)、水位報(bào)警信號(hào)以及水泵運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，且能夠在相關(guān)車站中對(duì)區(qū)間水泵進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，而BAS與遠(yuǎn)程控制箱則會(huì)通過控制柜進(jìn)行連接。

4.3 BAS同低壓智能化的協(xié)調(diào)配合

在BAS同地鐵低壓系統(tǒng)接口方面，主要由空調(diào)柜、變頻器、智能通風(fēng)設(shè)備以及應(yīng)急照明電源單元組成，其中，也具有正常照明配電箱以及導(dǎo)向系統(tǒng)中的控制設(shè)備。在車站通風(fēng)空調(diào)電控室內(nèi)，低壓柜在不同智能模塊上則由BAS提供到低壓柜不同模塊電纜以及控制網(wǎng)的終端電阻以及TAP頭，并負(fù)責(zé)相關(guān)設(shè)備的調(diào)試工作；而低壓系統(tǒng)則提供TAP頭即智能模塊導(dǎo)軌等設(shè)備的安裝，并同BAS共同完成調(diào)試工作。

5 地鐵智能低壓配電系統(tǒng)的未來發(fā)展

目前，現(xiàn)有的控制方式已經(jīng)不能夠同地鐵發(fā)展需求相符合，必須能夠沿著節(jié)能、智能的方向進(jìn)行發(fā)展。在這種情況下，具有智能化、高可靠性的低壓配電系統(tǒng)則成為了一項(xiàng)非常重要的研究?jī)?nèi)容。目前，在高壓、中壓保護(hù)以及SCADA系統(tǒng)這幾者所結(jié)合的系統(tǒng)已經(jīng)得到了較為廣泛的運(yùn)用，且具有著較快的發(fā)展速度，但低壓系統(tǒng)所具有的智能化水平由于研究起步較晚，而成為了現(xiàn)今相關(guān)部門非常迫切研究的任務(wù)。在未來對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)、研究的過程中，必須能夠以系統(tǒng)工程理念為起點(diǎn)，通過電力、計(jì)算機(jī)、信息網(wǎng)絡(luò)以及電子等方面技術(shù)的積極結(jié)合，才能夠獲得具有更可靠、更為靈活、操作更為簡(jiǎn)便的低壓配電控制系統(tǒng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

可以說，低壓配電系統(tǒng)功能、穩(wěn)定水平的好壞，將直接對(duì)地鐵的穩(wěn)定供電、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。在上文中，我們對(duì)智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究，需要在實(shí)際系統(tǒng)建設(shè)時(shí)能夠把握重點(diǎn)，更好的滿足地鐵運(yùn)行需求。

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