地鐵變電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

馬永剛

摘 要：地鐵交通體系的建設(shè)能夠有效提升一個城市的綜合競爭力以及影響力，例如我國北京、上海等城市鐵路交通網(wǎng)絡(luò)完備，基本實現(xiàn)了主城區(qū)的全覆蓋。對地鐵變電所的設(shè)計工作而言，傳統(tǒng)的地鐵變電所技術(shù)缺少自動化技術(shù)的應(yīng)用，所以整個變配電所方案缺乏完善性，而依托綜合自動化技術(shù)建立的綜合自動化系統(tǒng)，能夠切實提高整個地鐵變電所的運行效率，切實提高整個地鐵網(wǎng)絡(luò)的運行效率。

關(guān)鍵詞：地鐵變電所;綜合自動化技術(shù);系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

引言：

隨著電氣工程及其自動化技術(shù)的發(fā)展，以及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，變配電所綜合自動化技術(shù)得以實現(xiàn)。由于綜合自動化技術(shù)能夠大幅提升整個地鐵變配電所的實際運行效率，所以得到了廣泛的應(yīng)用，而且隨著和電氣相關(guān)的技術(shù)不斷發(fā)展，綜合自動化技術(shù)也在不斷得到完善。通過將綜合自動化技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)的變配電所的設(shè)計中，能夠切實可靠的提高整個變配電所運行的質(zhì)量。但是在綜合自動化技術(shù)被發(fā)明出來的初期，由于我國相應(yīng)的研究工作剛剛起步，還無法應(yīng)用在實際的地鐵變配電所中，所以主要依靠引進(jìn)國外的技術(shù)。但是隨著我國相關(guān)研究工作的不斷深入，以廣州白云電器以及上海電器為主所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量已經(jīng)能夠滿足地鐵供電系統(tǒng)的質(zhì)量要求，中國制造逐漸取代國外引進(jìn)。

一、綜合自動化系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)淺析

綜合自動化系統(tǒng)主要的結(jié)構(gòu)形式有三種，即分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)，分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，以及全分散式結(jié)構(gòu)形式。分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)實際安裝的過程中，需要使用大量的控制電纜才能完成，所以就增加了整個系統(tǒng)的成本，性價比不高，在實際地鐵供電系統(tǒng)的改造中一般不會得到應(yīng)用。分布分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)的主要問題和分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)是一樣的，整個系統(tǒng)建設(shè)的成本較大。從投入成本的角度出發(fā)，不太適合地鐵供電系統(tǒng)的需求。最后，全分散式結(jié)構(gòu)形式的整個機(jī)構(gòu)形式完整，控制范圍廣，而且對整個系統(tǒng)的檢修工作簡便快捷，有助于提升地鐵供電系統(tǒng)的運行效率[1]。

二、典型地鐵變配電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)淺析

在詳細(xì)的講解典型地鐵變配電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)前，先對整個綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)行一個概述。綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計以及建設(shè)，主要結(jié)合電氣自動化技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)所開發(fā)出的具有較高自動化程度的系統(tǒng)，綜合自動化系統(tǒng)能夠大幅提升地鐵變配電所的運行效率，并且提高整個變配電所實際運行過程中的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)地鐵供電系統(tǒng)主要包含三個主要的部分，首先是對整個地鐵系統(tǒng)供電的主變電所，主要負(fù)責(zé)將電壓等級為220KV的市電降壓為35KV或者10KV的電能，供應(yīng)給整個地鐵系統(tǒng)，維持整個地鐵系統(tǒng)的正常運行。其次是地鐵變配電系統(tǒng)中的牽引供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)向整個地鐵系統(tǒng)中的電力線路以及機(jī)車供電，主要包含牽引變電所以及牽引電網(wǎng)兩個部分。最后，變配電系統(tǒng)作為地鐵供電系統(tǒng)重要的核心，是整個地鐵系統(tǒng)實際運行過程中穩(wěn)定性的保障。綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用，主要是將傳統(tǒng)供電系統(tǒng)進(jìn)行改造升級，細(xì)化為三個層次——設(shè)備層、間隔層，以及變配電所層[2]。

（一）設(shè)備層

設(shè)備層主要是由智能裝置、開關(guān)柜以及相應(yīng)的控制單元所組成的，設(shè)備層中所有設(shè)備都被并入到變電所層進(jìn)行集中控制，主要的設(shè)備按照功能可以細(xì)分為三類：首先，是負(fù)責(zé)提供直流的動力柜。由于整個地鐵系統(tǒng)在實際運行的過程中，照明系統(tǒng)以及安全指引系統(tǒng)都是采用直流供電的，所以整個地鐵變配電系統(tǒng)需要配置相應(yīng)的整流柜。其次，溫度監(jiān)控單元，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控地鐵供電系統(tǒng)各主要電力設(shè)備在實際運行過程中的實時溫度，并將相應(yīng)的溫度信號反饋到控制信號盤中，從而對整個地鐵電力系統(tǒng)實現(xiàn)保護(hù)功能。最后是整個綜合自動化系統(tǒng)中最核心的智能裝置以及交流變電所，其中，交流變電所主要負(fù)責(zé)為整個地鐵系統(tǒng)正常運行提供電能，而智能裝置主要負(fù)責(zé)提高整個地鐵供電系統(tǒng)的自動化程度[3]。

設(shè)備層結(jié)構(gòu)最突出的特點在于;（1）智能裝置的引進(jìn)，可以切實提高整個綜合自動化系統(tǒng)的自動化程度，從而提升整個地鐵供電系統(tǒng)的運行效率;（2）整個設(shè)備層采用全雙工串口的通訊模式和變電所層的控制信號盤實現(xiàn)通信，主要使用的通訊模塊是RS485，可以切實提高信號的傳輸效率，設(shè)備層中監(jiān)控單元通過一個通道將檢測到的溫度信號傳輸?shù)娇刂菩盘柋P，信號盤會使用另外一個通道發(fā)出相應(yīng)的反饋信號，從而大幅提升了整個供電系統(tǒng)信息交互的效率。（3）設(shè)備層中所有設(shè)備都和變電所層實現(xiàn)實時通訊，有助于提升控制信號盤對所有設(shè)備的實時監(jiān)控，從而提升了整個綜合自動化系統(tǒng)的安全系數(shù)。

（二）間隔層

間隔層之間的通信結(jié)構(gòu)主要采用串聯(lián)式環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式，這種通信結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較好，而且整個通信的結(jié)構(gòu)非常簡單，只采用兩條通信線路。通信介質(zhì)可以采用屏蔽雙絞線和光纖，目前使用最為頻繁的通信介質(zhì)是ZR-JYPV3R 300/500。

（三）變電所層

變電所層主要是由兩種設(shè)備組成的，即負(fù)責(zé)接收、發(fā)出信號的控制信號盤，以及維護(hù)整個系統(tǒng)正常運行的維護(hù)計算機(jī)。作為整個變電所層的核心設(shè)備，直接影響到整個地鐵供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及供電系統(tǒng)在實際運行過程中的效率。變電所采用綜合自動化系統(tǒng)，主要是為了支撐整個變配電所內(nèi)部信號的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，從而使整個系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制。但是由于整個信號傳輸?shù)母采w范圍十分有效，所以造成整個綜合自動化系統(tǒng)的運行質(zhì)量不高[4]。

采用分散式安裝的原則，可以切實擴(kuò)大整個綜合自動化系統(tǒng)的通信范圍，實現(xiàn)中心控制室和相應(yīng)設(shè)備良好的通信，從而使整個供電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互更加快捷，最終提升整個供電系統(tǒng)的運行效率。在實際安裝綜合自動化系統(tǒng)的過程中，要注意傳輸信號的質(zhì)量，充分考慮傳輸距離和信號質(zhì)量之間的關(guān)系，不要只考慮整個信號傳輸?shù)呐e例而忽視了對信號質(zhì)量的把控。分散安裝的綜合自動化系統(tǒng)可以有效的提高中心控制室傳輸信號的覆蓋面，從而提升控制室對整個地鐵系統(tǒng)中供電系統(tǒng)的自動化控制程度。

三、結(jié)束語

綜合自動化技術(shù)作為地鐵供電系統(tǒng)中能夠切實提高整個系統(tǒng)運行質(zhì)量的技術(shù)手段之一，在實際應(yīng)用的過程中，要充分結(jié)合整個地鐵系統(tǒng)的實際需求，以及整個系統(tǒng)相應(yīng)的額定載荷，設(shè)計出最符合地鐵系統(tǒng)實際需求的方案。典型的地鐵變配電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為三個部分：主變電所、牽引供電系統(tǒng)，以及變配電系統(tǒng)。其中變配電系統(tǒng)由降壓變電所和配電負(fù)荷網(wǎng)兩個部分組成，而牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所以及牽引網(wǎng)兩個部分組成。

參考文獻(xiàn)：

[1]王亞妮. 地鐵變電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析[J]. 廣東電力， 2006， 19（10）：35-38.

[2]許紅杰. 論談地鐵變電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版， 2015（20）.

[3]王軍， 汪文功， 吳多勝. 軌道交通變電所綜合自動化系統(tǒng)接口協(xié)議分析[J]. 城市軌道交通研究， 2008， 11（9）：25-27.

[4]陳洪茹， 傅強(qiáng). 地鐵變電所綜合自動化系統(tǒng)冗余機(jī)制研究[J]. 都市快軌交通， 2012， 25（4）：55-58.

作者簡介：

（1986-），男，漢族，陜西省西安市，大學(xué)本科，助理工程師，從事變電設(shè)備檢修技術(shù)管理等工作;