智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

1、    智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用    朱鉞摘要：由于地鐵系統(tǒng)低壓配電設(shè)備繁多，控制復(fù)雜，傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)已經(jīng)逐漸被淘汰出地鐵低壓控制系統(tǒng)，智能產(chǎn)品已經(jīng)全面滲透到配電裝置的底層設(shè)備，并在今后的地鐵項(xiàng)目中被廣泛采用。本文重點(diǎn)介紹了智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用，并描述了理想的地鐵智能低壓系統(tǒng)狀況。關(guān)鍵詞：智能低壓配電系統(tǒng)；地鐵；斷路器；智能電力儀表： tm421 ： a一、智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中應(yīng)用的優(yōu)勢傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)是一種低壓開關(guān)控制箱，它主要是通過元器件的組合來控制的，如接觸器、熔斷器、模擬指針儀表等，從而實(shí)現(xiàn)配電箱的控制、保護(hù)等功能。然

2、而，此傳統(tǒng)的開關(guān)箱主要是需要人工進(jìn)行操作，例如：實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的智能化管理，就需要借助電量變速器和微處理器才能完成。但是，由于在智能化低壓變電系統(tǒng)中需要使用多個電力變送器，這樣一來，必然增加智能化低壓變電系統(tǒng)的成本，而且接線也是非常復(fù)雜的。同時，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性非常差等。智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的作用主要有：提供及時準(zhǔn)確的電費(fèi)清單給地鐵電力系統(tǒng)，提高了滿意度，改善計(jì)費(fèi)過程。通過快速進(jìn)行故障定位和恢復(fù)、采用無人工讀表、減少事故等來減少地鐵電力系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的系統(tǒng)可觀性和負(fù)荷測量，延長設(shè)備壽命和優(yōu)化資產(chǎn)利用，優(yōu)化運(yùn)行管理和維護(hù)費(fèi)用，從而幫助人們及時準(zhǔn)確的評估設(shè)備的運(yùn)行狀況。地鐵供電企業(yè)可

3、以制定更有針對性的系統(tǒng)改 造計(jì)劃，為地鐵的安全運(yùn)行提供大量的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和用電信息。支持用戶側(cè)的分布式發(fā)電的接人。支持消除峰荷和節(jié)能的分時計(jì)費(fèi)和需求側(cè)響應(yīng)，減少網(wǎng)絡(luò)阻塞費(fèi)用和網(wǎng)損，減少對系統(tǒng)發(fā)、配環(huán)節(jié)中的固定資產(chǎn)投資，減少廢氣的排放量，提高資產(chǎn)利用率。具有遠(yuǎn)程接通和斷開的功能，可有效地進(jìn)行用戶管理。為地鐵智能化供電系統(tǒng)的運(yùn)行，提供了有力的技術(shù)支持。二、智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用（一）環(huán)控電控低壓部分的智能系統(tǒng)環(huán)控電控智能低壓系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)配有軟啟動和變頻器的電機(jī)回路的綜合保護(hù)、測量、監(jiān)控的基礎(chǔ)上，同時實(shí)現(xiàn)對所有饋出回路的綜合保護(hù)、測量、監(jiān)控。圖1為環(huán)控電控智能低壓系統(tǒng)圖。由圖2可知，環(huán)控電控低壓部

4、分對電動機(jī)進(jìn)行綜合保護(hù)。環(huán)控電控低壓設(shè)置有獨(dú)立的通信控制器，采集通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的信息，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整歸納、整理、計(jì)算后，實(shí)時刷新上傳至bas(機(jī)電設(shè)備自動控制系統(tǒng))的主plc，同時根據(jù)bas的主plc下達(dá)的通風(fēng)模式，實(shí)施控制。尤其是在火災(zāi)狀況下，車站bas根據(jù)fas(火災(zāi)自動報警系統(tǒng))命令執(zhí)行各類環(huán)控設(shè)備火災(zāi)運(yùn)行模式，并將此命令下發(fā)至環(huán)控柜智能低壓系統(tǒng)。北京地鐵6、9、10號線，廣州地鐵3、4號線，上海軌道交通7、8號線，深圳地鐵2號線等地鐵線路的環(huán)控電控低壓部分智能系統(tǒng)采用了該方式。（二）智能斷路器用于低壓供配電系統(tǒng)智能斷路器用于低壓供配電系統(tǒng)中,作進(jìn)線斷路器、母聯(lián)分段斷路器和部分大

5、電流出線回路的斷路器開關(guān)。這些回路中往往要求測量三相電壓電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數(shù),在智能供配電系統(tǒng)中又要求“遙測”這些電量,甚至要求“遙信”、“遙控”、“遙調(diào)”斷路器開關(guān),監(jiān)視其運(yùn)行和故障狀態(tài)。在地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中,大量使用了3wl智能斷路器。智能低壓配電系統(tǒng)由智能斷路器、小型plc呈智能i/o、現(xiàn)場總線等組成,并通過智能通信接口模塊與scada連接。智能低壓配電系統(tǒng)示意圖如圖1所示。整個低壓部分有眾多開關(guān)柜,除完成正常的輸配電功能,還要具備通訊功能與上位機(jī)組網(wǎng),形成低壓配電監(jiān)控裝置遠(yuǎn)程組態(tài)、診斷、測試、維護(hù)等功能,進(jìn)行低壓電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測

6、,及時發(fā)現(xiàn)和定位電網(wǎng)故障。西門子3wl智能斷路器內(nèi)部有通信總線cubiclebus,具有參數(shù)初始化、組態(tài)、診斷、測試、維護(hù)功能、遠(yuǎn)程控制等特性,在通訊方面有其獨(dú)到的應(yīng)用價值。3wl智能斷路器附帶測量功能單元、bss模塊、協(xié)議模塊(modbus、profibus兩者可選)和液晶顯示屏45。在斷路器內(nèi)部,有一特殊系統(tǒng)總線cu-biclebus作為該結(jié)構(gòu)的中樞。它在sentronwl中連接所有智能部件,并允許外部附加部件與斷路器連接。所有cubiclebus上的模板都可直接訪問現(xiàn)有斷路器數(shù)據(jù)源,以保證快速地訪問信息和響應(yīng)事件。通過cubiclebus與各附加模塊(包括數(shù)字量輸入輸出模板、模擬量輸出模

7、板)形成各種最有成本效益的自動化方案。（三）智能電力儀表在地鐵低壓配電系統(tǒng)地鐵用戶由于電磁干擾強(qiáng)烈，電力儀表的電磁兼容性好壞直接影響到系統(tǒng)正常使用，輕則儀表cpu頻繁復(fù)位影響正常工作，重則造成儀表損壞。許多產(chǎn)品制造廠家由于技術(shù)與測試設(shè)備的局限性產(chǎn)不能完全克服此類問題。在諸多抗擾度的影響量中，最主要是影響量是快速瞬變干擾（電快速脈沖群），其產(chǎn)生原因是用戶不同負(fù)載的開關(guān)投切造成在局部電網(wǎng)中產(chǎn)生高頻快速電脈沖，具有突發(fā)性。因此，在設(shè)計(jì)過程中的電源配置、器件選擇、工藝布置均采用了獨(dú)特技術(shù)，沒利用任何附加器件如濾波器等。即使儀器外部電磁干擾強(qiáng)烈，波形快速瞬變4000v脈沖群時，儀器仍然保證正常工作。智能

8、型開關(guān)柜是以智能電力儀表替代模擬指針式儀表、繼電器、電度表，通過其網(wǎng)絡(luò)通訊接口與中央控制室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，從而可以實(shí)現(xiàn)對各供配電回路的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、電度量等電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測以及對斷路器的分合狀態(tài)、故障信息進(jìn)行監(jiān)視，對斷路器的分合狀態(tài)進(jìn)行控制，配合各種完善的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，從而實(shí)現(xiàn)“四遙”：遙測：通過計(jì)算機(jī)實(shí)時對系統(tǒng)進(jìn)行電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等進(jìn)行不斷的采集、分析、處理、記錄，顯示曲線、棒圖，自動生成報表。遙信：可以實(shí)時對開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動作等開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)視，計(jì)算機(jī)實(shí)時顯示和自動報警，并對各柜內(nèi)開關(guān)的狀態(tài)、事故跳閘、過流、速斷、溫度等動

9、作進(jìn)行實(shí)時記錄、打印。遙控：通過計(jì)算機(jī)屏幕選擇相應(yīng)的站號、開關(guān)號、合/分閘等信息，并在屏幕上將要選擇的開關(guān)的狀態(tài)反饋回來，確認(rèn)后執(zhí)行，實(shí)時記錄操作的時間、類型和開關(guān)號等。遙調(diào)：用于設(shè)定各種智能模塊的運(yùn)行參數(shù)，既計(jì)算機(jī)根據(jù)屏幕操作指令或計(jì)算機(jī)根據(jù)對系統(tǒng)分析判斷結(jié)果，對智能模塊的設(shè)定值和故障保護(hù)值進(jìn)行遠(yuǎn)程整定。智能配電系統(tǒng)就是與智能型開關(guān)柜與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組合應(yīng)用，其配置可根據(jù)具體工程的需要，既可配置成全智能型器件及監(jiān)控裝置的開關(guān)柜，又可配置成全部使用傳統(tǒng)電器元件及監(jiān)控裝置的開關(guān)柜，同時也能混合配置。給用戶選用提供了較大的靈活性，以滿足不同層次的需要。三、地鐵智能低壓系統(tǒng)理想技術(shù)（一）控制設(shè)備構(gòu)

10、成及功能現(xiàn)場級設(shè)備有就地控制箱和傳感器,根據(jù)主站設(shè)備配置各種電氣控制機(jī)房、通風(fēng)和空調(diào)、照明、配電室和環(huán)控室及其他地點(diǎn)的設(shè)置。通風(fēng)和空調(diào)電氣低壓開關(guān)控制室內(nèi)設(shè)置智能模塊、通風(fēng)、空調(diào)和水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的電子設(shè)備。智能模塊是利用智能的通信管理及bas控制器與現(xiàn)場總線連接,低壓成套開關(guān)設(shè)備和內(nèi)部智能模塊以及智能通信設(shè)計(jì)由低壓專業(yè)人員負(fù)責(zé)。照明配電房設(shè)置一套遠(yuǎn)程控制柜(ri/o),用于監(jiān)控公共區(qū)域照明、節(jié)能照明、管理區(qū)域照明以及廣告照明和制導(dǎo)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備電源狀態(tài)。有火災(zāi)發(fā)生的模式下,fas控制器會發(fā)送控制命令,電梯在火災(zāi)情況下運(yùn)行到一個安全層,并監(jiān)視泵運(yùn)行的狀態(tài)、故障信號和水位報警等信號。應(yīng)急照明電源連接到fas通過現(xiàn)場總線控制器來監(jiān)測應(yīng)急照明電源狀態(tài)和故障信號。區(qū)間泵房設(shè)置遠(yuǎn)程控制箱(ri/o,)監(jiān)視水泵運(yùn)行狀態(tài)和故障信號以及水位報警等信號,并在相關(guān)的車站對區(qū)間水泵實(shí)施遠(yuǎn)程控制,ri/o總線電纜與bas控制器通過控制柜連接。（二）低壓智能化和bas協(xié)調(diào)配合地鐵低壓系統(tǒng)與bas之間的接口,主要由智能通風(fēng)和空調(diào)柜、變頻器以及軟起動柜和應(yīng)急照明的電源單元組成,其中也包括導(dǎo)向系統(tǒng)的控制設(shè)備,正常照明的配電箱等。在車站a、b端通風(fēng)空調(diào)電控室內(nèi),低壓柜內(nèi)的各智能模塊上,bas提供