智能低壓配電系統在地鐵中的應用問題分析

盧文

【摘 要】在目前的國內地鐵建設中，由于不同城市對地鐵的建設要求以及線路選擇的不同，導致對智能化的低壓配電系統的運用有所不同，但就從地鐵供電的可靠性和穩定性以及控制維護方便的便利性來看，智能低壓配電系統具有較強的優勢，將得到更加廣泛的運用。

【關鍵詞】地鐵；智能化；低壓配電系統；運用

一、地鐵配電系統

地鐵配電低壓系統是地鐵供電網絡中服務系統的重要組成部分，主要任務是為電動車組以外所有的低壓負荷提供電能以及保證所有動力照明設備配電的安全、可靠和有效。地鐵設備系統較多，一般而言，車站環控系統的設備用電容量占整個地鐵配電系統的中所有設備容量的一半左右。

若根據車站的規模和設備分布，因此一般在換乘車站以及車站長度超過200m的較大規模的車站比較適合采用兩座降壓變電所的方案，主要是負荷容量較大，供電距離較長造成的。而車站長度低于200m的一般規模的車站，一般采用一座降壓變電所就可以滿足供電需求。

車站配電主要是根據負荷的分布狀況劃分為不同的供電區域，大體可以分為降壓變電所和環控電控室供電兩種形式，一般情況下，在靠近環控機房旁設置環控電控室，主要是負責環控設備的供電。

智能化低壓配電系統能夠通過測定系統和站點的電能質量，可以發現一些潛在的電能質量危害。還能夠用于捕捉系統的越線情況和能源消耗異常等，并能發出警報信息，可以減少設備的誤動作，從而降低能源的成本，提高生產的效率。

低壓配電系統能夠有效管理能源的消耗，主要包括能源監視、分析以及控制能源的使用。這樣不但能夠降低車站和線路能源整體的使用成本，而且能夠將能源數據升華為有價值的信息，從而能夠掌握各個部分的能源使用情況。

二、智能低壓配電系統在國內的應用現狀

智能低壓配電系統一般主要是由智能元件、現場總線和通信控制器等元器件組成。具有較高的性能和可靠性，具有遙測、遙控、遙訊和遙調的功能。智能化低壓配電系統主要由三個部分共同組成：由計算機同一控制分散的配電系統，由通訊網絡提高計算機對整個設備的監控能力，由智能型低壓開關柜和控制設備實現系統的功能。

智能化低壓配電系統的具體要求主要是：能夠使計算機實現集中控制，具有較高的自動化程度；具有很高的可靠性，具有監測功能；安全性能程度較高，能夠減少由于現場操作帶來的不安全的因素；具有較高的工作效率。

（一） 降壓變電所低壓部分智能系統的實踐應用

電力監控系統降壓變電所的低壓部分遙控的對象主要包括母聯斷路器、進線斷路器和三級負荷的低壓總開關。目前，在中國地鐵的降壓變電所低壓系統的主要形式為：

在實現對母聯斷路器、進線斷路器和三級負荷的低壓總開關的遙測、遙控等基礎之上，進一步對全部饋出回路的遙測等有所增加。智能系統主要包括以太網、智能開關以及智能化的數字儀表等。母聯斷路器、進線斷路器和三級負荷的低壓總開關的遙控主要通過斷路器來實現，而遙信和遙測主要通過數字化的儀表實現的。

（二）環控電控低壓部分智能系統的實踐應用

環控電控的低壓部分只能夠保護、監控、測量配備有軟起動力功能和變頻器一類電動機等的回路，而其它饋出的回路的電機的保護控制可以采取斷路器、熱繼電器和交流接觸器相結合的方式。環控電控的低壓只能夠為通風以及空調設備提供電源，也能夠保護電動機的過載和短路的情況，這種電機的控制功能主要是通過BAS系統實現的。

三、地鐵智能低壓配電系統應用

（一）智能斷路器在地鐵智能低壓配電系統的應用

智能斷路器是集電子技術、零飛弧技術、電氣自動化技術、計算機及其軟件技術以及網絡通信技術于一身的高性能電氣設備。智能化斷路器一般采用模塊式結構，克服了許多傳統斷路器的缺點，能夠實現保護、測量、監控于一體。目前地鐵智能低壓配電系統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的智能化以及自動化。在地鐵智能低壓配電系統中智能斷路器基本工作模式是根據監測到的不同類型的故障電流，自動選擇操作機構及滅弧裝置預先設定的工作條件。為了能夠達到電氣和機械性能上的最佳分閘效果，智能斷路器會在電流較?。ㄕ＿\行）時低速分閘，電流較大（系統短路）時高速度分閘。智能斷路器在地鐵智能低壓配電系統的工作過程是：當地鐵配電系統出現故障時，繼電保護裝置發出分閘信號或工作人員發出操作信號后，智能斷路器首先會啟動智能識別模塊，以此來判斷當前智能斷路器所處的運行條件，進而發出不同的控制信息調整操動機構的參數，以獲得與當前系統工作狀態相適應的運動特性，然后讓斷路器動作，及時切除地鐵配電系統出現的故障。

（二）LED 照明系統應用

LED照明系統為一類實現電能轉變成為可見光的器件，其呈現出明顯的環保、節能降耗、光效率高、應用壽命長以及發熱量較低的特征。當前，較多城市地鐵工程中應用的燈具多為白熾燈以及熒光燈。該照明系統在電能節約、應用壽命以及降低污染等層面無法同LED照明系統相匹敵。伴隨LED照明技術的快速發展，更多的城市逐步將地鐵工程照明系統更換為LED裝置。例如北京、上海等地。通過實踐證明，北京經過了一年時間的系統檢測，其LED燈具的應用達到了近二十萬度的節電量，總體節電率高于百分之三十，呈現出了良好的節電應用效果。由此可見，地鐵工程中進行LED照明系統的應用改造將成為一類必然的發展方向與趨勢。

（三）設備供電節能設計

地鐵工程中空調系統用電負荷始終較高，因此節能設計中應將該環節作為重點。南方地區夏季季節，可通過冰冷機組完成制冷，并利用環控系統完成冷風排出。其他的季節氣候則可通過隧道通風完成通風換氣?？稍谲囌局型ㄟ^BAS完成一致調配。在各個時期流量不統一時，可進行風量的有效調節改變，進而實現節能目標。北方寒冷冬季，則應配備采暖系統?；诓膳约翱照{系統屬于三級負荷，應用時期不同。因此在設計階段中應盡可能由相同回路進行供電。進而不但可降低低壓配電柜回路總量，還可節約動力配電箱以及電纜材料的總量，進而實現環保節能目標。

（四）電動機的軟啟動在地鐵環控節能上的應用

軟啟動是集電機軟啟動，輕載節能，軟停車以及多重保護功能于一身的新的電機控制裝置。它能使得電動機在啟動時能夠達到無沖擊平滑地啟動。并且能夠根據電動機的實際負荷調節啟動過程中的相應參數比如啟動的時間以及限流值。它的工作原理是通過不同的途徑控制導通角，進而達到使得電機的輸入電壓隨著不同的用電需要而改變的目的。軟起動裝置的配備可以使得設備在啟動時線路中電壓的波動小，并且電流的變化也小。它的這個特點使得軟起動裝置適合用在配有大容量的電動機以及需要頻繁地進行啟動的設備上。地鐵的環控系統比如通風空調系統中風機中電動機的控制系統就需要安裝這種軟起動裝置。

（五）模糊理論

在地鐵低壓配電系統中，可以引入模糊理論，采取語言變量、近似模糊邏輯形成完備的推理體系，可以解決對地鐵低壓配電系統中復雜電力系統的控制問題，有效提高地鐵電力設備的自動化控制。對于地鐵電力系統中的輸入量以及輸出量，通過使用非線性模型模擬，簡單有效的通過模仿人的邏輯來實現對系統的控制，分析總結地鐵低壓配電系統中的自動化控制決策。智能技術在地鐵智能低壓配電系統中，通過硬件芯片直接實現對系統的模糊控制算法，提高智能低壓配電系統的自學習能力以及容錯能力，完成對模糊知識的抽取，及時找出正確的解決方案，對具有不確定性的低壓配電問題，也可以給出合理的解釋。

結束語：

傳統的低壓配電系統已無法滿足地鐵行業快速發展的要求，低壓配電系統必須向智能化、節能化方向發展。根據不同城市地鐵發展的不同要求，如何給地鐵行業創造出更穩定、更強大、更適合的系統方案，才是地鐵中智能低壓配電系統發展的重點所在。

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