地鐵低壓配電及照明智能化設計研究

曹國虎

摘 要 本文主要分析了地鐵低壓配電及照明智能系統的特點，介紹了目前低壓配電和照明系統智能化概況，認為合理的地鐵低壓配電和照明智能化設計可以確保地鐵車站的正常運行，并且在滿足系統功能需求的同時，對現有地鐵車站的低壓配電系統設計方案進行調整和優化，這樣不僅可以減少投資成本，降低施工難度，而且還可以提高整個配電系統的可靠性。

關鍵詞 地鐵 低壓配電 照明 智能化設計

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）07-0131-03

1 地鐵低壓配電和照明系統的特點

地鐵中各種設備龐大而且復雜，相互之間配合要求較高，還有其具有公益性，對低壓配電和供電的安全性、可靠性都有很高的要求。地鐵動力負荷包括車站排熱風機、空調機組、區間隧道風機、區間射流風機和冷水機等許多通風空調設備，同時還有出入口位置的污水機、廢水泵、潛水泵、風道初集水泵等大量的水泵設備。這些設備不僅在設備旁可以實現就地控制，而且還會通過火災報警系統、車站設備系統一般是由車站綜控室進行控制，還有部分設備需要由控制中心來進行相關監視和控制工作。

通常情況下，照明系統具有相對比較齊全的分類，具有的功能也很多。車站照明包括應急照明、正常照明和值班照明。其中，應急照明主要是由疏散照明、備用照明等組成。同時，正常照明主要是由工作照明、廣告照明、區間照明、導向標志照明、附屬用房照明、節點照明等組成。除了就地控制照明之外，站臺、廣告照明、站廳、標志照明以及出入口公共區照明等均是由照明配電室進行管理和控制，并且在車站綜控室還需要由BAS實現控制。通常情況下，應急照明一般是通過開關實現就地控制，如果出現火災時，將通過FAS控制來達到全部點亮的要求。為了節約用電，在運營高峰時，站廳公共區、站臺、節點照明和工作照明的所有照明全部開啟;高峰時段過后，關掉節點照明和工作照明，節約照明用電。等深夜列車停止運行時，公共區的節點照明和工作照明將會徹底關掉，僅保留值班照明和應急照明，以便于內部人員的正常通行和巡視。[1]

2 目前低壓配電及照明系統設計智能化概況

在低壓配電系統當中，電動機通常在位于電動機控制中心內。一次回路在傳統電動機控制中心供電回路中發揮著比較重要的作用，其通常是由接觸器、塑殼斷路器、熱繼電器等低壓元件組成，二次回路通常用按鈕、變送器、信號燈、測量儀表、控聯/聯鎖開關、變送器等當作實現保護、測量、控制、聯鎖、信號的設計。

通常情況下，智能化低壓配電系統需要具備較高的可靠性和穩定性，同時擁有遙測、遙控、遙調與遙訊特點。對于智能化低壓配電系統而言，其主要包括三部分：（1）自動化程度高，通過計算機技術可以滿足集中控制要求;（2）可靠性程度高，可以實現監測，用上位計算機遙測和遙調，可以快速識別、切斷故障，并發出警告;（3） 安全性高，操作只使用鍵盤就能夠實現對設置的有效改變，進而降低因為現場操作產生的安全隱患;（4）通過對低壓配電及照明系統進行智能化設計，不僅可以提高其智能化水平，而且還可以提高其工作效率。

3 地鐵低壓配電及智能化技術解決方式

通常情況下，地鐵低壓配電系統中，從功能上可以將元件分為開關保護控制、電能智能監測和電動機控制等等。智能低壓系統的功能包括數字通信、實時采集、遠程操作和程序控制、記錄事件和報警、保護定值管理、分析故障和各類報表、管理設備維護信息等。關于聯網，從兩機間的通信發展為一機和多機的通信，然后是網絡通信，關于通信協議，從各公司內部協議角度出發，來制定一套系統、完善的開放標準協議，以期更好地滿足多種現場開放協議，進而提高低壓配電及照明系統設計智能化水平。[2]

3.1 標志照明和應急照明控制

電池與系統線路、終端燈具都不能監控自帶備用蓄電池應急燈具。集中供電式應急照明技術能夠自動檢測電源，但是不可以同時對系統線路和管理終端燈具進行實時、動態監控。應急照明控制機制應該通過一套電源進行集中供電，也可以實現統一監控管理電池、線路和終端照明燈具。關于安全照明、標志照明、備用照明和智能應急疏散指示等應急照明控制方案，下面幾個措施可以采用：

一是應用電力載波技術，直接控制應急回路與終端設備，不需要數據線;二是采用多種協議格式，和車站設備監控系統、火災報警系統等實現系統集成;三是使用新興技術，完成智能疏散指示控制;四是系統配有自動巡檢功能，系統聯網能力強，各個主站和分站的設備能夠聯網，便于統一進行管理。

3.2 低壓電動機保護裝置

通常情況下，電動機能夠使用低壓電動機綜合保護裝置。這一裝置可以使現有的軟件系統進行改進和完善，并在此基礎上來對確保各項硬件功能的有效實現，因此把裝置硬件部分設計進行了簡化，配備了裝置的通用性，還可以提高設計和生產的效率，減少用戶現場維護和調試所需的工作量。實際上，對于低壓電動機保護裝置而言，其硬件部分使用單片機實現采集、保護和計算數據，并且單片機也可以滿足面板顯示與整定值輸出功能。

3.3 低壓智能化必須和車站設備監控系統協調配合

地鐵內的車站設備監控系統和智能低壓系統的接口關系包括應急正常照明配電箱、導向系統控制設備、照明電源裝置、通風空調電控柜、變頻器與軟起動柜等。

現場總線也被叫做開放式、數字式多點通信網絡，其能夠確保串行、雙向、多節點數字通信需求，并且可以實現微處理器檢測設備之間的有效銜接，就目前情況來說，現場總線控制系統快速發展還被廣泛應用在自動化領域當中。

現場總線控制系統在自動化領域是一個發展熱點，智能化低壓發展趨勢便是現場總線技術?，F場總線技術可以被廣泛應用在綜合測控儀表、電動機控制和開關保護中，并且可以滿足以上功能。軟件協議是可軟件解碼的、開放的、通用的協議。系統之間協調配合關鍵在于劃分車站設備監控系統界面。

3.4 地鐵照明智能現場控制級設備的構成和功能

通常情況下，現場控制級設備一般是由傳感器和就地控制柜等組成，結合車站設備在照明配電室、通風空調電控室和環控機房等位置來進行科學、合理的設計，以此來提高其運行效率。

實際上，照明配電室配備RI/O遠程控制柜，主要負責廣告照明、管理區照明、導向系統以及車站公共區照明相關電源設備狀態的監視工作?；馂哪Ｊ较?，控制命令主要是由火災報警系統控制器發出，切斷和消防沒關系的電源，并實時、動態的監視電梯運行狀態，并且在火災中控制電梯使其運行到安全區，還要負責故障信號、運行狀態和水位報警信號的監視工作。

對于通風空調電控室而言，其中的低壓開關柜主要是由監控水系統、智能模塊和通風系統等電機設備組合而成。這一智能模塊借助智能通信管理器，與車站設備監控系統控制器的連接采用的是現場總線。低壓專業負責低壓開關柜、智能通信管理器和內部智能模塊的設計。

應急照明電源與火災報警系統控制器的連接靠的是現場總線，來對應急照明電源的運行狀態以及故障信號進行實時、動態的監控。

RI/O遠程控制柜會被設置在區間泵房中，主要負責監控區間水位報警信號、水泵故障信號和運行狀態等工作，一旦發現異常將會及時發出報警，以確保其安全、高效運行。RI/O和車站設備監控系統控制柜中的車站設備監控系統控制器的連接靠的是總線電纜。

4 智能化低壓配電柜的組成分析

在變電所中，智能低壓系統負責監視、互鎖和監控低壓斷路器的運行狀態，實現遙控、遙信和遙測智能斷路器，并對通風空調、給排水等設備進行測量、監視、控制、保護，并結合實際情況對智能模塊參數進行科學、合理的設定和復位。通風空調設備一般情況會設置環控、上位監控系統、就地電控室等三級控制，以確保各系統的安全、高效運行。

4.1 低壓配電設備的配置

通常情況下，環控電控柜一般選擇了抽屜柜。在各個環控電控室柜中，所選擇的智能模塊主要是通過現場總線進行有效連接。實際上，現場總線可以選擇單總線形式，且總線數量不能少于三條，分散因為總線故障帶來的風險，確?？偩€的安全性和可靠性。水泵控制可以選擇控制箱形式，采用集電機保護器、斷路器以及接觸器于一體的CPS方案，能夠減少工序，也能夠縮小空間并減少故障率。

4.2 關鍵單元配置要求

通常情況下，電機保護控制模塊、小PLC和軟啟動等通過網關和總線連接，并且要與車站設備監控系統保持時間是同步的，還要用車站設備監控系統要求的總線協議替換底層總線協議。電機保護控制模塊主要是借助外置或者內置電流互感器來實現對電機測電流的自動采集，顯示點擊運營狀態和故障。模塊應該包括許多可以編程的數字量輸入點，把電機運行狀態、控制狀態、故障信息等參數上傳到網關;還有一個或多于一個的通信接口。電機保護控制模塊選擇的是工業型產品。智能I/O或PLC可以顯示故障和設備運行狀態，把相關參數上傳至網關。

5 總結

綜上所述，隨著城市軌道交通的快速發展，推動了地鐵低壓配電系統朝著智能化方向發展，現如今低壓電器行業的迫切任務是通過低壓配電裝置的配合，來確保配電系統的安全性、可靠性，進而實現照明的智能化，控制簡便，各種設備的應用更加靈活，提高地鐵系統運行效率，并達到節能效果。

參考文獻：

[1] 詹崇業.淺析地鐵區間低壓配電系統施工技術[J].安裝，2020（09）：69-71.

[2] 陳超.地鐵動力照明智能化設計關鍵技術研究[J].區域治理，2018（32）：192.