智能低压配电系统在地铁中的应用分析

旷凌云 艾毅

【摘要】随着经济水平的发展，目前智能低压配电系统的主要发展趋势为智能化、网络化、高能化和小型化等，并将电子、计算机等相关高新技术有机结合。本文主要介绍了智能低压配电系统在地铁中的应用，并在此基础之上提出了地铁配电电能管理系统方案。

【关键词】低压配电系统;应用分析;低压

地铁低压配电系统主要是为地铁除牵引负荷外的所有运营所需要的机电设备提供低压电源。按照功能分类可以分为降压变电所和环控电控两部分，降压变电所主要是为车站内的通信信号、电梯及监控等供电，而环控电控的大部分主要是为各类风机、冷却塔等供电。若无法保证供电的可靠性，则地铁将无法正常安全运行。

1.地铁配电系统

地铁配电低压系统是地铁供电网络中服务系统的重要组成部分，主要任务是为电动车组以外所有的低压负荷提供电能以及保证所有动力照明设备配电的安全、可靠和有效。地铁设备系统较多，一般而言，车站环控系统的设备用电容量占整个地铁配电系统的中所有设备容量的一半左右。

若根据车站的规模和设备分布，因此一般在换乘车站以及车站长度超过200m的较大规模的车站比较适合采用两座降压变电所的方案，主要是负荷容量较大，供电距离较长造成的。而车站长度低于200m的一般规模的车站，一般采用一座降压变电所就可以满足供电需求。

车站配电主要是根据负荷的分布状况划分为不同的供电区域，大体可以分为降压变电所和经风机环控电控室供电两种形式。一般情况下，在靠近环控机房旁设置环空电控室，主要是负责环控设备的供电。

智能化低压配电系统能够通过测定系统和站点的电能质量，可以发现一些潜在的电能质量危害。还能够用于捕捉系统的越线情况和能源消耗异常等，并能发出警报信息，可以减少设备的误动作，从而降低能源的成本，提高生产的效率。

低压配电系统能够有效管理能源的消耗，主要包括能源监视、分析以及控制能源的使用。这样不但能够降低车站和线路能源整体的使用成本，而且能够将能源数据升华为有价值的信息，从而能够掌握各个部分的能源使用情况。

2.地铁中低压配电与照明系统的主要特点

由于地铁动力负荷中有大量的通风空调设备，如空调机组、车站排热风机等，当然还设有大量的水泵设备，因而需要有专门的控制室等进行监视和控制。车站的照明系统的分类繁多，主要分为正常照明、应急照明和值班照明三种。其中正常照明包括工作照明、节电照明、广告照明等，应急照明主要包括疏散照明和备用照明等。通过收集能源数据和设备状态的分析可以得知，这些领域发展节能的空间比较大。根据地铁中低压配电系统和照明系统的特点，因而要充分考虑低压配电系统的系统化和智能化。

3.智能低压配电系统在国内的应用现状

智能低压配电系统一般主要是由智能元件、现场总线和通信控制器等元器件组成。具有较高的性能和可靠性，具有遥测、遥控、遥讯和遥调的功能。智能化低压配电系统主要由三个部分共同组成：由计算机同一控制分散的配电系统，由通讯网络提高计算机对整个设备的监控能力，由智能型低压开关柜和控制设备实现系统的功能。

智能化低压配电系统的具体要求主要是：能够使计算机实现集中控制，具有较高的自动化程度;具有很高的可靠性，具有监测功能;安全性能程度较高，能够减少由于现场操作带来的不安全的因素;具有较高的工作效率。

3.1 降压变电所低压部分智能系统的实践应用

电力监控系统降压变电所的低压部分遥控的对象主要包括母联断路器、进线断路器和三级负荷的低压总开关。目前，在中国地铁的降压变电所低压系统的主要形式为：

在实现对母联断路器、进线断路器和三级负荷的低压总开关的遥测、遥控等基础之上，进一步对全部馈出回路的遥测等有所增加。智能系统主要包括以太网、智能开关以及智能化的数字仪表等。母联断路器、进线断路器和三级负荷的低压总开关的遥控主要通过断路器来实现，而遥信和遥测主要通过数字化的仪表实现的。

3.2 环控电控低压部分智能系统的实践应用

环控电控的低压部分只能够保护、监控、测量配备有软起动力功能和变频器一类电动机等的回路，而其它馈出的回路的电机的保护控制可以采取断路器、热继电器和交流接触器相结合的方式。环控电控的低压只能够为通风以及空调设备提供电源，也能够保护电动机的过载和短路的情况，这种电机的控制功能主要是通过BAS系统实现的。

4.智能低压配电系统的应用比较分析

传统的配电低压系统的功能比较单一，主要是在电机过载和短路时才能够起到保护作用，主要限制于点对点方式连接的监控系统。并且大量控制电缆的使用造成现场接线复杂以及调试量大的特点，带来很多的不便。同时，低压配电系统的日常维护的工作量很大，增加了地铁工作人员巡检的工作量，并且由于现场元器件太多的原因导致系统可靠性不高。

由于智能低压元件技术的快速发展，因而对于电动机综合保护和测量等方面的保护控制器也得到了全面的发展和应用。智能低压系统由于采用智能化数字仪表等更容易实现对电动机的各种保护工作，比如过载、过电压、欠电压、装置故障报警等。同时，还能够实现电动机不同起动控制方式，主要包括直接起动、正反转控制、双速控制等。并能够实现对所有供配电回路的测量、监视、故障分析等功能。比传统低压配电系统的控制接线更加简化，从而提高了系统的可靠性和自动化程度，提高了工作的效率。

5.智能低压配电系统在地铁中的应用前景

由于传统的低压配电系统已经无法满足产业升级的要求，因而必须向智能化和节能化发展，这是低压配电系统的发展趋势。因此，更需要有新技术的研发与应用来支持地铁行业的发展。电气设备正在逐步向小型化和多功能方向发展，现场总线技术的发展也将会提高智能低压配电系统在网络上的兼容性以及系统运行的可靠性。

智能化的监控系统应当具有较强的抗干扰能力，其主要的控制功能主要由设备层智能化元件进行，从而会形成网络集成式全分布控制系统，这样才能满足系统有效运行的需求。智能低压配电系统中运用的现场总线技术，能够不依赖计算机网络就可以独立运行，极大地提高了系统运行的实时性和可靠性，能够有效满足低压电器设备运行的需求。

中高压系统的综合保护及SCADA在电力系统的应用已经有了较快的发展，然而相对于低压系统智能化的研究则较晚。所以，当前低压电气行业的主要任务就是能够研究智能低压系统的实现方式以及技术难题。因此，在研究低压配电系统智能化的进程当中，必须从系统工程的思路出发，将电力、电子、计算机以及信息神经网络和模糊控制等高新技术进行有效结合，这样才能够让通电系统通过计算机与网络实现状态观测、综合判断、进行操作等指令，从而提高整个配电系统的可靠性、安全性和节能性等。

6.结语

目前，地铁行业的供电若不能得到保证，地铁将无法正常运行，会给人们的出行带来极大的不便。所以，地铁行业供电的可靠性显得尤为重要。智能化低压配电系统的应用在我国不同城市的应用也不同，由于智能化低压配电系统能够为地铁提供更加可靠和安全的供电，其应用前景会越来越广泛。

参考文献

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