地鐵低壓配電自動化系統的應用與發展研究

許志明

（中鐵十一局集團電務工程有限公司　湖北　武漢　430074）

地鐵低壓配電自動化系統的應用與發展研究

許志明

（中鐵十一局集團電務工程有限公司湖北武漢430074）

傳統低壓配電控制方式主要通過低壓開關柜實現對配電的控制與保護，這種配電方式在實際應用過程中存在接線復雜、成本高以及精度低等缺點，加上地鐵站的人員非常密集，對供電的可靠性以及控制的有效性等方面要求非常高，近年來隨著微處理技術、計算機技術的發展，更多先進的技術開始應用于地鐵建設設計中，在這種形勢下，低壓配電自動化系統得以形成。本文首先對低壓配電系統進行了簡單的概述，然后將地鐵低壓配電自動化系統的兩種模式作對比，提出了低壓配電自動化系統將會在地鐵領域中得到廣泛應用的前景。

地鐵；低壓配電；自動化；應用；發展

地鐵低壓配電系統是保證地鐵正常運營的主要動力能源系統，同時也是保證地鐵安全運行的一項重要設施。因為低壓配電系統具有較高的安全性與穩定性，所以可以對地鐵連續不斷的供電需求進行保證，地鐵低壓系統可以對地鐵各項設備與環節進行設置與控制[1]。近年來低壓配電自動化系統已經在我國多個城市地鐵建設中得到了應用，受到了人們的歡迎。

1　低壓配電系統概述

1.1低壓配電系統的內涵

電源是低壓配電系統中的重中之重，同時其低壓配電室開關柜、輸送線路以及配電箱等共同組成了整個低壓配電系統。低壓配電系統主要采用0.4kV兩路的交流電源配電方式。作為地鐵運行系統中的關鍵所在，低壓配電系統的配電方式是地鐵得以正常運行的重要基礎。

1.2低壓配電系統的特點

低壓配電系統對設備類型、工藝以及技術等方面的要求比較多，在低壓配電系統實際應用的過程中，關注的重點在于配電設備的技術要求和系統的運行模式上，低壓配電系統對設備配置的要求比較高，同時維護功能比較強，還存在運行環境不穩定等特點[2]。

1.3低壓配電系統的構成及功能

低壓配電系統主要由兩種模式組成：①按照系統形成的配電箱、低壓配電柜的模式；②按照低壓配電設備、線路容量對層次模式進行劃分，不管是分系統還是分層次，低壓配電系統構成要素都是配電電源、系統受電設備、開關裝置等。低壓配電系統電源主要為了對地鐵的正常運行而設置，開關裝置對低壓配電系統的電壓、設備電路等進行控制與監測，系統受電設備及線路可以對地鐵低壓系統的安裝的安全性與準確性進行保證。

2　傳統低壓配電系統與現代低壓配電自動化系統比較

2.1降壓變電所低壓部分自動化系統的應用

地鐵0.4kV配電系統面對的對象是車站、區間的低壓用戶，按照用電設備負荷分類看來，多數為一、二級負荷，對低壓電源可靠性的要求非常高。中壓網絡、主變電所等輸變電環節采取合理措施促進供電系統可靠性的提高，在0.4kV配電系統中，這一環節主要采用分段單母線的方式進行接線，并對母線分段開關、三級負荷分母線進行設置[3]。

2.1.1傳統低壓配電模式

在傳統低壓配電模式中，0.4kV降壓變電所遙控對象主要包括低壓母聯斷路器、三極負荷低壓總開關等內容。因此，嚴格按照《地鐵設計規范》中的相關規定，傳統低壓配電模式實現了對母聯斷路器、三級負荷總開關等設備進行遙感與遙測。具體智能低壓系統結構圖如圖1。

圖1　0.4kV開關柜傳統低壓配電系統結構圖

從圖1中可以看出，母聯斷路器、進線斷路器以及三級負荷總開關的遙信與遙感是通過智能斷路器來實現的，將微處理器或者單片機作為核心智能控制器，不僅體現了普通斷路器的保護功能，同時還能將各種電氣參數實時的顯示出來，從而對電路進行自行調節、在線監測以及實驗等功能，而遙測主要通過智能化數字儀表進行實現[4]。

2.1.2目前通用的低壓配電模式

目前使用的通用電壓配電模式，在規范要求的基礎上，還增加了對饋出回路斷路器的遙感、遙測、遙信，具體低壓配電自動化系統結構圖如圖2。

圖1與圖2相比，饋出回路主要采用智能斷路器和智能化的數字儀表，增加了針對饋出回路的遙控、遙信與遙感等功能。同時增加了PLC裝置，分段開關和進線之間的控制邏輯關系得以實現，利用PLC裝置可以使各種控制與與聯鎖功能得到實現，同時還能對通信進行實現。

2.2環控電控低壓部分智能系統的應用

環控電控室與環控負荷中心設置在一起，環控電控室集中對環控設備進行配電，一些地鐵車站環控配電采用單母線分段的方式進行主接線，還有一些地鐵環控配電主要采用雙電源切換的接線方式，環控電控柜在現場與環控設備直接連接，實現對環控設備的供電與控制。近年來隨著科學技術的不斷發展，環控電控柜已經不再局限于供電，逐步將控制器引入進來。傳統環控配電系統利用變頻器、軟啟動器等實現對大功率電動機的遙測、遙感、遙控，環控電控低壓為小功率設備提供電源，并實現對功率電動機的保護。而目前使用的通用模式，與傳統模式相比，可以實現對通風空調等設備的測量與控制，還能實現對進線電源的監視，每個通風空調電控柜中的智能電機保護器，可以對電動機短路等危害進行保護，對系統控制與數據傳輸的實時性進行保證。

圖2　0.4kV開關柜目前通用低壓配電系統結構圖

3　低壓配電自動化系統的應用比較

從上文的分析中可以看出，目前在地鐵設計建設過程中所使用的低壓配電自動化系統與傳統配電模式相比，其特點主要體現在以下方面：

3.1自動化

在低壓配電自動化系統中在低壓開關上對具有通信功能的智能測控保護性裝置進行了裝設，例如智能儀表裝置、微機電動機保護等，通過計算機系統網絡和數字通信等連接，有效防止出現傳統模式不能對0.4kV降壓變電所饋線回路展開遠程監視等弊端[5]，從最大程度上降低了傳統低壓系統維護的實際工作量，同時運營維護人員在現場巡檢工作的難度也得到了極大的降低，在此基礎上低壓配電設備運行管理工作的自動化得到了真正的實現。

3.2多功能化

低壓配電自動化系統中對智能測量保護裝置進行裝置以后，系統的可靠性得到了極大的增強，傳統電氣元件存在的功能單一等缺點得到了彌補，將保護、測量以及控制等多方面的功能集于一身，傳統指針式電量表、繼電器、信號燈等電氣元件得以取代下來，同時配電柜中二次結線也得到了大量的減少，以前傳統模式中以點對點方式的連接得到了降低，大量控制電纜引入其中，現場電纜在敷設過程中存在的接線復雜、工程量大一級系統調試難度大等缺點均得到了擺脫。

3.3網絡化

低壓配電自動化系統在地鐵中的應用一般都有數字通信接口，并通過微機處理系統、網絡相互聯通，這樣一來實時的數據采集、存儲一級通信等項功能得到了實現。

4　結語

綜上所述，低壓配電自動化系統各項性能的體現可以從以下幾方面進行分析：①低壓配電自動化系統可以使遠程測量得到實現，同時對各回路與控制單元的電量參數進行查看；②可以對遠程距離各種特性曲線、保護設定值的上傳與下載得到實現；③可以針對控制單元的遠程啟動、停車等操作進行實現；④可以對系統的各種信息資源進行查詢等。以不同城市地鐵設計要求的不同，現階段我國地鐵中低壓配電自動化系統的應用存在一定的差別，但是從地鐵供電的自動化與安全性等方面進行考慮，低壓配電自動化系統在不久的將來必將得到更加廣泛的應用。

[1]羅春凌，江唐.現場總線技術在瀘天化低壓配電自動化系統中的應用[J].瀘天化科技，2008（1）：67～70.

[2]苑智偉，胡予濱，吳東波，趙偉.新型冗余雙網通信管理機在化工行業低壓配電監控系統中的應用[J].低壓電器，2012（9）：35～40.

[3]潘利武，孫軍威，羅浩，史濤濤，李婷.基于Web方式的電氣綜合信息系統解決方案[J].現代建筑電氣，2013（2）：65～70.

[4]丁心志，李慧杰，楊慧霞，張喜玲，劉柱揆.基于IEC/TC57國際標準體系現狀分析研究與展望[J].電力系統保護與控制，2014（21）：145.

[5]郭建成，錢靜，陳光，張偉，杜鵬，崔立忠，尚學偉.智能配電網調度控制系統技術方案[J].電力系統自動化，2015（1）：206～212.

TM76

A

1673-0038（2015）22-0252-02

2015-5-12

許志明（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事地鐵風水電項目工作。